공정 온도를 재는 센서는 크게 측온저항체(RTD, 대표가 Pt100)와 열전대 두 가지입니다. 측온저항체는 온도에 따라 바뀌는 백금 저항을 재고, 열전대는 서로 다른 두 금속의 접점에서 생기는 열기전력(mV)을 잽니다. 아래 저항·전압 값은 IEC 60751 의 식과 NIST ITS-90 열전대 표(SRD 60)로 계산했습니다.
Pt100: 0 °C 에서 100 Ω
| 온도 | Pt100 저항 |
|---|---|
| −200 °C | 18.52 Ω |
| −100 °C | 60.26 Ω |
| 0 °C | 100.00 Ω |
| 100 °C | 138.51 Ω |
| 200 °C | 175.86 Ω |
| 400 °C | 247.09 Ω |
| 850 °C | 390.48 Ω |
0 °C 근처에서 1 °C 에 약 0.39 Ω 바뀝니다(IEC 60751, α = 0.00385). 그래서 0.39 Ω 의 저항 오차가 곧 약 1 °C 의 온도 오차입니다. Pt1000 은 같은 식에 저항만 10배입니다.
2선식·3선식·4선식
| 방식 | 재는 방법 | 선 저항의 영향 |
|---|---|---|
| 2선식 | 센서와 왕복 두 선의 저항을 함께 잼 | 그대로 더해져 높게 읽음 |
| 3선식 | 셋째 선으로 선 저항을 재서 뺌 | 세 선의 저항이 같을 때 상쇄 |
| 4선식 | 전류를 흘리는 두 선과 전압을 재는 두 선이 따로 | 전압 선에 전류가 거의 흐르지 않아 무시할 만함 |
2선식에서 왕복 선 저항이 1 Ω 이면 Pt100 은 0 °C 에서 약 2.6 °C, Pt1000 은 약 0.26 °C 높게 읽습니다. 선이 길고 가늘수록 저항이 커지므로 2선식은 짧은 배선이나 Pt1000 에 맞습니다. 3선식은 세 선의 길이·굵기·접속 저항이 같아야 상쇄되므로, 단자 하나가 헐겁거나 중간에 굵기가 다른 선으로 이으면 오차가 남습니다. 더 정확해야 하면 4선식을 씁니다.
받는 쪽(온도 조절기·변환기 입력)이 어떤 결선을 받는지가 먼저입니다. 3선식 입력에 2선식 센서를 물릴 때는 입력 매뉴얼의 단자 연결 방법을 따릅니다.
허용차 등급 (IEC 60751)
IEC 60751 은 센서 자체의 허용차를 등급으로 나눕니다. A 급은 ±(0.15 + 0.002·|t|) °C, B 급은 ±(0.3 + 0.005·|t|) °C 로, 0 °C 에서 ±0.15 °C·±0.3 °C, 100 °C 에서 ±0.35 °C·±0.8 °C 입니다. 이보다 엄격한 AA 급과 느슨한 C 급도 있습니다. 등급마다 허용차가 유효한 온도 범위가 있고 권선형과 박막형이 다르니 센서 데이터시트를 확인합니다. 등급은 센서의 오차이고, 2선식 선 저항 오차는 그 위에 더해집니다.
열전대 종류
| 형 | 재료 (+ / −) | NIST 표 범위 | 100 °C 기전력 |
|---|---|---|---|
| K | 니켈-크로뮴 / 니켈-알루미늄 | −270 ~ 1372 °C | 4.096 mV |
| J | 철 / 구리-니켈 | −210 ~ 1200 °C | 5.269 mV |
| T | 구리 / 구리-니켈 | −270 ~ 400 °C | 4.279 mV |
| E | 니켈-크로뮴 / 구리-니켈 | −270 ~ 1000 °C | 6.319 mV |
| N | 니크로실 / 니실 | −270 ~ 1300 °C | 2.774 mV |
| R | 백금-13% 로듐 / 백금 | −50 ~ 1768.1 °C | 0.647 mV |
| S | 백금-10% 로듐 / 백금 | −50 ~ 1768.1 °C | 0.646 mV |
| B | 백금-30% 로듐 / 백금-6% 로듐 | 0 ~ 1820 °C | 0.033 mV |
NIST 표 범위는 기전력 식이 정의된 범위입니다. 실제로 쓸 수 있는 상한은 소선 굵기·보호관에 따라 더 낮으니 센서 제조사 사양을 따르세요.
고를 때 볼 것
- 받는 쪽 입력이 지원하는 형인지 먼저 봅니다. 입력 설정의 형이 센서와 다르면 같은 mV 를 다른 온도로 읽습니다 — 4.096 mV 는 K 형으로 100 °C 지만 J 형으로 읽으면 약 78 °C 입니다.
- 같은 온도에서 mV 가 클수록 잡음의 영향이 상대적으로 작습니다. 100 °C 에서 E·J·T·K 는 4.1~6.3 mV, R·S 는 약 0.65 mV, B 는 0.033 mV 입니다.
- 1372 °C 를 넘는 온도는 백금 계열(R·S·B)의 표가 덮습니다. B 형은 실온에서 기전력이 거의 0(25 °C 에서 −0.002 mV)이라 냉접점 보정의 영향이 작지만, 낮은 온도에서는 신호가 너무 작습니다.
- 센서와 입력 단자 사이를 늘일 때는 같은 형의 보상 도선(연장 도선)을 씁니다. 일반 구리선으로 이으면 이은 곳이 새 접점이 되어 오차가 납니다.
냉접점 보정
열전대의 mV 는 측정 끝과 입력 단자(냉접점)의 온도 차에 따른 값입니다. NIST 표는 냉접점 0 °C 기준이라, 입력 장치가 단자 온도를 재서 그만큼을 더해 줍니다. 예: K 형으로 300 °C 를 잴 때 단자가 25 °C 면 측정 mV 는 11.208 mV 입니다. 이것을 냉접점 0 °C 로 보고 표에서 찾으면 약 275.8 °C — 약 24 °C 낮게 읽습니다.
- 늘 실온쯤만큼 낮게(또는 높게) 읽으면: 냉접점 보정이 꺼졌거나 두 번 들어간 경우입니다.
- 데우는데 값이 내려가면: + − 극성이 반대입니다(보상 도선 포함).
- 값이 최대나 최소로 튀면: 단선입니다. 입력 장치의 단선(burnout) 표시를 확인합니다.
PortDock 에서는
- 웹 도구 «Pt100·열전대 온도 환산»: Pt100·Pt500·Pt1000 저항 ↔ 온도, K·J·T·E·N·R·S·B mV ↔ 온도를 계산하고, 냉접점 온도를 넣어 보정합니다. 온도표도 만듭니다.
- 온도 조절기의 현재값·설정값은 Modbus Master 로 읽어 추세 그림으로 봅니다. 이 사이트의 장비 레지스터 맵에 오토닉스 TK·TX, 한영넉스 VX 온도 조절기가 있습니다.
작성 2026-10-22