스크랩 계장(計裝) 이야기

[김준환]

계장(計裝: Instrumentation)이란 계기(計器)를 장비한다는 약칭으로 프로세스에 적합한 계측제어(計測制御) 시스템을 고려하여 적절히 배치하는 것을 의미한다.

계장기술(計裝技術)은 주로 프로세스 산업(공업) 또는 장치산업이라고 부르는 산업분야에서 그 생산 설비를 보다 합리적으로 운전하기 위한 목적이 발전된 것으로 이른바 "공업계측"이 그 중심이 된다.

생산설비, 즉 플랜트를 운전하기 위해서는 먼저 그 상태를 알아야 한다. 프로세스의 상태치(狀態値)에는 보통 온도, 압력, 유량, 액위(레벨), 성분 등이 주요 대상이며, 이 수치들은 검출, 계측하여 이것을 지시하거나 기록한 다음 사람이 이것을 판단하여 플랜트를 운전하는 것이 계측운전(計測運轉)이다. 그리고 자동조절기(루프콘트롤러, PLC, DCS, ....등)를 설치하여 자동적으로 플랜트를 제어하는 것은 계측제어에 의한 자동운전(自動運轉)이라고 한다.

계측치를 항상 자동조정기로 피드백하면서 제어동작을 하기 때문에 "피드백제어"라고 부르기도 하였으나 오래 전부터 제어기술의 눈부신 발전에 따라 피드백 제어에서 포워드제어, 예측제어 등이 많이 도입되었으며 최근에는 퍼지 제어 뉴런 제어이론 등이 실용화되어 적용되고 있다. 또한 이 분야는 프로세스 계장 또는 프로세스 오토메이션이 중심이 되어 발전하고 있다.

그러나 자동화, 합리화 그리고 에너지 효율의 극대화 등을 더욱 발전시키기 위해서는 단지 계측제어뿐만이 아니라 시퀀스 제어 및 원격검침, 원격제어를 포함하여 CIM등의 IT (Information Technology) 기술을 결합한 광범위, 광 지역을 대상으로 하고 최적제어 시뮬레이션 소프트웨어의 도입으로 보다 고도의 운전제어를 실현해 가고 있으면 단순 프로세스 운전제어뿐만이 아니라 운전/생산관리, 생산계획, 품질관리 등의 분야까지 결합한 계장시스템이 도입되고 있다.

이처럼 계장기술은 대단히 광범위한 기술을 이용하여야 하며 또한 이들 분야를 포함한 것이 광의의 계장기술(計裝技術)이다.

그러나 반드시 복잡한 것, 대규모인 것만이 계장의 주체가 아니고 간단한 온도계 등을 중심으로 하는 아주 간단한 계장도 널리 이용되어 각 분야에서 공헌을 하고 있다. 물론 대규모의 시스템을 포함하는 계장도 각종 대형 플랜트의 운전에는 없어서는 안될 중요한 분야이다.

동일한 온도제어, 또는 유량(流量)의 측정에도 그 방식에는 여러 가지 방식이 있는 것과 같이 기기의 구성이나, 또 작은 장치의 계장으로부터 대규모 플랜트의 계장까지 그 내용, 방식도 아주 다양하다.

계장제어기기의 종류도 원리적인 면에서나 구조적인 면에서 각각의 특색에 따라 여러 가지가 있다. 또한 계장대상의 프로세스도 거의 모든 산업(공업)분야에 걸쳐 있으며, 규모도 여러 가지로 광범위한 기술이 계장기술의 대상이 되고 있다

계장(計裝) 이야기

아이마당에 "계장의 기초"를 간단히 기술한 것은 1999년도 가을이었습니다.  나름대로 많은 계장동료 여러분의 도움이 되셨었으면 합니다... 약1년이 지난지금 여기저기 인터넷을 돌아다니다보니, 많은싸이트에서 이글을 아무여과없이 막 퍼다 써놓았더군요... 다행히 제이름이 없어서 낯은 좀덜 뜨거웠습니다만, 약간손질을 더할필요도 있고 해서 다시 일부 변경하여 게재 합니다... 우리 계장인들은 무분별한 자료 퍼오기로 似而非가 되면 않되겠지요.
 
