계장기술(PROCON)

기술정보 매스 플로우 천일야화 (97회) <질량 유량계의 기초>

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작성자 최고관리자 댓글 0건 조회 185회 작성일 24-06-14 14:34

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1. 서 론
 
이번 회부터는 매스 플로우 컨트롤러(이하 MFC)의 역사에 관해 다시 한번 설명하고자 한다.

연재도 어느덧 100회를 향해 달려가고 있고, MFC 제조업계를 떠나 컨설턴트, 전도사로 지낸 지 어느덧 10년이 지났다. 최근 연재에서는 필자가 그 동안 얻은 지식을 더해 초기 내용을 재구성했다면, 이번에는 그 집대성격으로 MFC 기술 동향에 따른 MFC 역사를 조망한다.

MFC가 사용된 지 반세기가 넘었고, MFC를 접한 세대는 MFC를 통한 유량 제어를 당연하게 여기고 있다. 그러나 그 기원과 본질을 이해하는 세대는 일선에서 물러나 있는 것이 현실이며, 여러 가지 사정으로 인해 그 귀한 지식이 제대로 계승되고 있지 않다. 이런 상황에서 필자가 경험한 다양한 MFC 관련 지식을 다음 세대에 온전히 전달됐으면 좋겠다.

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2. 열식 유량계의 기원(열선식 풍속계)
 
열식 유량 센서의 원조는 열선식 풍속계가 아닐까 생각한다. 흐름을 알기 위해서는 유체의 압력, 유속을 파악해야 한다. 특히 유속계는 풍차와 같은 베인식, 레이저식, 초음파식 등이 있으며, 그중 실용화가 가장 빨랐던 것은 피토관식이다. 피토관은 비행기의 날개 끝이나 날개 끝에 설치되어 속도계로 사용된다. 과거 피토관의 막힘으로 인해 안타까운 사고가 여러 번 발생했을 정도로 제트기에는 생명과도 같은 센서이다.
 
그림 1은 피토관식 측정 원리이다. 유체의 압력(전압)은 베르누이의 정리에 따라 동압과 정압의 합이다. 이때 동압 p(전압-정압)는 유속 u의 제곱과 비례 관계에 있음을 이용하여 유속을 도출한다. 그러나 유속의 제곱에 비례한다는 기본 공식과 차압을 측정하는 장치의 성능상 유속이 낮은 영역은 취약한 경향이 있다.


.....................................본고는 월간지 ‘計測技術’(일본, 일본공업출판주식회사 발행) 2024년 3월호(연재)를 번역·전재한 것입니다. 본 기사의 무단
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