제품에 대한 기술자료를 한번에

제품 목차

MI Cable

수많은 산업의 온도 측정 분야에서 이용되고 있는 MI 열전대 케이블에 대한 상세한 기술 자료를 제공합니다.

동작 원리

열전대

서로 다른 금속 한쪽을 접속시키면 그 접점에 온도에 의해 전자가 발생하고 회로에 전류가 흐름. 이로인해 기전력이 발생하고, 이 기전력은 온도에 비례하기 때문에 기전력을 측정하여 온도로 환산할 수 있음. 이것을 열전대(Thermocouple)라고 함.

여기에 사용되는 재로는 여러 가지가 있으나, 대표적으로 K-type(크로멜/알루멜), E-type(크로멜/콘스탄탄), N-type(니코실/니실), S-type(백/백금로듐), J-type(철/콘스탄탄) 등이 있음. 이는 다른 소재에 비해 기전력이 높게 발생하여 온도 측정하기가 용이함.

히터

히터 도체로는 안정성이 뛰어난 NiCr 80/20 열선이 주로 사용되고 있으며, 경우에 따라서는 FeCr 열선이 사용됨. 열전(저항선)에 전류가 흐르게 하면 I^2 x R 에 의해 열이 발생. 저항은 열선 굵기에 반비례 하므로, 선의 굵기를 변화하여 저항값을 조절하면, 용량이 변화하여 필요로하는 전력으로 발열할 수 있음.

동일 열선에 전압에 변화를 주어도 용량이 변하므로 발열량에 변화를 줄 수 있음.

케이블 종류

모든 마그네슘 산화물(MgO) 절연 제품
K, J, T, E, N, R/S 타입
싱글, 더블, 트리플, Diagonal 타입
재질 : 340L, 310, 316L, 347, 446, 600, 625, 825, Hastelloy X
Heavy Wall
병렬 도체
MgO RTD 케이블

산업 분야

항공 우주 산업
자동차
전력 생산
급속 제조
식료품 산업
펄프 & 종이
석유화학
광산 제련소
열처리
일반 산업

MI Cable 구성

A. 도체

열전대 도체로는 K, J, T, E, N 등 다양한 종류가 있음. 히터 재질로는 안정성이 있는 NiCr 80/20이 주로 사용됨.

B. 마그네슘 산화물 절연체(Mgo)

화학식으로는 MgO이고, 고토라고도 하며 공업적으로는 마그네시아라고 함. 백색의 비결정성 분말이지만 붕산염과 융해한 용액에서 등축정계의 결정이 석출됨. 분자량은 40.32, 녹는점은 2,000℃ 이상, 끓는 점은 3,000℃ 이상, 비중은 3.2~3.7 정도. 절연체, 내화벽돌, 도가니, 마그네시아시멘트, 촉매, 흡착제 등으로 널리 사용됨. MgO는 전기 절연성이 매우 우수하여 대체적으로 절연체로 많이 사용됨. MgO는 씨즈 재질보다 고온에 견디는 재질을 사용하고, 1,100℃ 가혹한 조건에 시험하여도 견디는 특성이 있음. 습기가 침투하면 특성의 변화가 있지만 습기를 제거하면 본래의 특성으로 되돌아와 우수한 절연체 기능으로 돌아감. MgO 성분중에 산화철은 전기를 통하게 하는 성질과 절연을 방해하는 성분으로, 산화철 성분만 완전 제거가 어려워 절연에 문제가 없는 극속량의 산화철이 함유되는 MgO를 사용함. MgO 내의 산화철은 산화되어 MgO가 붉은 빛이 나도록 함. 또한 습기를 흡수하는 경향이 강하여 사용 전 오븐(전기로)에서 충분히 가열한 후 습기 제거하여 사용해야 함. 씨즈 열전대의 습기 저게는 상당시간 동안 오븐 안에 정체시켜 놓아야 함. 습기는 열을 가하면 증발하여 보이지 않지만 어딘가에 남아있고 사라지지 않는 성분임. 전기적으로 절연된 물질 상호간의 전기저항이 감소되어 많은 전류가 흐르게 되는 현상을 절연파괴라 함. 절연파괴의 원인은 기계적 성질의 열화, 절연거리의 감소와 같이 기계적인 것과, 이상 전압 발생에 의하여 허용전류를 초과하는 전류 때문에 과열에 의한 열화 등 전기적 원인일 수도 있음. 즉, 절연 물체가 견디는 전압은 공칭 회로 전압의 수배로 정해져 있지만 여러가지 원인에 의해 그 절연내력이 점차 저하되어 결국은 절연파괴를 일으킨다.

