광고온계 원리: 필라멘트 소실형과 방사율 오차

일본 공급사가 보내 온 로(爐) 검사 기록에 기기는 광고온계(光高温計, hikari koonkei), 측정값은 휘도온도(輝度温度, kido ondo)로 "1,000 °C"라고 적혀 있다고 해 봅시다. 공정 사양서에는 강재의 실제 온도를 요구하는데, 우리 쪽 휴대용 적외선 온도계는 다른 값을 가리킵니다. 이때 두 기기가 모두 정상일 수 있습니다.

휘도온도는 표면의 실제 온도가 아닙니다. 그 기기의 측정 파장에서 완전 흑체가 대상과 똑같이 밝게 보이려면 필요한 온도를 뜻합니다. 방사율이 1보다 작은 표면에서 반사 복사를 무시할 수 있다면, 휘도온도는 실제 온도보다 낮게 나옵니다.

이 글에서는 필라멘트 소실형 광고온계의 원리, 적외선식·2색(비율)식 온도계와의 차이, 방사율·관측창·연기·반사가 지시값을 어떻게 흔드는지 설명합니다. 후반부에는 일본 측에 확인할 체크리스트와 문의 메일 예시를 넣었습니다.

목차

1. 광고온계란 무엇인가
2. 필라멘트 소실형 광고온계의 원리
3. 휘도온도와 실제 온도
4. 광고온계의 장점과 한계
5. 교정과 소급성
6. 값이 서로 다를 때: 원인 가르기
7. 체크리스트와 일본 측에 할 질문
8. 이 글의 한계
9. FAQ
10. 출처

광고온계란 무엇인가

광고온계(optical pyrometer)는 뜨거운 대상이 내는 열복사를 이용해, 접촉하지 않고 온도를 구하는 계기입니다. 방사온도계(放射温度計, hosha ondokei)의 한 종류이며, 대표적인 육안식은 사람의 눈을 비교 검출기로 쓰는 필라멘트 소실형(線条消失形, senjo shoshitsu-gata)입니다.

작업자는 대상의 상을 계기 안 램프의 필라멘트와 겹쳐 놓고, 좁은 붉은 파장 대역에서 두 밝기가 같아질 때까지 램프 전류를 조절합니다. 계기는 그때의 전류를 온도로 환산합니다. 필라멘트는 전류를 흘리면 발열해 빛을 내는 램프 속의 가는 선입니다.

전자식 검출기를 쓰는 적외선 온도계 같은 다른 방사온도계도 대상에서 오는 복사를 이용합니다. 차이는 측정하는 파장 대역, 검출 방법, 지시값이 만들어지는 과정에 있습니다.

쓰이는 곳: 빛을 내는 고온 대상

육안식 광고온계는 가시광에서 충분히 밝게 빛날 만큼 뜨거운 대상이 전제입니다. 용융 금속, 로 안의 재료, 가열된 선재·봉재처럼 대상을 직접 볼 수 있는 곳이 측정 현장이 됩니다.

예를 들어 치노(CHINO Corporation)의 필라멘트 소실형 IR-URN(디지털 표시)은 측정 파장이 0.65 µm이고, 3개 레인지를 전환해 700~3,500 °C를 측정하는 사양입니다. 이 수치는 해당 기종의 사양이며, 모든 광고온계의 측정 범위가 아닙니다.

높은 온도를 측정할 수 있는 이유는 계기가 대상에서 오는 빛만 받기 때문이고, 계기 본체가 그 온도까지 올라갈 필요는 없기 때문입니다. 다만 계기에도 사용 주위 온도 범위가 있으므로, 측정 범위가 높다고 해서 로 입구의 복사열을 계속 받아도 된다는 뜻은 아닙니다.

건전지로 작동하는 휴대형 기종은 현장에서 측정 위치를 바꿔 가며 확인할 수 있습니다. 그렇게 쓸 때도 같은 거리와 같은 관측 방향을 반복할 수 있는 위치를 골라야 지난번 값과 비교할 수 있습니다.

