트윈 튜브를 이용한 실용 음향온도계

전문가 제언

○ 물리학 법칙을 사용하여 열역학적 온도를 측정하는 일차온도계에는 기체방정식을 이용하는 기체온도계, 기체에서 음속을 측정하는 음향온도계, 전기저항의 열잡음을 측정하는 잡음온도계, 흑체 복사를 이용하는 복사온도계 등이 있다. 이런 일차온도계는 구조가 복잡하고 사용방법이 어려워 국가측정표준기관에서도 수 년 내지 수십 년에 걸쳐 제작하고 온도측정을 실현한다.

 

○ 한편 유리온도계, 열전대, 저항온도계와 같이 일상에서 사용하는 실용온도계는 값싸고 편리하고 감도가 높다. 하지만 반드시 일차온도계나 국제적으로 정한 온도눈금에 따라 주기적으로 교정을 받아야 정확하고 재현성 있는 온도를 측정할 수 있다.

 

○ 이 연구는 원자로와 같은 혹독한 환경에서 사용이 가능한 실용 음향온도계(PAT: Practical Acoustic Thermometer)의 개발을 위해 영국의 국가측정표준기관인 NPL에서 수행되었다. 기준튜브와 측정튜브로 구성된 트윈튜브 구조로 튜브는 실리카와 Inconel-600을 사용하고 매질은 아르곤 가스이다. 100℃～1,000℃에서 불확도가 대략 1℃인 온도계가 목표이며 700℃까지 안정된 측정이 가능하다는 결과를 얻었다. 음향온도계에 대한 이론, 제작 및 실험결과가 자세히 기술되어 있어 음향온도계에 관심이 있는 연구자에게 많은 도움이 될 것이다.

 

○ 음향온도계는 온도분야에서 선진 국가표준기관이 되려면 필수적 연구 과제이다. 미국의 NIST는 273K～650K 범위에서 일차온도계용 음향온도계를 개발하여 수mK 수준의 불확도를 얻었으며 측정범위를 800K로 높이고 있다. 독일의 PTB(4K～273K), 이탈리아의 INRIM(234K～380K), NPL(－40℃～156℃)도 ITS-90 이후의 새로운 온도눈금과 볼츠만상수 kB 결정에 기여할 수 있는 음향온도계 연구를 수행중이다.

 

○ 한국표준과학연구원에서도 음향온도계(5℃～90℃)를 개발하고 있으며 현재 불확도는 ～20mK 수준이다. 국제적으로 측정표준 발전에 기여하기 위해서 빠른 기간 내에 이 온도계의 불확도 향상과 측정온도 범위를 확장하는 것이 바람직하다.

저자

G sutton, et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

기초과학

연도

2015

권(호)

26()

잡지명

Measurement Science and Technology

과학기술
표준분류

기초과학

페이지

08590101~08590115

분석자

박*철

분석물

• 트윈 튜브를 이용한 실용 음향온도계.pdf [532,707 byte]

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