1. 서 론

이번 회에서는 매스 플로우 컨트롤러(이하 MFC)의 「멀티 가스 및 멀티 레인지(이하 MGMR)」에 관해 이야기해 보려 한다(사진 1). 최근에는 한 대로 여러 기종을 지원할 수 있는 컨버전 팩터(이하 CF)의 데이터를 가진 MFC가 주류를 이루고 있지만, 사용자들 사이에서 뜻밖의 오해가 발생하는 사례를 경험했다. 질소(N2)로 풀 스케일 1SLM의 MFC는 메탄(CH4)이나 육불화황(SF6)으로 MGMR을 변경해도 1SLM의 MFC가 되어야 한다. 이 이야기는 이전부터 MFC를 취급하는 대리점 영업 담당자를 괴롭혔다.

그림 1은 브롱호스트(Bronkhorst High-Tech.B.V.)의 EL-FLOW 시리즈 카탈로그 표기에서 유량 범위를 발췌한 것이다. 이러한 표기는 많은 MFC 제조사들이 채택하고 있으며, MFC에 대해 잘 모르는 사용자들은 표기를 보고, 위의 사례와 동일한 해석을 한다. 예를 들어 최대 유량이 25ln/min인 모델은 질소든 메탄이든 육불화황이든 최대 유량이 25ln/min이어야 하는 것 아닌가? 사소한 의문이 영업 담당자를 괴롭혔고, “유체에 따라 반드시 그렇지는 않다”라는 대답이 나온다. 여기에는 MFC가 탑재한 열식 유량 센서의 특성과 관련이 있다.

2. 열식 유량 센서의 특성

여러 번 설명한 내용이지만, 열식 유량 센서(열식 유량계)의 특성에 관해 이야기해 보자. 유량식은 익숙한 그림 2와 같다. 열식 유량계의 주류인 권선형의 구조는 다음과 같다. “저항 발열체를 센서관 외곽에 두 개(또는 3개) 설치하여 가온한다. 관 안으로 유체가 흐를 때 상류와 하류 각각의 저항 발열체에서 유체가 빼앗은 열량을 파악하면 유량을 구할 수 있다”는 것이다. 열의 이동에는 일정한 특성이 있는 것으로 알려져 있다. 열식 유량 센서에 있어서 매우 중요한 특성이다. 그림 2의 유량식을 보면 알 수 있듯, 중요한 역할을 하는 것이 정압비열이다. 유량식에 유체 고유의 값인 비열을 가진 열식 유량계가 나타내는 유량은 당연히 유체 종류에 따라 달라진다. 즉, 열식 유량계의 유량 검출 원리의 핵심인 “유체가 빼앗는 열량은 대상 유체에 따라 차이가 있다”는 것을 공식이 말해 준다.

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⇒ 본고는 월간지 ‘計測技術’(일본, 일본공업출판주식회사 발행)
2024년 10월호(연재)를 번역·전재한 것입니다. 본 기사의
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