강재의 품질은 가열 온도뿐 아니라 유지 시간과 냉각 방법에도 좌우됩니다. 담금질·뜨임 같은 열처리를 관리할 때는 표면의 1회 측정값과 처리 조건 전체의 확인을 구분해야 합니다.

광고온계·적외선식·2색식의 차이

휴대용 적외선 온도계처럼 전자 검출기를 쓰는 일반적인 방사온도계는 검출기 신호를 연산해 온도로 표시합니다. 육안식 필라멘트 소실형은 사람이 대상에 조준하고 램프 전류를 조절해 밝기가 일치했는지 판단합니다.

숫자가 표시되는 기종이라도 밝기를 맞추는 부분이 육안이라면 사람의 판단 단계는 남습니다. "디지털 표시"와 "검출의 자동화"는 별개의 특징으로 읽어야 합니다.

2색 온도계(二色温度計, nishoku ondokei)는 비율식 온도계라고도 하며, 서로 다른 두 파장 대역에서 측정한 복사의 비를 이용합니다. 필라멘트와 대상을 비교하는 것은 "두 가지 색을 측정"하는 것이 아니므로, 필라멘트 소실형을 2색 온도계와 같은 원리로 보면 안 됩니다. 그림 1에 주요 방식을 비교했습니다.

그림 1: 접촉식·육안식·전자 검출식은 온도를 읽는 경로가 다르다

비접촉식이라고 해서 검출 방법이 하나인 것은 아닙니다. 여기서 광고온계는 육안식 필라멘트 소실형을 가리킵니다.

방식	받아들이는 것	온도를 읽는 과정	주로 확인할 조건
접촉식	대상에서 감온부로 전달되는 열	열기전력·저항 등을 온도로 환산	삽입, 열접촉, 보호관, 배선
육안식 광고온계	대상에서 오는 가시 영역의 복사	필라멘트와 밝기를 맞추고 교정된 전류에서 읽음	조준, 초점, 일치 판단, 방사율
전자 검출식 방사온도계 (예: 적외선식)	사양으로 정해진 파장 대역의 복사	검출 신호를 연산해 표시·출력	시야, 대상 크기, 방사율, 광로
2색(비율) 온도계	두 파장 대역의 복사	두 신호의 비로 연산	두 파장의 방사율비, 광로 투과 조건

2색식도 방사율과 광로 조건의 확인이 필요합니다. 두 파장을 쓴다고 해서 모든 대상에서 오차가 없어지는 것은 아닙니다.

파이로미터 제조사 KELLER는 비율식 계기가 유리한 경우와 그렇지 않은 경우를 다음과 같이 설명합니다.

• 유리한 경우: 먼지·연기·오염된 창이 모든 파장을 같은 비율로 약하게 하면 비가 변하지 않으므로 지시값이 안정됩니다.
• 전제 조건: 두 파장에서 방사율이 같을 때만 지시값이 실제 온도와 같아집니다. KELLER는 실제로 이런 경우는 드물다고 지적합니다.
• 불리할 수 있는 경우: 두 파장의 방사율이 서로 다르고 변동하면, 특히 비철금속에서 단일 파장 파이로미터보다 오차가 커질 수 있습니다.

필라멘트 소실형 광고온계의 원리

원리를 이해하려면 대상에서 오는 빛과 계기가 스스로 만드는 빛을 나누어 생각해야 합니다. 광고온계는 대상의 온도를 곧바로 전류로 바꾸는 것이 아니라, 비교용 램프에 흘리는 전류를 작업자가 조절합니다.

대물렌즈는 대상의 상을 만들어 램프의 필라멘트와 같은 면에서 겹쳐 보이게 합니다. 관측자는 필터와 접안렌즈를 통해 한 시야 안의 두 밝기를 비교합니다.

적색 필터는 비교하는 파장을 좁은 붉은 대역으로 제한합니다. 전체 색조가 비슷한지를 판단하는 것이 아니라 정해진 대역의 밝기를 비교하기 때문에 온도와의 대응이 정해집니다.