1980년도 계장을 접한 것은 어떻게보면 제인생의 분수령이었을 수도 있었습니다. "순간의 선택이 10년을 좌우한다"는 말을 새삼실감하면서, 일부나마, 제가 배우면서 가졌던 의문사항중 생각나는 것을 두서없이 적어보았습니다. 가능한한 더욱많은 내용을 알려드리고 싶으나, 알고 있는사항이 한정된 관계로 일부이나마, 기억에서 사라지기전에 적어 봅니다. 현장에서 조금이나마 도움이 되셨으면 합니다. 약10여년간 원없이 DCS를 주물러(?)보고 이제는 제나름대로 조그마한 회사를 운영할 수 있는 것도 어쩌면 이좁은 계장의 길로 접어든 것이라 생각하면서, 그어렵던 IMF기간동안 도와주신 많은 계장동료 여러분에게 고마운말씀 전하여 드리고, 간단하나마 재미있는 계장이야기를 해보기로 하겠습니다. 제가 만든규칙도 아니고, 기술도 아니기에 제설명이 틀릴 수도 있음을 혜량하여 주시기 바라오며, 더욱 좋은 조언과 소개하실 기술이 있으시면 아이마당에 도움을 주셨으면 합니다. 각설하고,
현 시대는 전자산업의 획기적인 발전에 힘입어 하루가 다르게 신 기술이 발표되고 있지만 우리와 같은 계장인 들은 구식일 망정 기본적인 사항은 알고 있어야 하지 않겠습니까? (溫故知新-논어 爲政편에 나오는말씀으로서 子曰溫故而知新 可以爲師矣).

왜, 계장에서는 전압과 전류신호를 동시에 사용할까?  
전압 또는 전류 한가지 신호로 통일할 수 없는 것일까요?

계장신호를 궂이 나눠서 보자면 공기식(Pneumatic), 전기식으로 구분할 수 있습니다. 아직까지도 공기식으로 제어하는 플랜트를 볼 수가 있으나 현재는 전기식이 주를 이루고 있다고 봐도 과언이 아닐 것입니다. 하루가 다르게 세상은 변하고 여기에 계장의 역사도 매일매일 가쁜숨을 내쉬면서 변천하고 있습니다.  이미 HART또는 필드버스등의 데이터 통신 시대로 접어들고 있으며, 많은량의 현장데이타를 처리할 뿐만 아니라 이를 필요로하는 각각의 입맛에 맞도록 재구성하여(MIS) 높은분들께 제공하던시대를 지나 무인화를 눈앞에 두고 있으니까요?? 제가 계장이라는 생소한 단어를 접한지 불과 20여년만의 일입니다. 지금도 당시에 많은높으신분(?)들 앞에서 약간의 DCS지식으로 떠들었던게 엊그제 같은데 말입니다.  아시다시피 공기식으로는 전송 거리에 제한 (수십미터 이상되면 신호지연 생김-제가 배울 당시에는 조작부도 구식이어서 약 몇백미터까지의 파이핑으로 제어하는데는 문제가 없었습니다)이 있으나 완전한 본질안전 방폭(Intrinsically Safety) 상태를 유지할 수 있으므로 공기식이 유용한 프로세스도 있습니다 (구식이 꼭 나쁜 것은 아니죠.)  전기식에서는 현장의 각종 트랜스미터 신호는 아직도 대부분 전류 (4 ~20mA)를 사용합니다 - 필드버스로 이전되는데는 아직도 시간이 조금은 더소요되리라 생각 합니다. 정전류를 사용하면 전송거리에 따른 강하가 없으므로 손쉽게 수백미터를 계장신호용 CVVS케이블을 통해서 전송할 수가 있으며.  또한 신호레벨도 상대적으로 높으므로 주변의 외란을 받을 확률이 낮아집니다.  그러나 일단 캐비닛 (배전반)으로 신호가 들어오고나면 배전반 내부에서는 많은 계장 기기류 (지시계, 제어기, 기록계 등,등)와의 상호 연결이 필요하므로 전류신호를 그대로 사용하면  
(1)일단 직렬 연결을 하여야 하므로 전체연결 임피던스가 전류에 영향을 미치지 않는 범위 이내 여야 하고 (대부분 임피던스를 750옴까지 지원합니다만),
(2)필요에 따라 보수를 할 경우는 전류 루프를 유지 시켜야 하는 관계로 계장 기기류를 분리하기가 어려운 경우가 생깁니다.  
따라서 배전반 내부에서는 전압(1 ~ 5VDC)형태의 연결을 하면 각 장비를 신호선에 병렬로 필요한 만큼 연결하면 되므로 (예로서 각 가정에 공급되는 전원을 보면 송전에 따른 전압강하를 보완하기 위해 상대적으로 높은 AC220V 전압을 사용하나, 전압인 때문에 각각의 콘센트에 필요 장비를 연결하거나, 않거나 전원공급에는 영향이 없다)간단히 이러한 문제가 해결될뿐더러 배전반 내부에서의 연결은 상대적으로 거리가 짧은 만큼 전압강하의 걱정은 안 해도 되므로 전압과 전류의 전기적 특성을 적절히 이용한 것입니다. 물론 요즈음같은 시대에 케케묵은 배전반을 누가 사용하겠습니까만은 아직도 루프체크나, DCS의 연결을 하시면서 이러한 전압과 전류의 특성을 몰라 종종 신호가 안오니, 오니하는등의 질문을 받으니 ?? 필요한 내용인 것 같습니다.  

