부르돈 압력 게이지 마스터하기: 설계, 작동, 응용

부르돈 압력 게이지란?

부르돈 압력 게이지는 1850년 발명된 이래 현재까지 증기, 물, 공기 등 각종 액체·기체 압력 측정에 가장 널리 쓰이는 기계식 압력계입니다. 최대 100,000 psi(약 70,000 N/cm²) 고압까지 측정 가능합니다. 타원형 단면을 가진 금속관을 C자형(약 250°) 또는 나선형(헬리컬/스파이럴)으로 감아 만들며, 내부 압력에 의해 관이 펴지려는 변위를 이용해 압력을 지시합니다.

전원이 필요 없는 순수 기계식으로, 0.6~100,000 psi 상대 압력 측정에 쓰입니다. 주요 용도는 중·고압 측정, 증기 보일러·압축기 등 고압 설비, 차량 타이어 압력 측정 등입니다.

구조

핵심 부품은 한쪽 끝이 고정·개방돼 압력을 받아들이는 부르돈 관(탄성 변환기)입니다. 반대쪽 끝은 자유단으로 밀봉돼 있습니다. 부르돈 관은 타원형 단면을 가지며 원호 형태로 휘어져 있습니다. 자유단에는 조절 가능한 링크가 연결돼 섹터 기어와 피니언 기어를 구동하고, 피니언 축에 부착된 포인터가 압력 눈금을 가리킵니다.

작동 원리

측정 압력이 부르돈 관 고정 단으로 유입되면 내벽에 압력이 작용합니다. 타원형 단면이 원형에 가까워지려 하면서 관이 펴지는 방향으로 변형되고, 자유단이 변위합니다. 이 변위는 가해진 압력에 비례합니다.

자유단 변위는 링크-섹터-피니언 기구로 증폭·회전 운동으로 변환돼 포인터를 움직입니다. 케이스 내부가 대기압이므로 게이지 압력을 직접 지시합니다.

장점과 단점

장점

• 정밀한 판독값을 제공합니다.
• 제조 비용이 저렴하고 구조가 단순합니다.
• 전기 출력형으로 개조 가능합니다.
• 고압 측정에도 안전합니다.
• 고압 영역에서 특히 정확도가 우수합니다.

단점

• 압력 변화에 대한 응답 속도가 느립니다.
• 히스테리시스(이력 현상)가 나타납니다.
• 진동과 충격에 민감합니다.
• 자유단 변위가 미세해 증폭 기구가 필수입니다.

결론

부르돈 압력 게이지는 170년 넘게 현장에서 검증된 가장 범용적인 기계식 압력계입니다. 단순한 구조로 고압까지 전원 없이 측정 가능하나, 진동 환경이나 빠른 응답이 필요한 곳에서는 주의가 필요합니다. 용도에 맞춘 적절한 모델 선정과 정기 교정이 중요합니다.