광고온계의 원리와 사용법

광고온계의 사용 목적

제련 • 정련 • 주조 및 열처리 등 많은 금속공정에서는 고온을 사용하는데 고온을 조절하거나 측정 하기 위해서 흔히 열전대 고온계나 광고온계를 사용하고 있다. 열전대고온계는 직접 물체와 접촉하여 온도를 측정하므로 정확하지만 1600 ℃이상의 고온에서나 유도로 등 유도기전력이 발생되는 장치에서는 사용하기가 곤란하다. 반면 광고온계는 열원으로부터 복사되는 빛의 강도를 비교하여 온도를 측정하기 때문에 열원으로부터 떨어져서 측정할 수 있어 편리하고 1600℃ 이상의 고온에서도 온도 측정이 가능하다.

광고온계의로 온도를 측정할 수 있는 원리(optical pyrometer)

광고온계는 열원으로부터 방사되는 가시광선중 특정한 파장 (0.65㎛의 적색단파장)의 빛과 기기내의 표준열원으로부터 나오는 같은 파장의 빛의 강도를 비교함으로써 온도측정을 할 수 있다. 그러나 같은 온도라도 열원이 다른 물질이면 방사을(emissivity)이 달라져서 방사되어 나오는 빛의 파장의 분포와 강도가 달라지므로 이에 대한 보정이 필요하다. 재료의 방사율을 정의하기 위해 표준을 정해야 하는데 최대의 방사율을 갖는 흑체(black body)의 방사율을 1로 정의한다. 광고온계의 온도눈금은 흑체조건에 대하여 보정되었으므로 흑체나 흑체조건의 경우 측정되는 온도를 그대로 읽으면 되나 노출되어 있는 비흑체의 온도 측정시에는 광고온계로부터 읽혀지는 온도는 재료의 방사율을 고려하여 보정해야 한다.

흑체는 모든 파장의 빛을 완전히 홉수하고 완전히 복사하는 물체로 정의하며 흑체로부터 복사되는 열에너지의 파장과 강도는 온도에 따라서만 변화한다. 실험적으로 얻을 수 있는 아주 근접한 흑체조건은 밀폐된 노내를 관측공을 통하여 관찰할 때이다. 따라서 방사율이 1이 아닌 비흑체이더라도 흑체내부나 밀폐된 노내에 놓인 후 온도평형에 이른다면 흑체조건을 만족할 수 있다. 어떤 온도에서의 재료의 방사율은 같은 온도에서의 흑체가 방사하는 전체에너지에 대한 재료의 전체 방사에너지의 비이다. 그리고 특정한 파장의 빛을 대한 방사율은 물체의 흑체에 대한 특정 파장의 방사에너지의 비로서 정의된다. 광고온계에서는 0.65㎛에 해당되는 적색광선을 사용하므로
이 파장에 대한 재료들의 방사을 값을 알아야 한다.