왜, 3~15 Psi, 4~20mA, 1~5VDC로 신호를 정한 것일까?  
또한 루프전원은 24VDC로 했을까? - 궁금하셨던적은 없으십니까?

계장 신호를 보면 공기식은 3~14.7Psi (다른 단위로는 0.2 ~ 1Kg/Cm²,  20 ~ 100 kPa, 20 ~ 10⁵ N/m2, 여기서 1 Pa(Pascal)= 1 N/m2), 전류는 4~20mA, 전압은 1~5V로 되어 있음을 볼 수 있습니다.  (물론 장비에 따라 0~30V, 0~50mA등도 있으나 이는 대개 발전소 또는 특수한 주변환경상 생겨난 경우이므로 예외로 치기로 합니다... 항상 예외없는 법칙은 없으니 말입니다.)    
그럼, 왜 제로치 로부터 시작하지 않았을까요?  이미 답은 아셨겠지만 3Psi, 4mA, 1VDC로 플로팅을 시켜놓아야만 현장 계기류의 고장과  배관, 또는 전선의 합선, 단선으로 인한 엉터리 신호를 쉽게 가려낼 수가 있기 때문이고,  4 ~ 20mA에 계장기기류의 평균 임피던스치 와 같은 250옴 저항을 연결하면,  (V=IR) 이므로 4mA x 250옴=1VDC, 20mA x 250옴 = 5VDC 가 되는 것입니다.   

24VDC 루프전원문제는 Load Resistance가 좌우합니다... 상기에서 설명한 대로 약 750옴까지의 (Load Resistance) 임피던스에 20mA를 고려했을 때 12VDC로는 너무 전원이 낮고, 50VDC로는 너무 높기 때문이죠 또한 안전성면에서 볼 때도 인간에게 손상을 줄 수 있는 전압은 25VDC부터라고 합니다. (기술자료난의 배리어이야기 2편에 설명),  요즈음의 스마트 계기는 대부분 13VDC ~ 45VDC까지 사용할 수가 있다고 되어있는 이유도 Load Resistance를 고려한 것이라고 보는게 개인적으로는 타당하다고 생각 합니다만.  간혹 터빈 메터 나 플로우 관련장비는 12VDC를 사용하는 경우도 있습니다.
요즈음같이 HART장비를 사용하면 어디가 어떻게 아프고, 문제가 있는지없는지 등등의 데이터를 디지털로 전송을 해주는데 이러한 데이터를 잘활용하여 플랜트를 문제없이 오랫동안 쌩쌩 돌릴 수 있으면 좋으련만 아직도 가격(?)적인 문제와 무관심(?), 무식한 구매가격비교(무조건 가격싼놈이 이기는방식을 채택하다보니 성수대교도 무너지고, 얼마전 여기저기서 일어난 폭발사고를 보면서) 아직도 우리는 얼마나 우간다(모그룹 생산부장께서 저보고 80년대에 즐겨쓰시던 용어입니다만- 아마도 후진국을 의미 하셨었던 듯 합니다만) 시대를 더욱살아야 하는가? 하는 자괴감에 가끔씩 웃곤 합니다. 앞으로 이글을 읽는 분이 높이되시면 좋은장비를 적정한 대가를 치르고 사시길 바랍니다.... 물론 가격을 많이주면 그뜻을 알고 잘맹글어야 하는디... 봉으로보고 더욱더 빼먹고 공사하는 매국노도 많이 있습디다만...각설하고 다음의문사항으로 가보지요...

