7.제어방식별 습도 구성요소

다. 노점온도 검출 방법

 

노점온도 측정 방법에는 여러 가지가 있지만 현재 공업용, 상업용으로 널리 실용화되어 있는 방법의 하나는 염화리튬의 포화증기압을 이용하는 방식이다.
그림 2-7에 그 한 예로서 듀프루브(Dew Probe) 노점온도 검출기의 구조와 원리를 표기했다.
염화리튬 노점온도 검출기의 특징은 다음과 같다.
•  사용온도범위가 넓으며 고온• 고노점까지 사용할 수 있고 응답이 빠르다.
•   주위 기체의 온도에 영향받지 않고 주위 기체에 대한 수증기의 영향도 무시할 수 있을 정도로 작다.
•   온도지시, 기록, 조절계와의 접속에 의해 노점의 연속직독, 원격측정, 자동제어가 가능하다.
•   덕트 내와 같은 먼지가 많은 공간에서나 정지 기체 안에서도 사용할 수 있다.
•   검출단의 재생이 간단하며 보수가 용이하다.

이 검출기는 정상적인 사용조건에서도 염화리튬이 기체 속의 염분 등을 흡수함으로써 서서히 열화된다. 이에 대해서는 ①계기의 조정, ② 보빈의 재생, ③ 보빈의 교환 등에 의해 대응할 수 있다. 보빈은 깨끗한 곳에서 사용하는 경우에는 사용개시 후 1년 정도는 재생이 필요 없지만 주변 환경에 이온성 물질, 흡수성 물질 등이 포함되어 있거나 보빈에 다량의 먼지가 부착되면 재생 기간이 짧아진다. 따라서 정확한 검출이 필요한 경우에는 보빈을 정기적으로 재생할 필요가 있다. 1년 내내 연속 사용하는 경우에는 1년에 2회 이상의 정기 재생을 하도록 권한다. 또한, 계절에 따라 운전하는 장치의 경우에는 정지기간 중에는 보빈을 재생 보관하였다가 운전개시 시에 재부착하여 사용하도록 권장한다. 소량의 먼지는 검출기의 성능 자체에는 특별히 영향을 주지 않지만 그래도 먼지를 방지하고자 하는 경우에는 삽입 부근을 흡수성이 없고(폴리에스터 100% 등) 통기성이 있는 얇은 천으로 싸면 된다.
내부 회로는 그림 2-7과 같다. 보빈은 절연 튜브에 천을 감고 그 위에 2개의 전국 선을 평행으로 감은 구조이며 천에는 염화리튬이 함유되어 있다.
피 측정 기체의 상대습도가 약 11% RH 이상이 되면 보빈의 염화리튬은 기체 안의 수증기를 흡수하며 염화리튬 용액의 전기전도도가 커지고 전극 사이에 전류가 생기며 주울 열에 의해 용액의 온도가 상승하고 일부분의 물은 증발한다. 이윽고 용액의 수증기압은 주위의 수증기압과 같아진다. 용액의 온도가 더욱 상승하면 그 수증기압은 주위의 수증기압보다 커지므로 용액은 수분을 상실하고 염화리튬의 결정을 석출한다.
그 결과 전기전도도가 급격하게 저하되어 전류가 감소하기 때문에 주울 열이 감소한다.
온도가 내려가면 다시금 주위의 수증기를 흡수하여 전기전도도가 커지고 용액의 온도는 상승한다. 이러한 과정에 의해 용액의 수증기압이 주위의 수증기압과 같아지도록 자동으로 온도가 조절된다. 이러한 평형상태에서 용액은 석출된 결정을 얼마간 포함한 포화용액이다.
용액이 평형한 온도와 피 측정 기체의 노점온도는 모두 피 측정 기체의 수증기 분압만의 함수이므로 이것들은 1대1의 대응 관계에 있다. 따라서, 평형온도를 알 수 있으면 노점온도를 구할 수 있다. 평형온도는 보빈 안에 삽입되어 있는 측온저항체의 전기 저항치로서 출력되며 결과적으로 노점온도를 알 수 있다.
각 제어 방식별 습도조절기 및 검출기의 일반적인 구성요소는 다음과 같다.