실제 계기에는 광량이나 측정 레인지를 조절하는 필터도 들어 있습니다. 그림 2는 결상과 비교의 관계만 나타낸 것이므로, 필터의 종류와 배치는 각 계기의 광학계에서 확인해야 합니다.

그림 2: 대상의 상을 필라멘트 면에 맺히게 하고 붉은 대역에서 비교한다

대상 위쪽 한 점에서 필라멘트 면까지 대표 광선 두 줄을 그렸습니다. 파란 점선은 접안 측 경로만 나타내며 실제 광선 추적은 아닙니다.

필라멘트는 실제로 빛을 내며 대상의 상과 함께 관측됩니다. 붉은 대역의 선택과 감광은 측정을 위한 광학 기능이며, 이 그림이 보호구를 대신할 수 있다는 뜻은 아닙니다.

어두운 필라멘트, 사라지는 필라멘트, 밝은 필라멘트

필라멘트 전류가 작아 대상보다 어두울 때는 밝은 배경 위에 검은 선이 보입니다. 전류를 늘리면 필라멘트가 밝아지면서 배경과의 차이가 줄어듭니다.

반대로 전류가 너무 크면 필라멘트가 대상보다 밝아져 밝은 선으로 보입니다. 이때는 전류를 줄여, 어두운 쪽과 밝은 쪽 사이에 있는 일치점을 찾습니다.

대상과 필라멘트의 밝기가 같아지면 겹친 부분의 경계를 구분하기 어려워집니다. 이것이 필라멘트 소실이며, 램프가 꺼지거나 필라멘트가 물리적으로 없어지는 것이 아닙니다.

밝기를 비교하기 쉽도록 접안부의 보임과 대상에 대한 초점을 맞춥니다. 윤곽이 흐리거나 필라멘트가 대상의 가장자리에 걸쳐 있으면 일치 판단 자체가 불안정해집니다. 그림 3에 세 가지 시야를 나타냈습니다.

그림 3: 배경과의 밝기 차이가 작아지면 필라멘트가 "사라진다"

대상의 밝기를 일정하게 두고 비교한 것입니다. 각 시야의 굽은 선은 같은 모양의 필라멘트입니다.

색과 선 굵기는 설명용입니다. 가운데 시야에서도 램프는 켜져 있으며, 필라멘트가 배경에 섞여 구분되지 않을 뿐입니다.

램프 전류를 온도로 환산할 수 있는 이유

전류를 늘리면 필라멘트의 온도와 복사가 달라지지만, 그 관계만으로 대상의 온도가 자동으로 정해지지는 않습니다. 계기에는 일치했을 때의 전류와 휘도온도의 대응을 부여하는 교정이 필요합니다.

교정에서는 휘도온도를 알고 있는 표준 램프나 흑체를 기준으로, 계기의 필라멘트가 일치하는 전류를 찾습니다. 지시 눈금이나 내부의 환산 관계는 이 대응을 이용해 온도를 읽어 냅니다.

램프나 광학 부품의 상태가 달라지면 같은 전류라도 보이는 방식이 달라질 수 있습니다. 보전에서는 "필라멘트가 켜진다"는 확인과 "온도 지시가 기준에 맞는다"는 확인을 구분해야 합니다.

측정할 때 대상과 비교하는 내장 램프와, 교정의 기준이 되는 표준 램프는 역할이 다릅니다. 교정은 비교용 램프의 전류에서 얻는 온도 지시를 표준 램프나 흑체의 기준에 연결하는 과정입니다.

0.65 µm는 열복사의 피크가 아니다

물체가 뜨거워지면 가시 영역의 열복사가 강해져 붉게 빛나는 것이 눈에 보입니다. 온도가 올라갈수록 흑체 분광 복사의 피크는 짧은 파장 쪽으로 이동하지만, 막 빛나기 시작한 물체가 가시 영역에서 가장 강하게 복사하는 것은 아닙니다.

파장당 흑체 분광 복사의 피크는 빈의 변위 법칙으로 어림할 수 있습니다. 파장을 µm, 열역학 온도를 K로 다루면 비례 상수는 약 2,898 µm·K입니다.

