1. 서 론

연재가 100회를 맞았다. 이제는 새로운 마음으로 연재를 하기 위해 질량 유량계의 기초로 돌아가 보겠다. 유량계의 기초 원리에 대한 설명은 여러 번 했지만, 중간부터 읽고 계신 독자들을 위해 ‘유량이란 무엇인가’부터 다시 살펴본다.

얼마 전에 질량 유량계의 코리올리식 매스플로우
(이하 MFC)를 사용하는 연구실을 방문했다. 현장 조사가 최선이라 찾아갔고, 영점이 크게 어긋나는 결함을 조사했다. 미리 제조사에 돌려보내 확인했지만 그런 현상이 재현되지 않았다. 그곳에서 필자는 이상한 현상을 목격했다. 영점이 크게 어긋났다. 영점 초기화 명령을 넣어 다시 설정해도 어긋나 버렸다. 이런 현상은 센서 내부에서의 유체 대류 혹은 MFC의 유량 제어 밸브에서 내부 누출(출류)로 판단하여 액체를 빼고 대신 질소를 채워 넣은 후 밸브를 완전 개방해 조사했지만 해결되지 않았다. 두 시간 정도 조사하고 포기하려던 찰나, 컴프레서와 칠러의 작동음이 귀에 들렸다. 혹시나 하는 생각에 MFC를 배관에서 분리해 단독으로 설치하니 이러한 현상은 사라졌다. 장비를 정지시켜도 사라졌다. 진동 영향이 원인이다. 코리올리식 유량 센서는 측정에 진동하는 센서관을 사용하므로 외부에서 간섭하는 주파수의 진동을 받으면 이상이 발생하는 것은 코리올리식 유량 센서 문제 발생의 기본 중 기본이다. 함께 들어 있던 매스블록 & 인슐레이터
(사진 1 장착 상태)를 장착하니 그 영향이 사라졌다. 수많은 미세유량 코리올리식 매스플로우를 세상에 내놓은 브롱호스트(Bronkhorst High-Tech.B.V.)답게 사용자 설치 환경에 따라 대응할 수 있도록 아이템을 함께 넣어주었다. 다만 이번에는 무겁다 보니 실험에서 다루기가 힘들고, 그래서 분리해 버린 것 같다. 이처럼 질량 유량계의 기초인 측정 원리를 기본으로 두면 문제를 쉽게 해결할 수 있다.

2. 질량 유량계

질량 유량계의 기초를 다시 한번 설명해 보자. 먼저 유량의 정의부터 살펴보자. 유량은 말 그대로 ‘흐름의 양’을 뜻하고, 기체·액체 등의 유체가 단위 시간당 어떤 지점을 통과하는 양을 말한다. 간단한 유량을 알 수 있는 방법이 발견된 것은 고대 로마로 거슬러 올라가며, 오늘날까지 그 기본은 변하지 않았다.

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⇒ 본고는 월간지 ‘計測技術’(일본, 일본공업출판주식회사 발행)
2024년 7월호(연재)를 번역·전재한 것입니다. 본 기사의 무단
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