 

 

2.3 압력

압력은 단위면적에 미치는 힘의 크기로 정의된다. 압력을 계측하는 방법으로는 액주 (압력계라 부르는 것)에 의해 차압을 측정하는 방법과 재료의 탄성변형에 의하는 방법이 있다.
가. 액 주식 압력계에 의한 방법 (Liquid Column Manometer) 이 방법은 오래전부터 사용된 방법으로서 정하고자 하는 압력에 의해 발생하는 힘과 액주의 무게가 평형을 이룰 때 액주의 높이로부터 압력을 계산할 수 있다.
응답성 및 정도가 양호하여 현재까지도 고도화된 각종 공업의 압력측정 분야에서 널리 사용되며 미압 분야의 1차 표준기로 사용되고 있다.
  U자 관 형 압력계 (U-Tube Manometer)
  단관형 압력계 (Cistern Manometer)
  경사관형 압력계 (Inclined Tube Manometer)

탄성형 압력계에 의한 방법 (Elastic Gauge)

탄성한계 내의 변위는 외력에 비례한다는 탄성 법칙(F=kx)을 이용, 수압 소자를 탄성체로 하여 탄성 범위를 측정함으로써 압력의 크기를 알 수 있는 측정 방법으로 취급이 간단하여 공업용으로 편리하게 사용되고 있다. 그러나 탄성 법칙을 완전하게 만족시키는 수압 소자를 얻기가 곤란하며, 히스테리시스, Creep, 재현성, 경년변화, 온도변화 등 에 의한 탄성계수의 변화로 인한 오차 발생이 비교적 크다는 단점이 있다.
탄성을 이용하여 압력을 측정하는 방법에는 압력 범위에 따라 여러 가지가 있다.

가) 브르돈(Bourdon)관 엘리멘트
보편적으로 흔히 볼 수 있는 압력계의 엘리멘트는 거의 모두 브르돈관이다. 타원 단면인 금속관을 반달 모양으로 구부리고 한끝을 폐쇄한다. 그리고 다른 쪽 끝(개방되어 있다)에 압력을 주면 자유단이 움직이고 압력을 제거하면 본래의 상태로 돌아간다. 일반적으로 이 움직임을 확대 시스템으로 인도하여 지침을 움직이게 한다.
자유단의 움직임을 크게 취하기 위해 엘리멘트의 형태를 여러 가지로 연구하고 있다. 단순한 C형 이외에 스파이럴 형, 헤리컬형 등이 있는 것은 그 때문이다.
이 엘리멘트는 주로 고압용으로 사용된다.

(나) 벨로즈 (Bellows) 엘리멘트
주로 중압 또는 저압용으로 사용된다. 벨로즈 자신의 탄성과 검출 압력을 직접 연결하면 불안정하기 때문에 통상적으로는 스프링을 병용하여 특성을 향상한다. 다른 엘 리멘트에 비해 출력(스트로크)을 크게 하기 쉽기 때문에 조절계 등에 흔히 사용한다.

다) 다이어프램(Diaphragm) 엘리멘트
다이어프램은 압력을 변위로 변환하는 요소로서 저압 또는 미압을 검출하는 엘리멘트이다. 공기압으로 작동하는 조절밸브로써 사용되기도 한다.
고압용(이라고는 하지만 겨우 3kg/cm2 정도까지)으로는 금속(청동, 스테인리스강 등) 을, 그리고 저압• 미용(1~100mm 정도부터)에는 비금속(테플론, 합성고무 등)이 사용되고 있다.
막의 엘리멘트 양쪽 또는 한쪽에 압력을 주었을 때의 다이어프램의 편위(이는 벨로우즈 등에 비하면 작다)를 그 어떤 방법(기계적 확대 시스템이나 전기적 확대 시스템)으로 확대하여 신호를 얻는 것이다.
구조가 간단하지만 감도, 직선성, 히스테리시스 등의 점에서 뛰어나다. 공기조화에서 미압의 제어는 정압 제어의 형태로 실시되고 있다.
예컨대 실내의 청정도를 유지하기 위해서는 실내의 정압을 실외의 정압보다 아주 약간(3~5mmAq 정도) 높게 해두면 밖으로부터 먼지가 침입하지 않으며(예컨대 클린룸이나 병원의 수술실 등), 또한 반대로 실내의 정압을 실외의 정압보다 약간 낮게 해 두면 실내의 공기가 밖으로 새어 나가지 않아 오염을 일으키는 문제(방사성 물질을 취급하는 방 등)를 예방할 수 있다. 또한, 열원 주위나 각종 배관계에서의 압력 (또는 차압)의 제어에는 공업 프로세스용의 견고한 현장형 압력 또는 차압발신기가 많이 사용되고 있다.