KR101697859B1 - 온도 측정 시스템 - Google Patents

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KR101697859B1
KR101697859B1 KR1020150055075A KR20150055075A KR101697859B1 KR 101697859 B1 KR101697859 B1 KR 101697859B1 KR 1020150055075 A KR1020150055075 A KR 1020150055075A KR 20150055075 A KR20150055075 A KR 20150055075A KR 101697859 B1 KR101697859 B1 KR 101697859B1
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송시몬
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 온도 측정 시스템에 관한 것으로, 본 실시예에 따른 온도 측정 시스템은 내부에 마이크로채널(11)이 배치되고, 외면이 온도를 측정하고자 하는 대상체(1)에 접촉하여, 마이크로채널(11)의 소정의 지점에 대상체(1)의 열(H)을 전달하는 접촉부(10), 마이크로채널(11)의 일단으로부터 유입되어, 마이크로채널(11)의 타단을 향해서 직선 형태의 직진패턴(P1)으로 유동하다가, 마이크로채널(11)의 소정의 지점에서, 대상체(1)의 열(H)이 유입되는 방향으로 볼록하게 만곡된 곡선형태의 유선패턴(P2)으로 유동하는 유동액체(20), 직진패턴(P1)의 연장선(L)에서부터 유선패턴(P2)의 만곡점(p)까지의 수직거리(D)를 측정하는 거리측정부(30), 및 거리측정부(30)에서 측정된 수직거리(D)를 이용하여 대상체(1)의 온도를 연산하는 온도연산부(40)를 포함한다.

Description

온도 측정 시스템{SYSTEM FOR MEASURING TEMPERATURE}
본 발명은 온도 측정 시스템에 관한 것이다.
기온, 수온, 체온, 또는 제품의 온도 등을 측정하기 위해서, 다양한 종류의 온도계측기가 사용되고 있다. 일반적으로 사용되는 종래기술에 따른 온도계측기는 하기 선행기술문헌의 특허문헌에 개시된 바와 같이, 수은이나 알코올 등과 같은 액체가 열을 받으면 팽창하는 원리를 이용한다. 구체적으로, 유리관 속에 들어있는 액체가 열을 받으면, 액체 기둥의 높이가 올라가는데, 이런 식으로 변하는 액체 기둥의 높이에 따라 온도를 측정한다. 이러한 유체의 열팽창 원리를 채용한 종래 온도계측기는 그 구성이 간단하고, 제조비용이 저렴한 장점이 있으나, 정밀하게 온도를 측정할 수 없는 문제가 있다. 왜냐하면, 열에 의해 팽창하는 액체의 부피가 온도 변화에 따라 항상 일정하게 변하지 않기 때문이다.
최근 들어, 온도에 따라 전기적 특성이 변하는 재료와 전자 소자를 이용한 온도센서가 개발되고 있다. 이러한 온도센서에는 검출온도영역, 검출의 정밀도, 온도 특성, 사용 목적에 따라 다양한 종류의 재료와 소자가 활용되는데, 공업계측용으로는 열전대(thermocouple), 온도측정 저항체(resistance temperature detector, RTD), 서미스터(NTC), 금속식 온도계 등이 대표적이다. 생활필수품 기기의 센서로서는 서미스터(NTC, PTC, CTR), 감온레파이트, 금속식 온도계가 많이 쓰이고, 특수용도로서 초음파, 광섬유를 사용한 센서도 있다.
이러한 온도센서는 측정방법에 따라 접촉식 센서와 비접촉식 센서로 나눌 수 있는데, 온도를 측정하고자 하는 대상물에서 방사되는 자외선이나 적외선 등을 검출하여 온도를 측정하는 비접촉식 센서는 정밀도가 떨어진다.