C. 금속씨즈

금속씨즈는 도체와 MgO 구성성분을 감싸고 있으며 사용 분귀기에 따라 적합한 재질을 선택하여 사용함. 씨즈 재질로는 304, 310, 316, 321, 347, 446, 600, 601, 625, 750, 800, 852 Hastelloy, Monel 등 여러 종류가 사용됨.

케이블 종류 및 규격

RTD 케이블 설명

특수 케이블

치수(씨즈 두께, 절연 두께, 콘덕터 직경, 코일 길이, 콘덕터 수) 및 재질 결합(씨즈/절연/내부 콘덕터) 그리고 전기적·물리적 물성 등에서 표준 규격이 아닌 특수 규격의 케이블 공급도 가능하다. 특수 디자인 주문시에는 최소 생산량 또는 최소 시험수량에 맞추어야 한다.

특수 타입 R,S Extension Cables

Compensation Wire 타입 SX
씨즈 재질 : Copper
콘덕터: Copper +/Copper Nickel
Alloy (No. 11 Alloy)
온도 범위 : 0 ℃ ~ 200 ℃

사양서

온도 범위

ASTM Type	Conductor Combination	Temperature Range( ℃ )	편차
ASTM Type	Conductor Combination	Temperature Range( ℃ )	Class 2	Class 1
K	Nickel-Chromium	0 ~ 277	± 2.5℃	± 1.5℃
K	Nickel-Aluminum	277 ~ 1260	± 0.75℃	± 0.4℃
J	Iron	0 ~ 277	± 2.5℃	± 1.5℃
J	Constantan	277 ~ 760	± 0.75℃	± 0.4℃
E	Nickel-Chromium	0 ~ 316	± 1.7℃	± 1.25℃
E	Constantan	316 ~ 871	± 0.75℃	± 0.4℃
N	Nicrosil	0 ~ 277	± 2.5℃	± 1.5℃
N	Nisil	277 ~ 1260	± 0.75℃	± 0.4℃
T	Copper Constantan	-59 ~ +93	± 0.83℃	± 0.75℃
T	Copper Constantan	+93 ~ +371	± 0.75℃	± 0.4℃
S	PT90 /Rh10	0 ~ 1400	± 1.5℃	± 0.6℃
S	PT90 /Rh10	0 ~ 1400	± 0.25℃	± 0.1℃
R	PT97 /Rh13	0 ~ 1400	± 1.5℃	± 0.6℃
R	PT97 /Rh13	0 ~ 1400	± 0.25℃	± 0.1℃
B	PT70 /Rh30	800 ~ 1600	± 0.5℃ over 800℃	± 0.6℃
B	PT70 /Rh30	800 ~ 1600	± 0.5℃ over 800℃	± 0.1℃

MgO 화학 성분표

성 분	표준 순도 (%)	고 순도 (%)
Magnesium Oxide (MgO)	96.3 ~ 97.3	99.47 ~ 99.72
Silicon Dioxide (SiO2)	1.45 ~ 2.06	0.042 ~ 0.14
Calcium Oxide (CaO)	0.73 ~ 1.25	0.14 ~ 0.21
Ferric Oxide (Fe2O3)	0.16 max	0.034 ~ 0.104
Alumina (Al2O3)	0.06 ~ 0.30	0.034 ~ 0.104
Boron (B)	85 ~ 1000 ppm	0.30 ~ 0.08
Cadmium (Cd)	10 ppm 미만	10 ~ 20 ppm
Sulfur (S)	50 ppm 미만	10 ppm 미만
Carbon (C)	200 ppm 미만	50 ppm 미만