왜, 신호는 AC전원이 아닌 DC 전원을 사용할까요 ?

교류(AC)를 사용하지 않는 이유는,  아시다시피 신호용 케이블에는 Resistance(저항성), Inductance(유도성), Capacitance(용량성)성분을 갖고 있으며,  교류(AC)는 원천적으로 과도현상(Transient)특성을 갖고 있으므로,   이것이 X_L성분(Inductive Reactance)과 X_C 성분(Capacitive Reactance)에 영향을 주게 되고, [ Z (임피던스) =  식에서 보는 것처럼  과도현상 (transient)에서는 신호 에 영향을 준다(e_L).]  주파수도 영향을 주며 , 주변의 외란도 개입할 소지가 많으므로 직류를 선택 한 것이죠.
약간의 토를 달자면, 직류가 모든면에서 좋은 것은 아니죠...위에서 설명 드렸습니다만 교류대 직류로 보면 상대적으로 직류신호(계장신호이므로 4-20mA)가 낮은 레벨이 되지요...따라서 신호를 직류로한 것까지는 좋은데 다시 문제는 이러한 직류신호레벨을 기준으로 각종의 계장장비류를 만들게 되었죠... 그러다 보니 외부의 외란에 대하여 신호적으로는 강하나 내부회로상으로는 약해지게되고, 또한 전자기술로 집적도는 올라갔으나(IC, TR등등), 전기적으로는 약한제품이 많이생겨나 (하느님은 공평하시지요...근데 왜 나쁜놈들은 안잡아가는지 원...) 요즈음은 의외로 외부 외란(써지)에 망가져 버리는 장비류가 많습니다. 왜 망가지냐구요? 물론 돈만들이면 이런 것쯤이야 예방할 수가 있죠... 하지만, 비싸면 안사니(그런데도 비싼고급차는 왜그렇게 잘팔리나???ㅉㅉ) 맹그는 업자가 바봅니까?? 법률적으로 하자가 없으면 빼야죠....그리고 Warranty 기간이 끝나면 망가져야 또맹글어 팔고....따라서 신형장비류의 입출력카드가 자주 소손되거나, 오락가락하는놈이 있으면 외부의 무엇인가가 영향을 주는 것이므로 써지보호기를 달도록 하시는게 건강에 좋습니다... 특히 대형장비류의 가동,정지가 많거나, 전기로, 인버터제어등등을 하는곳에는 써지를 방지하느냐, 아니냐에 따라 장비수명 및 신호내용이 충실할 수도 부실할 수도 있습니다. 요즈음 하도 써지에대한 자문요구가 많아 아예 "써지 보호"에 대하여 따로 게재하였사오니 참고 하시기 바랍니다.
필드버스, 광통신케이블을 사용하셔서 문제가 없으시다구요?? 필드버스용 케이블도 상기와 같은 동선을 사용하였고 아시다시피 임펄스, 외란이 오면 입출력단이 나갑니다... 광통신에 무신 임펄스냐구요? 접지선과 전원선과 내부회로도 전부 광(무슨광, 팔광 삼광??)으로 하셨다면야....각설하고 일반적으로, 신호는 교류보다는 직류가 직류보다는 디지털이 신호전달의 정확도가 유리해집니다.    
참고로    인덕턴스 양단의 유기 기전력 e_L = L 입니다.

 릴레이접점중 SPST, SPDT,DPDT등은 무엇을 나타냅니까?

