thermocouple

열전대

서로 다른 두 종류의 금속도체에 폐회로가 형성되도록 결합하고, 두 결합사이에 온도차이를 유지하면 폐회로 내에 기전력이 발생한다.(Steinbeck's effect) 이렇게 한쪽(냉접점)을 정확하게 0도로 유지하고 다른 한 쪽(측정접점 또는 온접점)을 측정하려는 대상에 놓아두면, 기전력이 측정되어 온도를 알 수 있다.


열전대(THERMO COUPLE)의 종류

　 B 열전대는 ＋쪽에 Rh 30%를 포함한 백금 Rh과 －쪽에 Rh 6%를 포함한 백금 Rh합금을 사용한 열전대이다. 백금에 Rh의 함유량을 증가함에 따라 융점 및 기계적인 강도가 상승하고 또 순백금(Pt)의 사용 중에 생기는 ＋쪽으로부터 －쪽으로의(Rh)확산에 의한 열기전력 특성의 열화를 방지하는 것을 목적으로 한 열전대이다. 또 중성 분위기 중에서 연속사용이 가능하고 환원성 분위기 중에서도 보통의 R 열전대에 비하여 수명이 길다. 이 열전대는 R.S 열전대에 비하여 고온에서 사용되는 반면 저온에서는 열기전력이 극히 작기 때문에 정도는 떨어진다. 특히 고온에 있어서 정밀 측정과 내구성이 요구되는 경우에 이 열전대를 권장한다.

○ R 열전대 (백금ㆍRhodium 13%-백금)

　 R 열전대 ＋쪽에 Pt, Rh(13%) 합금과 －쪽에 순 Pt를 사용한 열전대입니다. 극히 고순도 백금(99.999~99.9999%)의 귀금속을 사용하고 있기 때문에 KS규격에 의한 ±0.25%의 오차를 충분히 만족시키는 고정도를 갖고 있다. 이 열전대를 진공중 및 환원성 분위기중, 금속증기, 분위기 중에서 직접 사용하는 것을 피하는 것을 피한다. 사용할 때는 다음 사항에 대하여 충분히 고려해야 한다. 보호관 및 절연관에는 철함유량이 낮은 고순도 알루미늄 재질을 사용하여야 한다. 또 열전대 자체의 취급에도 주의를 요하며 손의 땀이나 기름으로 오손되지 않도록 알콜, 벤젠 등으로 오염을 제거하는 것이 중요하다.

○ S 열전대 (백금ㆍRhodium 10%-백금)

　S 열전대는 ＋쪽에 Pt, Rh(10%)을 함유한 합금과 －쪽에 순 Pt를 사용한 열전대이다. 1886년에 르ㆍ자트리에 의해서 개발된 열전대이며 역사적인 경위로 IPTS(국제 실용온도 목성)에서는 안티몬의 용융점(630.74℃)으로부터 금의 용융점(1064.43℃)까지의 온도 표준으로써 사용되며, 1981년의 KS개정에 의하여 KS화 되었다. 또한, 사용할 때에는 R 열전대와 같은 주의가 필요하다.

○ K 열전대 (Chromel-Alumel)

　 K 열전대는 ＋쪽에 Cr을 약 10%를 포함한 Ni-Cr합금(chromel)과 －쪽에 Al, Mn을 포함한 Ni합금(Alimel)을 사용한 열전대이다. 미국 호스킨스사에서 1906년 A.L.Marsh씨에 의해서 개발되었고 그 후 개량을 더하여 현재 공업용의 열전대로서 가장 넓게 사용되며 신뢰성이 높은 것이다. 이 열전대는 고온(약 1200℃)까지 사용가능하고 기전력 특성의 직선성이 양호하며 비교적 내열, 내식성이 높은 것이 특징이다. 또, 금속증기 공기중 및 O₂, N₂, Co₂ 가스(gas)중에서는 기전력이 안정되어 있다. 그러나 환원성(H₂, Co)가스중 또 산소분압이 낮은 조건에 대해서는 크로멜 (chromel)선의 열화 "Green Rot"라 불리는 Cr선택 산화현상이 생겨 이로인해 기전력 차가 크게 저하하여 큰 오차가 생기는 경우가 있으므로 사용할 때에는 앞의 조건에 대한 주의가 필요하다.

○ E 열전대 (Chromel-Constantan)

　 이 열전대는 ＋쪽에 K 열전대와 같은 Ni-Cr 합금(chromel)과 －쪽에 Cu-Ni 합금(Constantan)을 사용한 열전대이다. 공업용 열전대로서는 기전력특성이 가장 높은 것이 특징이다. 우리나라에서도 수요가 급격히 증대하고 대형화력 원자력 발전 등 에서 채용되고 있다. 사용할 때에는 K 열전대와 같은 주의가 필요하다.또 현재 사용되고 있는 열전대 중에서는 전기저항이 가장 높기 때문에 사용계기의 선택에는 충분한 주의가 필요하다.

○ J 열전대 (Iron-Constantan)

　 이 열전대는 ＋쪽에 순철(Fe)과 －쪽에 Cu-Ni 합금(Constantan)을 사용한 열전대이다. J 열전대는 환원성 분위기 중에서의 사용에 적절하고 기전력 특성이 E 열전대에 이어서 높은 것이 특징이다. 또 비교적 값이 싸기 때문에 손쉽게 측정을 할 경우에 편리한 열전대이다. 그러나 수분을 포함한 산화 분위기 중에서는 산화가 심하므로 사용할 때에는 충분한 주의가 필요하다.

○ T 열전대 (Copper-Constantan)

　 이 열전대는 ＋쪽에 순동(Cu)과 －쪽에 Cu-Ni 합금(Constantan)을 사용하고 있다. 그러나 호칭이 같아도 각각 ＋쪽의 종류에 따라 Cu-Ni 합금(Constantan)의 배합비를 변화시켜 열기전력 특성을 조정하고 있다.　따라서 이들 열전대 소선의 －쪽의 호환성은 없으므로 주의해야 한다.