씨즈 적용 자료

씨즈 재질	용해 온도	연속 사용 최대 온도	적용 시 참고사항
304L SS	1400 ℃	900 ℃	내식성 및 항산화성이 좋음
310S SS	1400 ℃	1150 ℃	고온에 강하며 스케일링에 강하다. 침탄, 환원 분위기에 대한 내성이 강함. 고온에서 유황가스에 대한 내성이 강함
316L SS	1370 ℃	925 ℃	내식성이 좋고 고온에서 변형이 없다. 인산과 초산에 함몰되지 않음. 유황산 화합물에 대한 내성이 좋음
321 SS	1400 ℃	870 ℃	고온에서 뛰어난 스케일 및 내식 강도. 산화, 유황, 환원 분위기에 알맞음
347 SS	1425 ℃	870 ℃	내식성이 아주 좋음. 425 ℃ 에서 875 ℃ 사이 가열과 냉각 적용에 우수함
446 SS	1480 ℃	1100 ℃	고온에서 항산화성이 좋음. 유황가스에 대한 내성이 좋음. 산화 및 환원 분위기에 잘 맞음
Inconel 600	1400 ℃	1150 ℃	고온에서 내식성이 뛰어남. 열에 강함. 유황이 없는 분위기에 사용됨. 산화 및 환원 분위기에 대한 내성이 좋음
Hastelloy X	1285 ℃	1150 ℃	고온에 강하며 항산화성이 매우 뛰어남. 고온에서 환원 분위기에 좋음

케이블 종류 및 규격

케이블 종류

마그네슘 산화물(MgO) 절연	특수 MgO 열전대 케이블
K, J, T, E, N, R, S, B 타입	Heavy Wall
싱글, 더블, 트리플, 멀티(최대 16 포인트)	티타늄 게터
직경 : 0.5 ~ 19.0mm 까지	도체 병렬 배열 / 교차 배열(더블)
씨즈 재질 : 304, 310, 316, 321, 347, 446, 600, 601, 625, 750, 800, 825, Hastelloy C&X, Monel, Molydbenum

사양에 따라 모든 종류의 써머커플 케이블 제작이 가능합니다.

Pyrotenax 케이블 규격

콘덕터 수	T/C 타입	RTD 케이블 도체 재질	씨즈 합금 종류
싱글 / 더블 / 트리플	K, J, E, N, T	Nickel, Constantan, Copper, Nickel clad Copper	304L, 310L*, 316L, 600, 347, 446, 625, 825, Hastelloy X

싱글 열전대 케이블과 RTD 케이블

씨즈 직경		씨즈 벽 두께		단열재 두께		도체 직경		최고 근점 AWG
inch	mm	inch	mm	inch	mm	inch	mm	최고 근점 AWG
0.750	19.05	0.096	2.44	0.188	3.00	0.116	2.95	12
0.625	15.88	0.080	2.03	0.098	2.49	0.097	2.46	13
0.500	12.70	0.064	1.63	0.078	1.98	0.077	1.96	15
0.375	9.53	0.045	1.14	0.056	1.42	0.057	1.48	14
0.354	9.00	0.042	1.07	0.053	1.35	0.054	1.37
0.315	8.00	0.036	0.91	0.047	1.19	0.048	1.22	15
0.313	7.95	0.036	0.91	0.047	1.19	0.048	1.22	15
0.250	6.35	0.029	0.74	0.037	0.94	0.039	0.99	17
0.236	6.00	0.027	0.69	0.035	0.89	0.037	0.94	18
0.188	4.78	0.022	0.56	0.027	0.69	0.029	0.74	19
0.177	4.50	0.021	0.53	0.025	0.64	0.027	0.69	20
0.125	3.18	0.014	0.36	0.019	0.48	0.020	0.51
0.118	3.00	0.013	0.33	0.018	0.46	0.018	0.46
0.079	2.01	0.010	0.25	0.011	0.28	0.014	0.36
0.062	1.57	0.008	0.20	0.008	0.20	0.011	0.28
0.059	1.50	0.008	0.20	0.008	0.20	0.011	0.28
0.040	1.02	0.006	0.15	0.005	0.13	0.007	0.18

