열전대의 정의와 원리

1. 열전대의 정의와 원리

(1) 열전대의 정의

두 종류의 서로 다른 물질(대개의 경우 금속이나 합금)의 양쪽을 접촉시켜서 폐회로를 만든 것을 열전대(Thermo couple)라 하며 양 접점에 온도차를 주면 열기전력이 생겨 금속선 내에 전류가 흐르게 되는데, 이 현상은 1821년 제베크(Seebeck)가 발견하여 제베크(Seebeck)효과라 한다.
<그림 1. 열전대>

(2) 기전력 현상

열전대를 이용한 온도측정의 기본원리는 측정접점과 기준접점사이의 온도 차이에 따른 열기전력이 열전대에 유도된다는 것이다. 이 때, 기준접점의 온도를 알면 회로에 나타나는 기전력을 측정함으로써 측정접점의 온도를 결정할 수 있다. 따라서 기전력을 측정할 수 있는 측정기기가 열전대를 이용한 온도 측정에 필수적이다. 또한 발생하는 열기전력은 금속의 형상이나 치수, 도중의 온도 변화에는 영향을 받지 않는다.
냉접점의 온도를 0℃, 열접점의 온도를 t℃라고 하면, 열기전력 E는 다음과 같다
E = a+bt+ct²
여기서 a, b, c는 각각 열전대에 따른 상수로서 안티몬, 금, 은 등의 응고점에서 E를 측정하여 결정한다. 측정된 열기전…(생략)

(3) 열전회로의 원리

①균질금속의 법칙

② 중간금속의 법칙

③ 중간온도의 법칙

① 방안온도 : 주로 고온을 측정할 때 사용하며 방안온도가 변화하므로 사용 중 주의가 필요하다.

② 빙점(기준점) : 순수 물과 순수 물로 얼린 얼음의 혼합으로 0℃를 유지한다.

2. 열전대의 종류

(1) 귀금속 열전대

① S형 열전대(0~1400℃)

② R형 열전대(0~1400℃)

③ B형 열전대(0~1600℃)

① K형 열전대(-200~1260℃)

② J형 열전대 (-200~800℃)

③ E형 열전대(-200~1000℃)

④ T형 열전대 (-200~400℃)

⑤ N형 열전대(-200~1100℃)

3.25mm

<표 4. Sheath의 열접점>

① W / W. 26Re

② W. 5Re / W. 26Re

③ 크로멜 / 0.007% 철, 금 열전대이것은 절대 영도 부근까지 열전기력이 안정되어 있어서 액체 수소나 헬륨등을 사용한 초전도, 로켓연료 등의 계측에 사용된다.

5. 출처