700 °C의 흑체에서 구한 피크는 약 2.98 µm로 적외선 영역에 있습니다. 그래도 가시 영역의 복사로 비교할 수 있으므로, 피크 파장과 계기의 측정 파장은 따로 생각해야 합니다.

또한 650 nm(0.65 µm)는 온도가 바뀔 때마다 계기의 필터가 피크 쪽으로 이동한다는 뜻이 아닙니다. 이 기종 예시는 0.65 µm의 붉은 대역을 쓰지만, 실효 파장은 필터와 눈의 감도 등에 따라 달라집니다. 그림 4는 이 값들을 한 축에 놓은 것입니다.

그림 4: 측정하는 붉은 대역과 흑체 복사의 피크를 구분한다

가로축은 파장의 선형 눈금입니다. 점은 계산한 피크의 위치이며 복사 강도를 나타내지 않습니다.

붉은 대역의 폭은 설명용이며 특정 기종의 실제 투과 대역폭이 아닙니다. 흑체 피크 비교에는 방사율에 따른 분광 분포의 변화를 넣지 않았습니다.

휘도온도와 실제 온도

휘도온도(kido ondo)는 어떤 파장에서 대상과 똑같이 밝게 보이는 흑체의 온도입니다. 흑체는 입사하는 복사를 모두 흡수하는 이상적인 물체이며, 같은 온도에서 실제 물체의 열복사를 비교하는 기준이 됩니다.

방사율(放射率, hosharitsu)이 1보다 작은 대상은 같은 온도의 흑체보다 스스로 내는 복사가 작습니다. 주위의 반사를 무시할 수 있는 조건에서는, 흑체를 기준으로 읽은 휘도온도가 실제 온도보다 낮아집니다.

방사율 보정을 쓸 때는 측정 파장과 대상의 표면 상태에 맞는 값을 사용합니다. 재료 이름만으로 값을 고정하지 말고, 산화 피막·거칠기·온도·관측 각도가 바뀔 때의 영향도 살펴야 합니다.

계산 예: 방사율이 지시값을 얼마나 움직이는가

빈 근사를 쓰면 휘도온도와 실제 온도는 IIT Madras의 강의 자료가 이상 파이로미터 식이라고 부르는 아래 식으로 연결됩니다. 수치는 가상의 값이며 영향의 크기만 보여 줍니다.

파장 항도 중요합니다. 같은 ε = 0.80을 가상의 1.6 µm 계기에 넣으면, 지시값 1,000 °C 뒤에 있는 실제 온도는 약 1,042 °C가 됩니다. 파장이 짧을수록 방사율 오차에 대한 지시값의 민감도가 낮아지며, KELLER도 금속에는 단파장 파이로미터를 권합니다.

같은 표면을 측정해도 적외선 온도계와 광고온계의 값이 달라지는 이유 중 하나가 이것이며, 두 기기 모두 교정되어 있어도 마찬가지입니다. 고장을 의심하기 전에 두 기기의 파장과 방사율 설정부터 비교하세요.

표면 지시값과 내부 온도

불투명한 강재를 관측할 때 광고온계가 받는 것은 주로 보이는 표면의 복사입니다. 두꺼운 재료의 중심부나 벽 너머의 온도를 직접 읽을 수는 없습니다.

가열 중인 재료는 표면이 먼저 뜨거워지고, 열이 내부로 전달되기까지 시간이 걸립니다. 표면 지시값이 설정값에 도달했다는 것과 내부까지 균일한 온도가 되었다는 것은 서로 다른 조건입니다.

접촉식도 측정 위치를 잘못 잡으면 필요한 온도를 읽지 못합니다. 유체 온도를 잴 때 서모웰(thermowell)의 삽입 길이와 응답이 문제가 되는 것도, 센서가 어디에서 열을 받는지를 확인해야 한다는 같은 이유입니다.