더블 열전대 케이블과 RTD 케이블

씨즈 직경		씨즈 벽 두께		단열재 두께		도체 직경
inch	mm	inch	mm	inch	mm	inch	mm
0.500	12.70	0.063	1.60	0.056	1.42	0.076	1.93
0.375	9.53	0.047	1.19	0.042	1.07	0.057	1.45
0.354	9.00	0.044	1.12	0.040	1.02	0.054	1.37
0.315	8.00	0.039	0.99	0.035	0.89	0.048	1.22
0.313	7.95	0.039	0.99	0.035	0.89	0.048	1.22
0.250	6.35	0.031	0.79	0.028	0.71	0.038	0.96
0.236	6.00	0.029	0.74	0.027	0.69	0.036	0.91
0.188	4.78	0.024	0.61	0.021	0.53	0.029	0.74
0.177	4.50	0.022	0.56	0.020	0.51	0.027	0.69
0.125	3.18	0.16	0.41	0.014	0.36	0.019	0.48
0.118	3.00	0.015	0.38	0.13	0.33	0.018	0.46
0.062	1.57	0.009	0.23	0.006	0.15	0.009	0.23
0.059	1.50	0.009	0.23	0.006	0.15	0.009	0.23

mm 단위의 직경 1.0 mm, 1.6 mm, 2.3 mm, 3.2 mm, 4.8 mm, 6.4 mm, 8.0 mm, 9.5 mm, 12.7 mm 등의 제품도 생산되고 있습니다.

Heavy Wall Simplex Thermocouple Cable

씨즈 직경		씨즈 벽 두께		단열재 두께		도체 직경
inch	mm	inch	mm	inch	mm	inch	mm
0.500	12.70	0.098	2.49	0.062	1.57	0.056	1.42
0.425	10.80	0.085	2.16	0.053	1.35	0.048	1.22
0.375	9.53	0.073	1.85	0.046	1.17	0.042	1.07
0.354	9.00	0.069	1.75	0.044	1.12	0.040	1.02
0.315	8.00	0.062	1.57	0.039	0.99	0.036	0.91
0.250	6.35	0.049	1.24	0.031	0.79	0.028	0.71
0.236	6.00	0.046	1.17	0.029	0.74	0.027	0.69
0.216	5.49	0.042	1.07	0.027	0.69	0.024	0.61
0.188	4.78	0.038	0.97	0.023	0.58	0.021	0.53
0.125	3.18	0.025	0.64	0.015	0.38	0.014	0.36

기타 케이블 규격 요구에 따라 가능합니다.

표준 선적 코일 규격, 무게 및 생산 길이

케이블 직경		코일 직경 (mm)	대략 무게 (kg/1000m)	대략 생산 길이 (m)
inch	mm	코일 직경 (mm)	대략 무게 (kg/1000m)	대략 생산 길이 (m)
0.750	19.10	직선 길이 최대 7m까지 선적 가능	1000.0	10
0.625	15.90		843.0	10
0.500	12.70		761.0	10
0.375	9.53		477.0	8 ~ 64
0.315	8.00	610 mm	298.0	12 ~ 94
0.250	6.35		194.0	19 ~ 146
0.236	6.00		170.0	21 ~ 162
0.188	4.78		115.0	34 ~ 257
0.177	4.50		101.0	39 ~ 289
0.125	3.18		51.0	78 ~ 609
0.118	3.00		44.0	88 ~ 650
0.079	2.00		19.6	100 ~ 700
0.063	1.60		13.0	100 ~ 700
0.059	1.50	250 mm	11.0	100 ~ 700
0.040	1.00	250 mm	4.9	100 ~ 700

노이즈 문제 및 해결방안

전기적 노이즈

노이즈는 전자기기나 기계 운용시 발생되는 잡음으로 전자기기나 기계의 동작을 방해하는 전기 신호를 말함. 노이즈는 사전적으로 잡음이나 소음을 나타내지만, 여러 분야에서 다양한 의미로 사용되고 있음. 전자기기나 기계운용에서는 기기의 동작을 방해하는 전기신호를 가리킴. 주로 직류 모터의 브러쉬 부분에서 불꽃이 발생하거나 인버터 회로에서 고주파 전류가 발생하여, 노이즈가 발생되는 원인이 됨. 노이즈는 기기의 운용에 지장을 주기도 하고 기기의 주변에도 나쁜 영향을 주기 때문에 이를 적절하게 차폐, 접지 또는 필터를 설치해야함. 무선 통신 기기에서 노이즈로 인하여 잡음이 발생하여 수신을 어렵게 하거나 감도를 저하시킴. 또한 노이즈는 온도센서를 포함하여 측정 기기에서는 측정기에 혼입되어 데이터 전달의 오류나 수신을 방해하여 데이터 값을 괘곡시키기도 함. 따라서 노이즈는 씨즈 열전대의 Mv값을 교란시켜 측정값을 왜곡시키므로, 원인을 추적하여 차단 차폐시켜야 함.

