압력계란?
압력계는 공기나 물과 같은 유체의 압력을 측정하는 장치입니다.
주로 압력계 내부의 탄성체가 압력에 의해 변형된 양을 측정하여 압력을 측정합니다. 변형된 양을 측정하는 방법으로는 다양한 원리가 개발되어 있으며, 부르동관식, 다이어프램식, 벨로우즈식 등이 있습니다.
압력은 정압력, 변동압력, 맥동압력 등의 종류가 있으며, 영점을 잡는 방식에 따라 절대압, 게이지압, 차압이 있으므로 측정 대상 압력의 종류와 압력계가 출력하는 압력계의 표시 방식에 유의하여 적절한 압력계를 선정해야 합니다.
참고로 양의 게이지 압력을 측정하는 것을 압력계, 음의 게이지 압력을 측정하는 것을 진공계라고 합니다.
압력계 사용 용도
압력계는 공장이나 플랜트의 파이프, 주택 등 압력이 가해지는 장치에서 사용된다. 압력계를 작동할 환경과 틈새에 따라 적절히 선택해야 합니다.
압력계의 사용 예는 다음과 같습니다.
- 공장 내 증기 발생용 보일러의 증기량 확인
- 음식점의 탄산생성을 위한 탄산가스 탱크의 잔량 확인
- 컴프레서의 압력 측정
압력계의 원리
압력계는 기본적으로 수압소자라고 불리는 탄성체의 변형량을 읽어 압력을 측정합니다. 수압소자의 종류에 따라 부르동관식, 다이어프램식, 벨로우즈식이 있는데, 각각의 원리에 대해 설명합니다.
1. 부르동관식
부르동관이라는 금속 파이프에 압력을 가하면 부르동관이 압력에 따라 변위합니다. 그 변위량을 측정하여 압력을 측정하는 압력계가 바로 부르동관식 압력계입니다. 전기와 같은 외부 에너지 없이도 압력을 측정할 수 있다. 또한 부르동관식은 더욱 세분화하여 범용형, 일반형, 소형, 밀폐형, 글리세린 압입형 등으로 분류할 수 있습니다. 부르동관식은 널리 사용되고 있지만, 관경이 작기 때문에 고점성 유체나 고형물을 포함할 경우 그대로 사용할 수 없습니다.
2. 다이어프램식
압력에 따라 저항값이 변하는 소자를 이용하여 다이어프램을 통해 압력을 전기 신호로 변환하여 압력을 측정하는 압력계가 다이어프램식 압력계입니다. 소자에 반도체, 스트레인 게이지, 박막을 사용하느냐에 따라 장수명, 내열성 등의 특징이 달라집니다. 전기 신호로 측정하기 때문에 고정밀도의 압력 측정이 가능합니다. 또한, 부식성 유체나 고점도 유체에는 다이어프램식이 적합합니다.
3. 벨로우즈식
벨로우즈식 압력계는 벨로우즈 모양의 외부에 주름이 있는 원통이 압력을 받아 변위된 양을 압력량으로 변환하여 압력을 측정합니다. 벨로우즈관식은 압력에 대한 민감도가 높기 때문에 비교적 낮은 압력을 측정하는 데 적합합니다.
압력계 사용법
압력계는 압력을 측정하고자 하는 유체가 흐르는 배관에 부착하여 사용합니다. 아날로그 계측기의 경우 다른 바늘식 아날로그 계측기와 마찬가지로 눈금 앞쪽에서 바늘의 위치를 똑바로 읽습니다. 디지털 계량기나 압력 센서의 경우 직접 지시값을 읽습니다.
압력계는 일반적으로 배관 등에 직접 연결하여 사용합니다. 이 때문에 취급 시 주의해야 할 점이 있습니다. 압력계에 결함이 있는 경우 등 부주의하게 제거하면 유체가 누출되거나 유체 누출로 인해 부상을 입을 수 있습니다. 제거 시에는 배관 내 압력을 낮추어야 합니다. 또한, 제거 후에도 배관이나 압력계 내부에 유체가 남아있거나 제거할 때 유체가 소량 누출될 수 있습니다. 측정하는 유체에 따라 이러한 취급에 주의가 필요합니다.
압력계를 설치하기 위해 배관을 분기하거나 측정용 분관을 설치하는 경우가 많습니다. 이러한 유체를 취급하는 배관이 포함된 설비나 기계를 신규로 설계 및 제작할 때, 압력계용 분기관을 미리 설치해두면(즉시 사용하지 않는다면 막아두면 된다) 나중에 설비나 기계를 멈추고 압력계를 연결할 때 작업을 최소화할 수 있습니다.
압력계 선정
사용 용도에 따라 다양한 압력계가 시판되고 있습니다. 몇 가지 선정 방법을 소개합니다.
- 사용하는 유체의 종류
공기, 오일, 물, 질소, 산소, 아세틸렌, 프로판, 냉매 등 - 게이지 압력 표기인가, 절대압 표기인가
보통 우리는 약 0.1MPa의 대기압 아래에서 생활하고 있습니다. 대기압이 걸린 상태를 0Pa로 측정한 압력을 게이지 압력, 진공 상태를 0Pa로 측정한 압력을 절대압력이라고 합니다. 게이지 압력은 PaG, 절대 압력은 PaA로 표기하기도 합니다. - 사용 압력 범위
압력계가 견딜 수 있는 최대 압력과 최소 압력, 대기압 이하의 압력~진공 상태를 측정할 것인가? - 압력계의 측정 방식
풀돈관식, 다이어프램식 등 방식에 따라 사용할 수 있는 유체의 종류, 압력 범위, 정확도 등이 어느 정도 결정됩니다. - 원하는 측정 정밀도
- 압력계의 크기
- 이미 압력계 설치용 가지관 등이 있는 경우, 연결 이음쇠의 종류 및 본체 설치 방법