유리처럼 빛을 투과하는 재료에서는 내부나 뒤쪽에서 오는 복사가 섞일 수 있습니다. 어떤 재료든 표면 온도만 잰다고 일반화하지 말고, 그 파장에서 대상이 불투명한지까지 포함해 측정 원리를 확인해야 합니다.

보온된 배관도 마찬가지로, 외장 표면의 온도는 내부 유체의 온도와 다릅니다. 보온 두께·방열량·표면 온도의 관계를 염두에 두고, 측정하는 면이 관리하려는 온도와 대응하는지 확인하세요.

반사·관측창·연기·대상 크기

로벽의 복사가 반짝이는 금속에 반사되어 계기로 들어오면, 대상 자신이 내는 빛에 반사 성분이 더해집니다. 이 경우 방사율이 낮으면 반드시 낮게 나온다는 단순한 판단은 성립하지 않습니다. 그림 5에서 경로를 나누어 보세요.

그림 5: 계기에 도달하는 빛은 대상의 온도만으로 정해지지 않는다

대상 자신의 복사, 배경의 반사, 중간의 창과 연기를 나누어 생각합니다. 두 경로는 보기 쉽게 위아래로 어긋나게 그렸습니다.

화살표는 입사 경로를 구분할 뿐이며, 복사의 양이나 반사각을 정확한 축척으로 나타내지 않습니다. 창·연기·배경이 지시값에 미치는 영향은 그 흡수·방사·강도에 따라 달라집니다.

광로 속 항목마다 따로 확인이 필요합니다.

• 관측창: 중요한 것은 창이 측정 파장의 빛을 얼마나 통과시키는가입니다. 눈에 투명해 보인다고 해서 지시값에 대한 영향을 무시해도 된다는 뜻은 아닙니다. KELLER는 알려진 창의 손실을 방사율 설정으로 보정하는 방법(기기 설정값 = 대상 방사율 × 광로 투과율)을 설명합니다.
• 오염·김 서림·퇴적물: 쌓이면 대상에서 오는 빛이 달라져 지시값이 변합니다. KELLER는 렌즈의 퇴적물이 지시값을 낮춘다고 설명합니다. 실제 온도 변화와 구분할 수 있도록 창의 상태와 조준 경로를 기록하세요.
• 배경 반사: 가능하면 로벽의 복사가 닿지 않는 위치를 조준합니다.
• 작은 대상: 육안식의 광학계가 도움이 될 수 있지만, 필라멘트를 겹치는 부분이 충분히 보이는지, 계기의 배율과 초점 거리가 맞는지 확인해야 합니다.
• 전자식 계기: 지정된 측정 시야를 대상이 채워야 합니다. 레이저 조준점의 크기를 측정 면적으로 착각하지 말고, 사양서의 거리 대비 측정 직경 관계와 대상 크기를 비교하세요.

광고온계의 장점과 한계

가장 큰 장점은 센서를 대상에 접촉시키지 않고 고온부의 복사로 온도를 구할 수 있다는 점입니다. 접촉이 대상에 주는 영향도, 센서 자체를 고온에 노출시키는 부담도 피할 수 있습니다.

접촉식 센서의 내구성은 센서 형식, 보호관, 분위기, 연속 사용 조건에 따라 달라집니다. 열전대는 모두 2,000 °C까지, 측온저항체는 모두 700 °C까지 쓸 수 있다는 식의 일률적인 상한으로 고를 수는 없습니다.

측정 온도가 광고온계의 범위 안에 든다고 해서 접촉식보다 항상 낫다고 판단해서도 안 됩니다. 필요한 측정 지점과 측정값의 사용 방법에 맞추어 고릅니다.

스폿 확인과 연속 감시

육안 비교는 사람이 조준하고 일치를 판단하는 측정에 적합합니다. 빠르게 변하는 온도를 연속으로 기록해 자동 제어에 쓰려면, 전자 검출식이나 필요한 출력을 갖춘 다른 방식의 계기를 검토해야 합니다.

PID 제어를 생각한다면 계기의 최고 온도만으로는 선정할 수 없습니다. 응답, 갱신 주기, 출력, 광로 오염에 대한 유지보수까지 제어에 필요한 조건을 맞추어야 합니다.