노이즈 원인

전원 노이즈 : 전압이상
시그널 노이즈 : 측정센서의 간섭
방사 노이즈 : 전자파영향(워키토키/핸드폰/스마트폰 등 영향)

노이즈 발생기

고주파기기, 초음파기기, 용접기기 등

노이즈 제거를 위한 접지 방법

전원 접지 : 건물 등에 접지
계측기 프레임 접지 : 계측기 접지
시그널 접지 : 센서 등 시그널 접지

유의사항

계측기 접지와 시그널 접지는 같이하여 사용할 수도 있음
전원 접지와는 별도 접지하여야 함. 노이즈 발생기 사용시 전원 접지를 통하여 노이즈를 발생할 수 있음

방지 대책

전원과 온도센서 연결선인 보상도선과의 거리를 두고, 동시에 같은 덕트 안에 설치하는 것을 지양. 전원의 전기장은 도상도선에 영향을 주어 측정 온도 데이터 값에 교란을 발생시킴
전선, 전원, 계측기 및 시그널 선을 접지함. 전선 실드 접지, 전원 접지, 계측기 접지, 시그널 접지 등을 함
보상도선은 외부잡음을 차폐하는 실드선을 이용함
노이즈 발생시키는 원인 기계에 대하여 접지를 시키거나, 차페실을 만들어 완전 차단 시킴
노이즈 필터를 기기 사이에 설치함. 필터는 콘덴서를 이용하고, 콘덴서 용량이 크면 시그널 mV가 작아지고, 콘덴서 용량이 작으면 노이즈 제거 효과가 감소함

MgO와 습기와의 관계

온도와 노점관계(포화수증기압)

온도 ℃	H2O %	온도 ℃	H2O %	온도 ℃	H2O %
-60℃	0.0011%	14℃	1.58%	37℃	6.20%
-50℃	0.0037%	16℃	1.79%	38℃	6.54%
-40℃	0.013%	18℃	2.03%	39℃	6.89%
-30℃	0.038%	20℃	2.30%	40℃	7.28%
-25℃	0.063%	21℃	2.45%	42℃	8.09%
-20℃	0.103%	22℃	2.61%	44℃	8.99%
-15℃	0.17%	23℃	2.77%	48℃	11.01%
-5℃	0.40%	25℃	3.13%	50℃	12.17%
-4℃	0.44%	26℃	3.32%	55℃	15.54%
-3℃	0.48%	27℃	3.51%	60℃	19.66%
-2℃	0.52%	28℃	3.71%	65℃	24.78%
-1℃	0.56%	29℃	3.95%	70℃	30.76%
0℃	0.61%	30℃	4.18%	75℃	38.05%
2℃	0.70%	31℃	4.43%	80℃	46.82%
4℃	0.8%	32℃	4.70%	85℃	57.05%
6℃	0.92%	33℃	4.96%	90℃	69.19%
8℃	1.06%	34℃	5.26%	95℃	83.42%
10℃	1.21%	35℃	5.55%
12℃	1.38%	36℃	5.87%

상기 표와 같이 대기 중 모든 온도에는 수분이 함유되어 있다. 온도가 높으면 수분함량이 높고 온도가 영하로 내려가면 대기중 수분의 양이 획기적으로 감소한다. 통상 대기온도 20℃ 정도에서는 2.30%의 수분이 존재하고 있음을 알수 있다.

