▷ 고온계: 정의, 작동 방식, 유형 및 용도

이 기사에서는 고온계의 정의와 용도에 대해 설명합니다. 따라서 고온계의 작동 방식, 다양한 유형의 고온계, 고온계의 장점과 단점에 대해 알아봅니다.

고온계란 무엇입니까?

고온계는 신체와 접촉하지 않고도 신체의 온도를 측정할 수 있는 장치입니다. 즉, 고온계는 원격으로 온도를 측정하는 온도계입니다.

예를 들어, 고온계는 매우 뜨거운 금속(+600 ºC)의 온도를 측정할 수 있습니다. 분명히 이러한 온도 값은 금속과 접촉하여 결정하는 것이 불가능합니다. 아래에서는 이러한 유형의 측정 장비에 대한 더 많은 응용 분야를 살펴보겠습니다.

고온계의 작동은 신체에서 방출되는 방사선 측정을 기반으로 하며 이를 통해 체온을 계산할 수 있습니다.

따라서 고온계와 온도계의 차이점은 온도를 측정하는 방법에 있습니다. 고온계는 멀리서 체온을 측정할 수 있는 반면, 온도계는 신체와 물리적으로 접촉해야 합니다. 또한 고온계는 온도계보다 훨씬 더 넓은 온도 범위를 측정할 수 있습니다.

고온계의 목록은 알려져 있지 않지만, 고온계와 매우 유사한 장치를 독립적으로 개발한 네덜란드인 Pieter van Musschenbroek과 영국인 Josiah Wedgwood가 발명한 것으로 알려져 있습니다.

이제 고온계의 정의를 알았으니 이 측정 장치의 작동 원리를 살펴보겠습니다.

온도가 0K보다 높은 모든 물체는 온도에 따라 값이 달라지는 열복사를 방출합니다. 따라서 신체가 뜨거울수록 방출되는 열 복사량이 더 커집니다.

고온계의 작동은 신체의 온도와 신체가 방출하는 열 복사를 연관시키는 스테판-볼츠만 법칙을 기반으로 합니다. 따라서 고온계는 신체에서 방출되는 방사선을 측정하고 스테판-볼츠만 법칙을 적용하여 체온을 계산합니다.

보다 정확하게는 슈테판-볼츠만 법칙의 공식은 다음과 같습니다.

$E = \varepsilon \cdot\sigma \cdot T^4$

금:

고온계는 물체로부터 열복사를 포착하는 방법에 따라 세 가지 유형으로 분류될 수 있습니다.

광학 고온계(Optical pyrometer) : 방출된 방사선과 보정된 빛을 비교하여 물체의 온도를 측정하는 고온계 유형입니다. 따라서 온도 측정은 신체에서 방출되는 가시광선에 따라 달라집니다. 이 유형의 고온계는 700°C 이상의 온도를 측정하는 데 사용됩니다.
방사선 고온계(Radiation pyrometer) : 방출되는 방사선으로부터 신체의 온도를 결정하는 고온계 유형. 일반적으로 측정 범위는 550°C~1600°C입니다.
적외선 고온계 : 작동 방식이 복사 고온계와 유사하지만 0.4~0.7μm 파장의 복사선만 감지하는 고온계 유형입니다. 일반적으로 -50°C ~ 4000°C의 매우 넓은 온도 범위를 측정할 수 있습니다.

고온계의 장점:

고온계의 단점:

고온계는 접근하기 매우 어렵거나 매우 뜨거워서 만질 수 없는 표면의 온도를 측정하는 데 매우 유용합니다. 예를 들어, 고온계를 사용하여 모터의 온도나 기계에서 접근할 수 없는 부분의 온도를 확인할 수 있습니다.

마찬가지로 고온계를 사용하면 움직이는 물체의 온도를 측정할 수 있습니다. 예를 들어, 고온계는 회전하는 터빈의 온도를 측정하는 데 사용되는 도구입니다.

또한 고온계는 온도계보다 훨씬 더 넓은 범위의 온도를 측정할 수 있으므로 고온계는 매우 높은 온도를 측정하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 야금 용광로에서 고온계는 가공 중인 금속의 온도를 지속적으로 측정하는 데 사용됩니다.