로터 미터와 질량 유량계에 대한 이해


가스의 유량을 체크하기 위해 사용되는 장비는 여러 가지가 있지만

기본적으로 로터 미터와 질량 유량계가 많이 사용되고 있습니다.

이번 시간에는 로터 미터와 질량 유량계의 특징과 장단점에 대해 알아보도록 하겠습니다.

간단하게 사용이 가능한 로터미터

로터 미터는 속이 빈 관과 위아래로 움직임이 가능한 플로트로 이루어져 있는 유량계로

관 안에서 위아래로 움직이는 플로트는 기체 및 액체의 유량에 따라 높낮이가 달라지고,

이 높낮이는 유속 및 유량에 비례하기 때문에 사용자는 관에서 움직이는 플로트의

위치를 보고 유량을 확인할 수 있습니다.

로터 미터의 장점

로터 미터는 작동하는데 전기나 기름과 같은 외부 동력이나 연료를 필요로 하지 않으며,

중력과 함께 유체 고유의 특성만으로 유량 측정이 가능하기 때문에 쉽게 사용할 수 있습니다.

또한 저렴한 재료로 대량생산이 가능한 비교적 단순한 장치이기 때문에 저렴하게 구입할 수 있습니다.

로터 미터의 단점

로터 미터의 단점으로는 온압 보상이 이뤄지지 않기 때문에

사용 환경의 온도와 압력이 바뀌게 되면 측정치가 달라질 수 있다는 점이 있으며,

사용자가 투명 관에 새겨진 측정치를 보고 직접 확인해야 하기 때문에

정확하고 세밀한 유량 측정이 필요한 경우에는 사용이 어렵습니다.

그리고 일반적으로 사용 가능한 유량의 범위가 좁기 때문에 범용성이 떨어진다는 단점이 있습니다.

로터 미터의 단점을 보완해 줄 수 있는 온압보정기

온압 보정기란 배관 내에 흐르는 가스의 온도와 압력을 측정하여 그 값을

표준 온도 압력(Standard Temperature and Pressure)인 0℃, 760 Torr 상태로

환산해 주는 장치입니다.

온도가 일정할 때 기체의 압력과 부피는 반비례 한다는 보일의 법칙과

압력이 일정할 때, 기체의 부피와 절대 온도는 비례하며,

온도가 1℃ 증가할 때 기체의 부피가 1/273 씩 증가한다는 샤를의 법칙을 토대로

현재의 온도와 압력을 측정해 계량 오차를 구할 수 있는 장비입니다.

하지만 로터 미터와 온압보정기를 함께 사용 하더라도

온도 센서와 압력 센서, 유량 센서 세 가지의 센서들을 모두 사용해야 하기 때문에 구성이 복잡해지고,

온도와 압력의 변화가 있을 때마다 지속적으로 샘플링을 통해 유량 측정값을

보정해 주어야 하기 때문에 피드백이 느릴 수 있다는 단점이 있습니다.

산업용으로 많이 사용되는 질량 유량계

질량 유량계는 유체의 부피가 아닌 질량을 기준으로 유량을 측정하는 유량계입니다.

크게 나누어 직접 질량 유량에 비례하는 양을 검출하는 방식의 직접 질량 유량계와

체적 유량계와 밀도계를 결합해 질량 유량을 측정하는 방식의 간접 질량 유량계가 있습니다.

직접형으로는 열식, 차압식, 코리올리식, 운동량식, 자이로식, 터빈식 등의 질량 유량계가 있으며,

간접형으로는 오리피스식, 타겟식, 오벌식 등이 있습니다.

직접 질량 유량계 중 열식 유량계에 대해 알아봅시다

열식 질량 유량계는 흐르는 가스의 일부를 장비 안의 모세관으로 우회시키고

그 모세관 안에 있는 열선이 가스에 열을 가해 이 열이 얼마나 빨리 사라지는지 측정하는 방식으로

유량을 측정할 수 있습니다.

열식 질량 유량계의 장점

열식 질량 유량계의 장점 중 하나는 위의 로터 미터의 단점으로 꼽혔던

온압 보정이 필요하지 않다는 것입니다.

로터 미터는 부피를 기준으로 유량을 측정하는 것이기 때문에

온도와 압력에 의해 변화하는 부피를 계산해서 보정해 주어야 하지만

질량은 온도와 압력의 영향을 받지 않기 때문에

질량 유량계의 측정치는 온압 보정이 필요하지 않습니다.

또한 1% 미만의 오차범위가 가능하기 때문에 높은 정확도를 요구하는 사용환경에서도

사용이 가능하며 기체의 흐름을 방해하지 않고, 5 sccm 의 저용량부터 15,000 slm 의 대용량까지

매우 넓은 범위의 유량을 측정할 수 있다는 점도 매우 큰 장점입니다.

참고

위키피디아 : https://en.wikipedia.org/wiki/Rotameter

https://en.wikipedia.org/wiki/Mass_flow_meter

https://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_mass_flow_meter

지식백과 : http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2284939&cid=42419&categoryId=42419

http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=657302&cid=42338&categoryId=42338

http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=656918&cid=42338&categoryId=42338

http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=627453&cid=42361&categoryId=42361

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