계장 현장에서 사용하는 릴레이 접점에 대하여 우리는 종종 SPST, DPDT등의 얘기를 합니다. 기본은 쉬운 것이지만 막상 설명을 하면서 헷갈리기도 하는점이므로 다음그림과 같이 간단히 보여 드립니다... 헷갈릴게 없지요.
SPST : Single Pole Single Through
SPDT : Single Pole Double Through
DPDT : Double Pole Double Through

여기서 NC (Normal Close), NO (Normal Open) 입니다.

 Dead Band 란 ?

다음 그림에서 보인 것처럼 데드밴드는 여러계장장치에서 사용될 수 있지만 가장 손쉽게 볼 수 있는 것은 알람모니터스위치일 것입니다.
설명을드리면 현장에서 하이 알람 (High Alarm)을 18mA  (물론 PV치로 셋팅을하시겠지만 예로서 mA를 들었습니다)에 셋팅했다면 입력이 18mA 를 초과 (예;18.001mA)하는순간 알람상태가 됩니다. 그후에 18mA이하 (17.999mA)로 떨어지는순간 알람이 해제되겠지요... 이론적으로는 문제가 없지만 현장의 상황은 에러,외란등으로 오차가있거나 순간적인 스파이크등이 발생해도 알람이 왔다갔다 하게 되지요...그럼? 프로세스도 왔다갔다, 플랜트도 왔다갔다 ?? 신제품이 나올수도.... 이러한 상태를 방지하고자 중간에 완충지역 (JSA인가??)을 두고 이지점내에서 발생하는 상황은 무시하기로하는 BAND를 두는 것입니다... 아래그림의 예는 이러한 완충지역(DeadBand)를 1mA로 지정한 경우입니다 (다음은  1알람상태만 예를 듭니다만 2알람상태 (H,L등)가 되면? 여러분이 한번 그려 보세요. 맞습니다 잘하셨습니다 )...이렇게 되면 18mA를 초과한순간 알람상태를 유지하다가 17mA (=18mA-1mA)이하로 낮아지면 알람이 해제가 되는 것입니다. DB치는 현장에서 필요로하는 정확도, 제어상태등을 감안하시어 적정치로 지정하시면 됩니다...

 

다음 그림은 위에서 설명드린 오락가락 프로세스 예 입니다.

 
그럼 데드밴드를 이용한 On - Off control의 경우를 볼까요??  따라서 번쩍이는 아이디어를 이용하면 적용분야가 많겠지요...
 

 Fail Safe 로 헷갈린적은 없으셨읍니까?

현장에서 또는 시스템설계시 각종 알람 및 릴레이관련하여 Fail Safe란 얘기를 많이 합니다. 그럼 Fail Safe란 무엇입니까? 통상적으로 시스템 및 셧다운관련하여 얘기하는 Fail Safe Alarm이란 전원이 사라졌을 때(죽었을때) Alarm 상태로 되도록 하는 것입니다. 따라서 Failsafe Action은 정상상태(Normal Condition)에서는 릴레이를 Energizing하는 것을 의미합니다.  그리고 다음과 같은 경우에 릴레이는 떨어지겠지요.
1) 실질적인 알람 상태일때
2) 전원이 꺼졌을때
3) 릴레이가 망가졌을 때 등입니다.

이미 모두들 아시는 사항이지만 다음그림을 보면서 한번 생각하여 보시기 바랍니다.

다음 그림은 모두 Non-Failsafe로 설계된 경우입니다.
 

자 그럼 다음 그림은 어떻습니까?  Failsafe를 고려한 경우입니다. 간단한 내용이지만 헷갈릴 경우가 있으면 참고 하시기 바랍니다.

 

 RTD 센서 이야기 

요근래 현장에서 온도 측정관계로 거론했던 기억이 사라지기전에 정리를 하여 봅니다. 물론 약간다른 토픽이었고 다행히 스타트업 직전까지 문제를 해결하여 정상가동에는 영향을 주지 않았지만, 일부 잘못이해하고 있거나 어렴풋이 알고 있는사항도 있는 것같아 다음과 같이 설명해 봅니다.
여러 계장동료분들이 아시다시피 온도측정에 사용되는 센서는 대부분 열전대가 아니면 측온저항체 입니다. 특히 최고온도범위가 낮고 정확도가 필요하다면, 당연히 RTD 센서를 사용하겠지요. 그리고 프로세스 현장에서는 대부분 3선식을 사용하고 있습니다.
RTD 센서는 온도에 따라 저항치가 변화하는점을 이용하여 온도를 측정하는 것입니다. 아시는 것처럼 대부분 RTD 센서는 백금(Pt100)을 많이 이용하고 있습니다. RTD 센서를 사용하는 이유는
1) 고 정확도 (0.01~0.1도씨)
2) 고 안정도 (<0.1% drift)
3) 선형성
때문입니다만 단점도 있어
1) 상대적으로 가격이 비싸고
2) 통상적으로 응답성이 T/C에 비하여 느리고 3) 자체 발열을 합니다. 또한 최고 온도 범위도 낮은제한이 있지요.