표시 분해능이 세밀한 것과 대상의 실제 온도를 같은 세밀함으로 정확히 측정하는 것은 별개입니다. 쿼츠(수정) 온도계 같은 접촉식 계기에서도 표시 자릿수만으로 측정의 확실성을 판단하지 않습니다.

여러 온도계로 비교할 때는 먼저 같은 곳을 같은 조건에서 재고 있는지 확인하세요. 더블 엘리먼트 온도 센서는 2계통의 측정에 쓸 수 있지만, 다른 표면을 비접촉으로 잰 값과 무조건 일치하는 구성은 아닙니다.

교정과 소급성

교정은 계기와 기준 사이의 차이를 구하는 일입니다. 교정된 계기라도 측정 지점, 방사율, 관측창이 달라지면 현장의 값은 달라질 수 있습니다.

일본에서 받은 파이로미터 교정 서류를 읽을 때 도움이 되는 점은 다음과 같습니다.

• ITS-90: 은의 응고점(961.78 °C) 이상에서 1990년 국제온도눈금(ITS-90)은 은·금(1,064.18 °C)·구리(1,084.62 °C) 중 하나의 응고점을 기준으로 한 플랑크 복사 법칙으로 온도를 정의합니다. 이 온도 이상에서는 눈금 자체가 방사온도계로 실현됩니다.
• JCSS: 일본의 교정 사업자 인정 제도(Japan Calibration Service System)는 방사온도계도 대상으로 합니다. 국제적인 통용이 필요하면 교정이 JCSS인지, 성적서에 ilac-MRA 마크가 있는지 물어보세요. 한국에서는 한국인정기구 KOLAS가 같은 ISO/IEC 17025 기반의 인정 제도를 운영하지만, 두 제도가 같다고 볼 수는 없으므로 고객 요구사항에서 어느 쪽을 인정하는지 확인해야 합니다.
• ITS-90인가 열역학 온도인가: 2020년 1월의 NITE 통지는 JCSS 교정 사업자에게, 일본의 국가계량표준기관 NMIJ가 960~2,800 °C 방사온도계 표준을 ITS-90이 아닌 열역학 온도 기준의 값으로 바꾼다고 알렸습니다. 사업자에게는 성적서에 각 값이 어느 기준인지 명시하도록 요청했으므로 그 줄을 확인하세요.
• 교정 범위: 교정한 점에서의 오차가 그 바깥까지 이어진다고 단정하지 마세요. 성적서의 교정점과 실제 사용 범위를 비교해야 합니다.

일본의 방사온도계 데이터시트에는 방사온도계 성능 시험 방법에 관한 일본 규격 JIS C 1612:2023이 인용되기도 합니다. 미국·국제 쪽에서 볼 수 있는 문서로는 ASTM E1256(단일 파장 대역 방사온도계의 시험 방법)과 IEC TS 62492-1(데이터시트에 명기해야 할 기술 데이터)이 있습니다.

한국산업표준(KS)에 JIS C 1612에 대응하는 규격이 있는지는 이 글에서 확인하지 못했습니다. KS는 JIS나 ISO·IEC를 바탕으로 한 것이 많지만 번호와 내용이 완전히 같다고 단정할 수 없으므로, 성능 수치가 검수에 중요하다면 공급사에 어떤 규격과 시험 조건을 따랐는지 물어보세요.

계기를 교정에 맡길 때는 사용하는 온도 범위와 레인지를 전하고, 그 조건에서의 지시 오차를 확인하세요. 표준에 대한 지시 차이와 현장에서 대상을 측정할 때의 오차 요인은 따로 기록해 두어야 합니다.

값이 서로 다를 때: 원인 가르기

두 기기의 값이 다르거나 오늘 값이 지난주와 다르다면, 원인을 측정 지점·광로·지시의 세 갈래로 나눕니다. 온도의 차이와 조건의 차이를 따로 기록하고, 설정을 바꾸기 전에 비교 조건부터 맞추세요. 그림 6에 네 가지 영역을 정리했습니다.

