다이어프램 압력 게이지: 정밀도와 신뢰성의 원리

다이어프램 압력 게이지란?

다이어프램 압력 게이지는 탄성체인 다이어프램(디아프램, 막)을 이용해 압력을 측정하는 장치입니다. 다이어프램은 얇은 금속, 가죽, 고무, 천 등 유연한 소재로 만든 막으로, 기준 압력과 미지 압력의 차이를 탄성 변형량으로 감지합니다. 부르돈 게이지와 작동 원리는 같으나, 부르돈 관 대신 주름진 다이어프램을 사용한다는 점이 다릅니다. 소형이라 공간 제약이 있는 곳에 적합하며, 저압 측정에 특히 유리합니다.

다이어프램은 게이지 내부 기계 부품과 측정 매질을 분리해 오염을 방지합니다. 덕분에 부식성 또는 오염된 액체·기체 매질에도 사용할 수 있습니다.

주요 용도

다이어프램 압력 게이지는 절대압 및 차압 측정이 필요한 다양한 산업에서 쓰입니다. 매질 분리와 오염 방지 기능 덕분에 순도가 중요한 분야, 부식성 유체를 다루는 분야에 적합합니다.

• 식음료 산업
• 제약 산업
• 석유화학 산업
• 광업

이 외에도 진공 시스템, 공기 압축기, 유압 장치, 수영장 필터 등에도 활용됩니다.

종류

금속 다이어프램 게이지

황동이나 청동 등 얇고 유연한 금속 다이어프램으로 구성됩니다. 다이어프램 변위가 지시·기록 장치를 작동시킵니다. 어떤 자세에서도 작동 가능하고 휴대가 간편해 항공기 같은 이동 장비 설치에 적합합니다.

슬랙 다이어프램 게이지

대기압 이하 저압(진공) 측정에 특화된 타입입니다. 대기압과 완전 진공 차이는 약 14.7 psi(1 kg/cm²)에 불과해 미세한 압력 변화를 감지하기 어렵습니다. 약한 스프링과 큰 면적의 슬랙 다이어프램을 사용하면 0.01~0.40 mmHg(토르) 수준의 초저압도 측정 가능하며, 1~2% 정확도를 달성할 수 있습니다.

작동 원리

다이어프램 압력 게이지는 얇은 원형 금속판(플랫 또는 주름형)인 다이어프램(B)을 중심으로 작동합니다. 압력이 가해지면 다이어프램이 변위하는데, 플랫 타입은 미소 변위만 선형성을 보장하므로 산업용으로는 주름형이 주로 쓰입니다. 다이어프램은 플랜지 사이에 용접 또는 클램프로 고정하며, 청정 용도에서는 누설 방지를 위해 용접형을 선호합니다.

다이어프램은 게이지 내부를 두 영역으로 나누며, 한쪽은 대기압에 노출되고 다른 쪽은 밀봉됩니다. 부식성·점성 유체 측정 시 내부 부품을 보호하는 역할을 합니다.

입구(D)를 통해 압력이 유입되면 다이어프램이 변위하고, 이 변위는 링크(A)와 기어를 통해 포인터(C) 운동으로 변환돼 압력 변화를 정밀하게 지시합니다. 압력 단위는 바(bar) 또는 psi가 흔히 쓰이며, 정확도 등급에 따라 최대 편차가 표시됩니다.

장점과 단점

장점

• 감도가 매우 높습니다.
• 마이크로초 단위의 미세한 압력 변동도 감지 가능합니다.
• 설치 공간을 적게 차지합니다.
• 저압, 진공, 차압 측정에 모두 적합합니다.
• 부식성 환경에서도 사용 가능합니다.

단점

• 과압에 취약할 수 있습니다.
• 온도 변화에 따른 영점 드리프트가 발생할 수 있습니다.
• 고압 측정에는 부르돈 게이지 등이 더 적합합니다.

결론

다이어프램 압력 게이지는 유연한 막의 탄성 변위를 이용해 저압·차압을 정밀하게 측정하는 장치입니다. 매질 분리 기능으로 부식성·오염성 유체에도 강하며, 소형 경량이라 다양한 현장에 적용 가능합니다. 금속형과 슬랙형 등 용도에 맞춘 선택이 중요합니다.