반면에, 열전대, 서미스터 등과 같은 접촉식 센서는 측정 대상물에 접촉하므로, 열용량이 적더라도, 보다 정밀하게 대상물의 온도변화를 감지할 수 있다. 다만, 종래기술에 따른 접촉식 온도센서는 초소형화가 어려워서, 미세유동칩과 같은 미세구조물의 온도를 측정하기 곤란한 문제가 있다. 미세유동칩은 생물학, 화학 실험실의 구성을 미세화하여 하나의 칩에 구현한 것으로, 랩온어칩(Lap-on-a-chip), 미세유체 칩 등으로도 불린다. 이러한 미세유동칩에서 시료의 전처리 과정, 운송, 제어, 분석 등의 프로세스가 모두 진행되는데, 일부의 프로세스에는 가열공정이 포함되므로, 미세유동칩 내부의 정확한 온도 측정이 요구된다.
따라서, 정밀도가 우수한 접촉식 센서로서, 미세구조물의 온도 측정도 가능한 온도 측정 장치가 절실히 요구되고 있는 상황이다.
KR 10-2008-0083738 A
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은 열에 의해 점성이 변하는 유동액체가 마이크로채널 내에서 직진하다가, 대상체의 열에 의해 가변되는 유동패턴을 분석함으로써, 미세구조를 갖는 대상체의 온도를 측정할 수 있는 온도 측정 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 온도 측정 시스템은 내부에 마이크로채널이 배치되고, 외면이 온도를 측정하고자 하는 대상체에 접촉하여, 상기 마이크로채널의 소정의 지점에 상기 대상체의 열을 전달하는 접촉부, 상기 마이크로채널의 일단으로부터 유입되어, 상기 마이크로채널의 타단을 향해서 직선 형태의 직진패턴으로 유동하다가, 상기 마이크로채널의 소정의 지점에서, 상기 대상체의 열이 유입되는 방향으로 볼록하게 만곡된 곡선 형태의 유선패턴으로 유동하는 유동액체, 상기 직진패턴의 연장선에서부터 상기 유선패턴의 만곡점까지의 수직거리를 측정하는 거리측정부, 및 상기 거리측정부에서 측정된 수직거리를 이용하여 상기 대상체의 온도를 연산하는 온도연산부를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 온도 측정 시스템에 있어서, 상기 마이크로채널은 상기 접촉부의 내부를 관통하여 형성된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 온도 측정 시스템에 있어서, 상기 접촉부는 외부에서 상기 유동액체의 유동을 관찰할 수 있도록, 투명 재질의 소재로 형성된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 온도 측정 시스템에 있어서, 상기 접촉부는 유리로 형성된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 온도 측정 시스템에 있어서, 상기 유동액체는 상기 마이크로채널로 전달되는 상기 대상체의 열에 의해 점성이 감소된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 온도 측정 시스템에 있어서, 상기 유동유체는 실리콘오일(silicon oil), 또는 올레산(oleic acid) 중 어느 하나이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 온도 측정 시스템에 있어서, 상기 유동액체의 유동을 가시화하는 유동가시화부를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 온도 측정 시스템에 있어서, 상기 유동가시화부는 색소를 저장하는 색소저장부, 및 상기 유동액체에 상기 색소가 혼합되도록, 상기 색소저장부와 상기 마이크로채널의 일단을 연결하여, 상기 색소를 수송하는 색소채널을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 온도 측정 시스템에 있어서, 상기 유동가시화부는 상기 유동액체의 유동을 촬영하는 카메라를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 온도 측정 시스템에 있어서, 상기 거리측정부에서 측정된 수직거리(D)는 하기의 수학식을 만족한다.
