산업현장에서 열(Heat)은 에너지로 사용되기도 하고 관리하거나 배제해야할 요소이기도 합니다. 인류가 열을 제어하기 위해서는 온도(Temperature)를 지표로 삼습니다. 온도를 측정하는 방법은 다양하게 있습니다.
그 중 온도변화에 따라 전기 저항(Ω)이 변하는 특성을 이용하여 온도 변화를 측정할 수 있는 센서를 RTD(Resistance Temperature Detector), 측온저항체라고 합니다. RTD는 다양한 금속 산화물로 만들 수 있습니다. 그 중 산업현장에서 가장 널리 사용되는 것이 PRT(=PT)(Platinum Resistance Thermometer), 백금저항온도센서입니다.
Pt100 온도소자가 많이 사용되는데 이는 백금(Pt)으로 만들어진 RTD로 0℃일 때 해당 소자의 전기저항은 100Ω입니다. 온도 변화에 따라 저항이 낮아지거나 높아지며 그 변화는 선형적입니다. 온도 변화에 따른 저항은 제조사에서 표 형식으로 제공합니다.
온도 소자의 정확도
IEC 60751에 따라 정확도(Accuracy) 등급을 4가지로 구분합니다.
| 정확도 등급 | 허용 오차 공식 |
| AA | ±(0.1℃ + 0.0017 * 측정온도값) |
| A | ±(0.15℃ + 0.002 * 측정온도값) |
| B | ±(0.3℃ + 0.005 * 측정온도값) |
| C | ±(0.6℃ + 0.01 * 측정온도값) |
*제품의 데이터시트나 제조사 소개 사양을 볼 때 1/3DIN, 1/10DIN이란 표현을 확인할 수 있습니다. 여기서 DIN은 Deutsches Institut für Normung, 독일산업표준을 뜻합니다. 2025년 기준으로 사용되지 않지만 DIN에서는 RTD의 대표 허용 오차 곡선을 Class B로 정의했습니다. 그래서 RTD 소자에서 DIN = Class B로 사용되었고 Class B의 허용 오차 공식보다 3배 더 좁은 허용오차(=약 3배 더 정밀)라는 의미로 1/3DIN 등의 표현이 사용되었고 지금도 사용되고 있습니다. 참고로 1/3DIN은 IEC 기준 AA 등급에 대응됩니다.
온도소자의 결선방식에 따른 정확도
온도소자는 2선식 / 3선식 / 4선식으로 결선하여 온도를 측정할 수 있습니다.
RTD 소자의 저항을 측정할 때 1mA이하의 전류를 흘려 전압을 측정하고 옴의 법칙으로 저항을 계산할 수 있습니다.
2선식의 경우 전압 측정 부분과 RTD소자의 거리가 아주 가까워서 전선 저항을 무시하는 경우를 제외하고는 전선 저항이 전압 측정에 영향을 주어 이것이 정확도의 변수로 작용합니다.
3선식과 4선식은 전선 저항이 온도 측정에 끼치는 영향을 최소화하기 위해 고안되었습니다. 4선식은 전선 저항의 영향이 거의 없다시피 하지만 회로 구성이 복잡해지고 배선이 2선식에 비하면 2배가 되기에 영향은 절반 정도 감소하고 회로도 비교적 간단한 3선식이 중간 사양으로 자리 잡았습니다.
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