이런 RTD센서의 온도를 측정하기위하여 휘스톤브릿지 방식과 정전류 방식(을 사용하여 측정합니다. 따라서 설명은 두가지를 예로들겠습니다만 4선식으로 가면 정전류방식만 측정이 가능하므로 패널계기가 3선식까지밖에 인식못한다고하면 대개 휘스톤브릿지회로라고 봐도 거의 맞습니다.

기본적인 2선식 그림을 다음에 보입니다.  만약 거리가 아주 짧다면 (데모, 실험실등) 사용에는 문제가 없지만 실제 현장에서는
온도 표시 = RTD + L₁ + L₂ 이 되어 장거리 일수록 더욱 큰 오차가 발생할 수밖에 없지요. (1옴 차이당 약 2.6도씨 에러가 납니다) 
 



그래서 우리는 이러한 도선의 저항을 뭔가를 이용해 측정한다음 상쇄시켜 버려야겠다고 판단하곤 다음과 같은 3선식 RTD 센서를 사용하지요 하지만 여기에도 더욱 골치아픈 맹점은 있고 현장에서 많은 계장동료분들이 고생하게 되는 것 이지요.
3선식은 L3도선의 저항을 측정하여 이저항치가 L1, L2 의 저항치와 균일하다고 판단하는 것입니다 (즉 L1=L2=L3 라고 가정 즉 L1, L2도선의 언발란스는 전혀 고려안함) 그렇게하여 이저항치만큼 보상해 버리는 것이지요. 이론적으로는 하자가 없습니다만 현장에서는 종종 이로인한 문제가 발생합니다.  
현장에서 발생할 수 있는 에러는 선형화 (Linearization), SPAN 에러, RFI, 및 센서의 3선중 어느선이든 단선되는 경우 ;
L1또는 L2 이면 : 저항이 무한 대로 가 버리니끼니 이로인한 출력은 ? High
L3 가 Fail된다면 출력은 Low 로 나타남..등등이 있지만 이런 경우는 대부분 확인이 가능하여, 문제는 문제지만 골치아픈건 아니죠 하지만...
L1과 L2의 저항이 동일하지 않는상황이 발생한다면 (즉 두도선상 imbalance가 발생한다면) 문제가 복잡해지는 것이죠 ? 발생할 수가 없다구요?  그러나 실제상황은 많이 발생 합니다. 다음과 같은 질문에 답해 보시면 됩니다.

답하기전에 윗부분을 정전류 방식으로 다시도식해보면, 다음과 같이 됩니다 (여기서 L2와, L3 및 RTD 부착 위치가 다르므로 이를 염두에 두시고 혼란을 겪지 마시기 바랍니다.)
일단 bb중의 한선(여기서는 L2)을 고임피던스화 하면 L2에는 거의 전류가 흐르지 않게됩니다. 따라서 V1과 V2를 측정한다음 이두전압차를 구한다음 V=IR공식을 이용하면 RTD값을 알 수 있는 것이지요. (단 여기서 RL1=RL2가 성립되는 전제조건)
V1=V_RL1+V_RTD
V2=V_RL3
Vt=V1-V2= V_RTD

자 그럼 다시 되돌아가서 두도선상 임발란스가 일어날 확율이 있는 것은 ??