MgO 수분 침투성 시험

국내외 여러 연구기관 시험에 의하면 습기는 씨즈 케이블 끝단에서 30cm 이상 침투하기가 어렵다. MI 케이블 제작시 일정 길이를 절단하여 제작하면 습기를 제거하는데 도움이 된다. 다만, 씨즈내에 습기가 남아있는 상태에서 밀봉되면 온도 상승과 하락을 반복하면서 습기가 내부에서 퍼져 나갈 수 있으므로 유의하여야 한다.

시험에서 MI 케이블의 굵기가 굵으면 물의 침투 깊이가 깊지 않다.
씨즈 굵기가 가늘면 물의 침투가 빠르다.
MI 케이블 6.5ø 굵기는 6시간 동안 24.5cm 침투하였고, MI 케이블 1.6ø 굵기는 55cm 정도 침투하여 굵기가 가는 씨즈는 물의 흡수가 빠른 것을 확인할 수 있다.

씨즈 케이블 건조

습기는 제거가 쉽지 않아 아래 표와 같이 케이블을 노내에 넣어 상당기간 건조시켜야 한다. 습기는 열에 의하여 제거가 되지 않고, 열에 의하여 이동이 되어 어딘가에 다시 존재한다. 아래 표는 노내 온도가 200℃ 일 때 씨즈 열전대 내의 수분을 제거하는데 소요되는 시간이다.

길이	씨즈 직경 2.0mm 미만	씨즈 직경 2.0mm 이상
1m	30분 이상	2시간 이상
10m	1시간 이상	4시간 이상
one coil	4시간 이상	4시간 이상

*상기 자료는 경험상의 수치이므로, 필요시 보다 많은 시간을 정체시켜 건조해야 한다.

상기 자료와 같이 씨즈 외경이 굵거나 씨즈 길이가 길면 보다 많은 시간을 오븐에 넣어야 한다. 씨즈 굵기와 길이를 고려하여 충분한 시간을 두어 습기 제거를 하여야 한다. 습기는 절연저항을 낮추어 측정값을 왜곡시키므로, 많은 주의가 필요하다.

케이블에 습기가 남아 있을 때 문제점

측정 온도 값의 변화가 심하다.
충분한 시간 오븐에 씨즈 열전대가 건조되지 않아도, 열기로 인해 습기가 한곳에 집중되어 있지 않고 분포 되어있으면, 절연 저항값은 상당히 높은 값을 나타낼 수 있다. 씨즈 씰링 작업 후 시간이 지나 습기가 한 곳으로 집중되면 절연저항 값은 서서히 떨어지는 경향이 있다.
측정에 따라 절연저항이 높았다 낮았다 하는 현상이 반복될 수 있다.
MgO의 절연이 파괴되면 원상 회복이 되지 않으므로, 절연저항이 다시 좋아지는 현상은 나타나지 않는다.

문제점

MI 케이블의 문제는 크게 습기문제, 절연파괴, 전기적 노이즈 3가지로 요약된다. 구성요소중 Mgo는 수분을 흡수하는 경향이 있다. 여러 실험에서의 실험 결과에서는 상온에서 MI 케이블에 30cm 이상 침투하기가 어렵다. 그러나 고온과 저온이 반복될 때 수분이 씨즈 열전대 내에 존재하면 수분은 넓게 분포될 수 있다. MI 케이블이 굵으면 수분 침투가 오히려 어렵지만 MI 케이블 굵기가 가늘면 가늘수록 수분 침투 깊이가 길어진다. 수분은 열에 의하여 분해되거나 없어지는 성분이 아니고 열에 의하여 이동되어 다른 곳에 존재하므로 습기를 제거하기 위하여 주의를 요해야 한다. 수분이 남아 있을 시에는 측정값의 오류가 반복적으로 발생한다. 수분을 충분히 제거하기 위해서 케이블을 오븐내에 상당시간 넣어 두어야 한다. 절연파괴는 MgO가 파괴되면 절연 저항값이 항상 낮게 나오므로, 절연 저항값이 높았다 낮았다하지 않아 확인이 쉽다. 전기 노이즈는 여러 원인이 있을 수 있으므로 원인을 찾아내기 쉽지 않다. 이를 찾아내어 차단하고 보상도선과 전원을 분리 설치하고 실드선을 사용하며 접지를 하고 노이즈 필터를 설치하여 온도센서에 영향이 없도록 하여야 한다.