1. 압력 센서의 적용 압력 범위
가장 먼저 이해해야 할 것은 시스템에서 요구되는 최대 압력 값입니다. 따라서 압력 센서의 최대 압력 범위는 시스템에서 요구되는 최대 압력의 최소 1.5배 이상이 되어야 합니다. 이러한 여유 압력 범위가 필요한 이유는 많은 시스템, 특히 수압 및 공정 제어 시스템에서 압력 피크(순간적인 고압) 또는 지속적인 압력 펄스가 발생하기 때문입니다.
이러한 압력 피크는 명시된 “최대 압력”의 5~10배에 이를 수 있으며, 이는 센서 손상의 원인이 될 수 있습니다. 또한 센서의 최대 정격 압력에 근접하거나 이를 초과하는 지속적인 고압 펄스는 센서의 수명을 크게 단축시킵니다.
따라서 단순히 센서의 정격 압력을 높이는 것만으로는 근본적인 해결책이 될 수 없습니다. 이는 센서의 **해상도(resolution)**를 희생하게 되기 때문입니다. 압력 피크를 완화하기 위해 **버퍼(Buffer)**를 사용할 수도 있지만, 이는 센서의 응답 속도를 저하시킨다는 단점이 있어 절충안에 불과합니다.
2. 압력 센서의 정확도 요구 사항
정확도(Accuracy)는 산업 현장에서 센서의 출력 오차를 설명할 때 일반적으로 사용되는 용어입니다. 이 오차는 비선형성, 히스테리시스, 반복 불가능성, 온도 영향, 영점 보정 오차, 습도의 영향 등에서 발생합니다.
일반적으로 정확도는 비선형성, 히스테리시스, 반복성의 종합적인 영향으로 정의됩니다. 많은 센서에서 온도 변화나 영점 보정 상태에 따라 실제 정확도는 명시된 정격값보다 낮아질 수 있습니다.
여기서 중요한 질문은 시스템이 정말로 그렇게 높은 정확도를 필요로 하는가입니다. 고정밀 센서와 저해상도 계측기로 구성된 시스템은 사실상 비효율적인 구성이며, 고정밀 센서는 비용도 더 높습니다. 따라서 전체 시스템의 성능과 비용을 함께 고려하여 적절한 정확도의 센서를 선택하는 것이 중요합니다.
3. 압력 센서의 온도 내성
모든 물리적 장비 시스템과 마찬가지로 압력 센서 역시 극한 온도 환경에서 오차가 발생하거나 정상적으로 작동하지 않을 수 있습니다. 일반적으로 압력 센서는 두 가지 온도 범위를 가집니다.
- 작동 온도 범위(Working Range)
- 보상 온도 범위(Compensated Range)
보상 온도 범위는 작동 온도 범위 안에 포함됩니다. 작동 온도 범위란 센서에 전원이 인가된 상태에서 매체에 노출되더라도 손상이 발생하지 않는 온도 범위를 의미합니다. 그러나 이 범위에 있다고 해서 항상 센서 성능이 **명시된 사양(온도 계수 포함)**을 만족하는 것은 아닙니다.
4. 온도 보상 범위의 중요성
보상 온도 범위는 작동 온도 범위보다 더 좁은 범위이며, 이 범위 내에서만 센서는 명시된 성능 사양을 보장합니다. 온도는 센서에 두 가지 방식으로 영향을 미칩니다.
- 영점 드리프트(Zero Drift) 발생
- 전체 출력 범위(Output Span) 변화
이러한 온도 관련 파라미터가 명확하지 않으면 실제 사용 시 불확실성이 커지게 됩니다. 즉, 압력 센서의 출력 변화가 압력 변화 때문인지, 온도 변화 때문인지 구분하기 어려워집니다.
따라서 압력 센서를 이해하고 올바르게 사용하기 위해서는 온도 영향에 대한 이해가 가장 복잡하면서도 중요한 요소라고 할 수 있습니다.