그림 6: 측정 지점·광로·지시의 순서로 원인을 나눈다

온도의 차이와 측정 조건의 차이를 섞지 않고 기록합니다. 설정을 바꾸기 전에 비교 조건을 맞춥니다.

측정 지점 확인재료의 어느 면, 어느 위치인가. 접촉식과 비교하기 전에 표면과 내부의 온도 차이를 먼저 정리.

대상 표면 확인산화 피막·부착물·거칠기가 바뀌었는가. 방사율은 측정 파장과 표면 상태에 맞춘다.

관측 경로 확인창의 오염·연기·배경 반사가 달라지지 않았는가. 지난번 경로와 보정 조건을 기록과 대조.

계기와 판독 확인레인지·초점·필라멘트 상태와 일치 판단을 확인. 기준과의 지시 차이는 교정으로 평가.

오차를 메우려고 방사율을 임의로 움직이면 진짜 원인이 보이지 않게 됩니다. 대상과 기준 조건에 대응하는 값을 사용하세요.

측정을 재현할 수 있도록 다음 사항을 기록해 두세요.

• 어디를 어떻게 조준했는가: 계기 번호, 지시값, 대상의 위치, 관측 방향. 로의 어느 입구에서 재료의 어느 부분을 조준했는지까지 적습니다.
• 설정: 레인지, 방사율 설정, 창이나 필터의 조건.
• 시간에 따른 변화: 창을 청소한 시기, 대상 표면의 변화. 운전 조건의 변화와 구분하는 단서가 됩니다.
• 산포: 한 번의 육안 일치를 판단하기 어려우면, 대상의 온도가 안정적인지 확인하고 반복 지시값의 퍼짐을 봅니다. 대상 자체의 변동과 조준·일치 판단의 변동을 나누어 조사하세요.
• 작업자 간 일관성: 교대할 때는 초점을 맞추는 방법과 비교하는 위치를 맞춥니다. 대상에서 가장 밝은 부분만 고른 측정과 다른 곳을 고른 측정을 같은 지점의 기록으로 섞지 마세요.

체크리스트와 일본 측에 할 질문

일본 측 사양서·검사 기록·로 매뉴얼에 광고온계의 지시값이 적혀 있다면 다음 체크리스트를 쓰세요.

• 계기 형식: 육안식 필라멘트 소실형, 단일 대역 적외선식, 2색식 중 어느 것인가
• 측정(실효) 파장. 예: 0.65 µm
• 기록된 값이 휘도온도(kido ondo)인지, 방사율 보정을 한 온도인지
• 사용한 방사율 설정과 그 선정 방법(표면 상태, 파장)
• 관측창: 재질, 상태, 투과율을 보정했는지
• 측정 지점: 어느 면·어느 위치·어느 로 입구에서, 어떤 방향으로 보았는가
• 그 지점에서 로벽이나 히터의 반사가 들어올 가능성
• 조준 경로의 연기·증기·먼지
• 교정 성적서: JCSS 여부, 교정점과 실제 사용 범위, 필요시 ilac-MRA 마크
• 성적서의 값이 ITS-90 기준인지 열역학 온도 기준인지(NITE 통지가 다루는 960~2,800 °C 범위)
• 공정 사양이 요구하는 것이 표면 온도, 내부 온도, 로 분위기 온도 중 무엇인지

빠진 항목이 있으면 짧은 메일 한 통으로 해결되는 경우가 많습니다. 아래 예시(영어)를 상황에 맞게 고치고 대괄호 부분을 바꿔 쓰세요. 일본 측과는 영어나 일본어로 소통하는 경우가 많아 영어 예시로 실었습니다.