1) RTD 센서 연결부분에서의 부식은 일어날 확률이 없다/있다?
2) 현장 J.B에서의 도선 연결부분 부식은 일어날 확률이 없다/있다?
3) 센서 연결부 및 J.B. Terminal block의 조임상태가 느슨해질 확률이 없다/있다?
4) 연결해가는 과정중에서 서로 꼬이거나, 전기적으로 저항결합을 할 부분이 없다/있다 ?
5) 와이어 굵기가 서로다른 종류의 Extension Wire를 전혀 사용하지 않았다/ 했다?
6) 현장 센서부터 마샬링 패널을 경유한 와이어링작업에 하자가 전혀 없다 / 있다?
만에하나 상기에서 거론한 상황으로 인한 unbalance가 발생된다면 그오차는 어떻게 되는것일까요?

보시는 것처럼 1옴당 4.5°F 온도 편차가 발생하게 됩니다... 이렇게되면 궂이 3선식을 주장할필요도 없고, 2선식을 쓸 필요도 없이 T/C이 좋은 방법이죠...
해결방법으로는 상기에서 거론한 질문사항들에 대하여 자신있게 "없다"라고 답할 수 있도록 견고히 공사를 하거나??? 아니면 4선식 RTD 센서를 사용하는 것입니다. 아이러니칼하게도 3선식과 4선식의 센서가격차이는 별로 없습니다... 그러면 4선식을 사용하여 어떻게 정확한 온도 측정을 하냐구요? 간단합니다... 3선식까지 사용한 휘스톤 브리지 방식대신에 정전류(I)를 이용하여 해당 RTD 저항을 측정하면 보다 정확하게 측정할 수 있겠죠... 이원리를 이용한 것 입니다.

보시는 것처럼 L1, L4리드선에 정전류를 흘리면 아시다시피 키르히호프법칙에 의하여 직렬로연결된 저항에는 똑같은 전류가 걸립니다. 그런다음에....

L2, L3리드선에 아주 고임피던스를 갖는 전압계(V)를 걸어 전압을 측정합니다....여기서 전압소스측의 임피던스를 높여 놓으면 아시는 것처럼 L1,L4의 전류는 L2,L3에 흐르지 않게 됩니다... (통상 고급계기(온도트랜스미터 또는 패널계기류) 인 경우 대개 20bit resolution 전압계를 사용하며 이 경우는 정확도가 +/- 0.025% span 정도이고 시간이 지나면 발생하는 drift치도 아주 적어집니다.)
따라서 RTD 저항 R=V/I를 이용하여 연결되어 있는 리드선의 저항에 관계없이 정확한 RTD의 저항값을 읽을 수 있는 것이지요.  따라서 4선식 RTD 센서를 사용하면 궂이 연결도선의 굵기를 18AWG(간혹 14, 16AWG)를 사용할 필요없이 일반적이고 가격도 저렴한 22AWG 면 충분합니다... 결론적으로 정확도와 추후 선로 단락, 개방등의 원인도 쉽게 찾을 수 있는 4선식 RTD를 사용하여 공사하드래도 전체 공사비는 실질적으로 줄어들 소지가 충분한 것이죠 이리하야 요즈음 선진국의 계장을 보면 4선식 센서가 증가 추세인 것이죠... 온도의 정확도가 얼마나 해당 프로세스에 중요한가 ? 라는 질문에 따라 선택하여 사용하시면 되겠습니다...
이밖에도 거론할 얘기는 많겠습니다만, 생각이 나면 또 추가하는 것으로 하고 한가지만 더 거론하고 마치겠습니다.
RTD Pt100에서 알파 팩터 (α factor) 0.385, 392등을 얘기합니다... 여기서 알파 팩터0.385란  0도씨부터 100도씨까지 1도당 평균 변화되는 저항치 편균치값이 0.385옴 이다라는 것입니다 (Pt100 의 100옴 은 0도씨입니다)... 즉 알파 팩터 (α factor) 0.385 = 0.385옴/도씨 (0-100도씨범위)
 
그래도 정확도가 문제가 되신다구요 ??  그럼 Pt1000옴 RTD 센서를 사용하세요 (차이는 분해능 - Resolution이 엄청 증가 하므로 더욱 정밀해지는 것이죠)

또 생각이 나는대로 계속하겠습니다... 혹시 고언, 질문 도와주실분들은 최시용 앞으로 멜을 주시면 고맙겠습니다... 그럼 새해에도 항상 행운과 건강이 함께 하십시오.