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오늘은 온습도 분야 중 유리제 온도계의 교정에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

유리제 온도계란?

유리제 온도계는 온도계 발전사에 있어서 최초온도계 형태에 해당합니다. 200년 가까이 온도 측정에 주로 사용되었으며 보통 기온이나 체온을 측정하는 용도로 많이 사용되어 왔습니다. 기본적인 원리로는 열팽창을 이용한 온도계로서 물질이 열을 얻었을 때 부피가 팽창하고 열을 잃으면 부피가 축소하는 원리를 이용한 온도계라 볼 수 있습니다. 

유리제 온도계의 종류

위와 같은 다양한 유리제 온도계가 사용 환경에 맞게 만들어져 사용되고 있습니다.

유리제 온도계의 구조

<유리제온도계의 구조> / 출처: 한국계량측정협회

유리제 온도계 사용 시 주의사항

유리제 온도계는 외부의 충격이나 급한 온도 변화 등에 의한 감옥액 분리 현상이 발생할수 있습니다. 이럴땐 아래와 같은 방법으로 감온액을 붙일 수 있습니다.

• 고무판이나 부드러운 것 위에 온도계를 수직으로 잡고 가볍게 충격을 준다.

• 감온부를 손가락으로 감싼 엄지 손가락 방향으로 팔과 평행하게 그리고 온도계 기둥(stem) 은 팔 방향으로 잡고 튕기거나 떨어뜨리지 않고 원심력을 가한다. 원심력을가하는 방법은 팔을 머리위로 올렸다가 다리 옆으로 재빨리 내려준다.

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• 만약 위 두 가지 방법으로 안 된다면, 냉각시키는 방법을 사용한다. 감온부를 충분히 차갑게 하면 온도계 기둥의 모세관 내에 있던 수은 감온액이 감온부 또는 수축실 안으로 수축시킬 수 있다. 이 때 감온부 주변을 살짝 두드리거나 원심력을 이용하여 수은의 움직임을 도와준다. 그런 후 실내온도로 따뜻해지면 감온액 기둥이 합쳐진다.차게 해준 감온부 내의 수은 전체의 온도가 같아지게 서서히 따뜻하게 해 주면 감온부 내 기포가 없어지고 수은 감온액 기둥이 합쳐진다. 몇 번 시도해야 될 수도 있다.

• 결합시키는 좀 더 강력한 방법은 감온부에 열을 가해 온도계 꼭대기에 있는 확장실에서 재 결합시키는 것이다. 이 방법은 마지막 방법 중 하나로 사용해야 한다. 이 방법이 잘못되면 온도계가 손상되어 쓸 수 없는 상태가 될 수 있기 때문이다. 손상의 위험이 발생하는 이유는 수은에 의한 온도계 모세관 내부의 높은 증기압과 높은 내압그 리고 온도계 내부에 채워준 기체가 압축되어 차있기 때문이다. 이 경우 감온부에 스트레스(불필요한 힘)가 가해져 불안정하게 되고 최악의 경우 감온부가 폭발한다. 고 온용 온도계에는 이 방법을 쓰지 말아야 한다. 이 온도계들은 감온부로 수은증기가 방출하면서 깨진다. 과열을 방지할 수 있도록 많은 주의가 필요하다.

그리고 유리제 온도계의 측정시 자주 감온액 분리가 일어난다면 온도계를 폐기해야 한다는 신호이니 참고하도록 해야합니다.

유리제 온도계의 교정 방법

유리제 온도계를 측정하기 위해선 3가지의 담금법을 이해하고 있어야 합니다. 아래와 같이 담금 방법은 부분 담금, 완전 담금, 전체 담금 법이 있고 유리제 온도계의 특성에 따라 방법을 달리하여 측정해야 합니다. 보통 부분 담금의 경우는 유리관에 담금 깊이가 숫자 또는 선으로 표시되어 있습니다. 

위의 그림과 같이 유리제온도계의 측정 담금법에 맞게 항온 유지장치에 담근후 소급성이 있는 기준온도계와 같은 위치에 놓고 비교하여 교정을 진행합니다. 

이때 유리제 온도계는 아날로그로 지시값이 표시되기 때문에 보는 각도에 따라 눈금의 위치가 달라지니 아래의 그림과 같은 방법으로 지시값을 읽어야 합니다.

<눈금 읽는 법> / 출처: https://blog.naver.com/atago59/222151142936 

그리고 눈금과 눈금 사이의 지시값을 읽을 때 아래와 같은 방법으로 측정해야 합니다.

위의 그림을 보면 모세관 내 구멍 속에 수은의 볼록한 면과 눈금 표시, 측정자는 눈금 표시의 가장자리 안쪽에 (점선) 간격으로 눈금을 나누는 경향이 있습니다. 간격을 눈금 표시 중앙 (실 선) 간격으로 나뉘어야 합니다. 예를 들어, 첫 번째 방법은 29.9 ℃ 인 반면, 올바른 방법으로 읽으면 29.8 ℃ 입니다.

위의 사항들을 참고하여 유리제온도계와 기준온도계의 지시값을 비교하여 정확한 보정 값을 알아낼 수 있습니다.

한국캘랩의 측정능력

유리제 온도계는 –80 ℃ ~ 550 ℃ 의 범위까지 측정 가능하며 교정측정능력은 0.04 ℃의 정밀한 측정능력을 가지고 있습니다. 대부분의 산업체에서 많이 사용하는 아래와 같은 표준온도계(유리제온도계 –50 ℃ ~ 360 ℃)의 전 범위를 정확하게 교정 가능합니다.