이 글의 한계

• 범위·정확도·파장·기능은 기종마다 다릅니다. 치노 IR-URN의 수치는 하나의 예이며 공통 사양이 아닙니다.
• 계산 예는 가상의 방사율과 투과율을 쓰고 반사 복사를 무시했습니다. 실제 방사율은 재료, 표면 상태, 온도, 파장, 관측 각도에 따라 달라집니다.
• 이 글은 특정 재료의 방사율 값을 제시하지 않습니다. 계기 제조사에 문의하거나 자사 부품으로 직접 측정해 구하세요.
• 교정의 관행과 성적서의 표현은 기관마다 다릅니다. 일본 성적서가 자사 품질 시스템에서 인정되는지는 자사와 고객의 요구사항에 달려 있습니다. KS 대응 규격은 확인하지 못했습니다.
• 이 글은 가열로를 들여다보는 작업의 지침이 아닙니다. 눈 보호와 안전한 관측 위치는 사업장의 안전 규정을 따르세요.

FAQ

빛나는 색만 보고 온도를 알 수 있나요?

알 수 없습니다. 보이는 색은 주위 밝기와 눈의 순응에도 좌우되므로 색만으로는 계기를 대신할 수 없습니다. 필라멘트 소실형은 정해진 대역에서 기준 필라멘트와 밝기를 비교하고, 교정된 대응 관계로 온도를 읽습니다.

필라멘트가 사라지면 대상이 흑체라는 뜻인가요?

아닙니다. 필라멘트 소실은 대상에서 계기에 도달하는 빛과 필라멘트의 밝기가 일치했다는 뜻일 뿐, 대상이 흑체인지는 알려 주지 않습니다. 실제 온도를 구하려면 방사율과 광로 조건을 확인해야 합니다.

움직이는 대상도 측정할 수 있나요?

대상을 시야에 잡고 밝기를 판단할 수 있다면 가능합니다. 이동 속도, 보이는 시간, 대상 크기를 고려하고, 연속 측정이 필요하면 검출 방식과 응답 시간까지 포함해 고르세요.

교정된 계기는 창을 통해서도 같은 값을 가리키나요?

꼭 그렇지는 않습니다. 교정은 계기 단독의 것이고, 창의 투과율과 오염은 도달하는 빛을 바꿉니다. 교정 조건과 실제 조준 경로를 비교한 뒤 필요한 보정과 점검을 정하세요.

적외선 온도계와 광고온계의 값이 왜 다른가요?

파장, 방사율 설정, 스폿 크기의 차이가 흔한 원인입니다. 같은 방사율 오차라도 0.65 µm 계기보다 긴 파장의 계기에서 지시값이 더 크게 움직이므로, 어느 쪽 고장을 의심하기 전에 두 기기의 설정을 비교하고 같은 지점을 조준해 보세요.

출처

• 필라멘트 소실, 휘도온도, 열복사 기초: NBS/NIST, Self-Study Manual on Optical Radiation Measurements, Technical Note 910-8 (1985), §8.2
• 이상 파이로미터 식, 실효 파장, 필라멘트 소실 조작: S. P. Venkateshan, Mechanical Measurements, IIT Madras (NPTEL)
• IR-URN의 측정 원리와 사양: 치노(CHINO Corporation), 디지털 광고온계 (일본어)
• IR-URN의 광학계와 측정 대역: 치노, 카탈로그 CP-107-02 (일본어)
• 휘도온도와 실제 온도: 우시오전기, 할로겐 램프의 기초, §8(1) (일본어)
• 빈의 변위 상수: NIST, 2022 CODATA values (이 글에서는 2,898 µm·K로 반올림)
• 배경 반사, 광로 투과, 비율식 파이로미터: KELLER, "Metrological errors"
• 방사율과 파장: KELLER, "Definition and influence of emissivity"
• 은점 이상의 ITS-90: BIPM/CCT, Guide to the Realization of the ITS-90: Radiation Thermometry (2018)
• JCSS 방사온도계, 960~2,800 °C의 열역학 온도 기준: NITE, JCSS 방사온도 교정 사업자 앞 통지, 2020년 1월 30일 (일본어)
• 단일 파장 대역 방사온도계 시험 방법: ASTM E1256-17(2022)
• 방사온도계 데이터시트 항목: IEC TS 62492-1:2008