<수학식>
D = 0.5541 × (TH-T0) + 8.0208 [㎛]
여기서, TH는 상기 유선패턴에서의 상기 유동액체의 온도를, T0는 상기 직진패턴에서의 상기 유동액체의 온도를 나타낸다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 온도 측정 시스템에 있어서, 상기 마이크로채널 내에서 유동하는 상기 유동액체가 소정의 속도를 갖도록, 상기 유동액체를 펌핑(pumping)하는 공급펌프를 더 포함한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따르면, 열에 의해 점성이 변하는 유동액체가 마이크로채널 내에서 직진하다가 마이크로채널에 전달되는 대상체의 열에 의해 곡선 형태로 가변되는 유동패턴을 분석한다. 따라서, 가변되는 유동패턴의 특성을 토대로 미세구조를 갖는 대상체의 온도를 용이하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 유동가시화부가 유동액체의 유동패턴을 가시화함으로써, 유동패턴의 특성을 정밀하게 분석하여 대상체의 온도를 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온도 측정 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온도 측정 시스템의 접촉부의 정면도,
도 3은 도 2의 A-A' 라인에 따른 종단면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도 측정 시스템의 구성도,
도 5는 유동액체의 온도차에 따른 유동패턴을 나타내는 사진,
도 6은 유동액체의 온도차에 따른 최고 이격거리를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온도 측정 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온도 측정 시스템의 접촉부의 정면도이며, 도 3은 도 2의 A-A' 라인에 따른 종단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 온도 측정 시스템은 내부에 마이크로채널(11)이 배치되고, 외면이 온도를 측정하고자 하는 대상체(1)에 접촉하여, 마이크로채널(11)의 소정의 지점에 대상체(1)의 열(H)을 전달하는 접촉부(10), 마이크로채널(11)의 일단으로부터 유입되어, 마이크로채널(11)의 타단을 향해서 직선 형태의 직진패턴(P1)으로 유동하다가, 마이크로채널(11)의 소정의 지점에서, 대상체(1)의 열(H)이 유입되는 방향으로 볼록하게 만곡된 곡선형태의 유선패턴(P2)으로 유동하는 유동액체(20), 직진패턴(P1)의 연장선(L)에서부터 유선패턴(P2)의 만곡점(p)까지의 수직거리(D)를 측정하는 거리측정부(30), 및 거리측정부(30)에서 측정된 수직거리(D)를 이용하여 대상체(1)의 온도를 연산하는 온도연산부(40)를 포함한다.
본 실시예에 따른 온도 측정 시스템은 온도 측정 대상체(1)의 온도를 측정하기 위한 시스템으로서, 접촉부(10), 유동액체(20), 거리측정부(30), 및 온도연산부(40)를 포함한다.
여기서, 대상체(1)는 온도를 측정하고자 하는 피측정대상으로, 유체나 신체, 또는 온도 측정이 필요한 모든 제품을 포함하므로, 그 범위가 한정되는 것은 아니다. 다만, 본 실시예에 따른 온도 측정 시스템은 마이크로채널(11) 내에서 유동하는 유동액체(20)의 가변적 유동패턴을 분석함으로써, 대상체(1)의 온도를 파악하므로, 극소형으로 제작이 가능하다. 따라서, 미세구조물의 온도를 측정할 수 있다. 특히, 생물학, 화학 실험실의 구성을 미세화하여 하나의 칩에 구현한 미세유동칩의 경우, 그 칩에서 이루어지는 시료의 전처리 과정, 운송, 제어, 분석 등의 프로세스 중에는 가열(H)공정도 포함되므로, 본 실시예에 따른 온도 측정 시스템을 이용해 미세유동칩 내부의 온도를 측정할 수도 있다. 이하에서 대상체(1)를 미세구조물로 가정하여 설명한다. 다만, 상술한 바와 같이 대상체(1)의 범위가 제한되는 것은 아니므로, 대상체(1)가 미세구조물에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에 따른 온도 측정 시스템의 온도 측정 방식은 비접촉식에 비해 정밀도가 높은 접촉식으로, 접촉부(10)가 대상체(1)에 접촉하여 대상체(1)의 열(H)을 감지한다.
상기 접촉부(10)는 대상체(1)에 접촉하여 대상체(1)의 온도를 측정하는 프로브(probe)이다. 이러한 접촉부(10)는 기둥 형태 또는 판(plate) 형태 등으로 형성될 수 있는데, 그 형상이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 접촉부(10)의 내부에는 마이크로채널(11)이 배치된다. 여기서, 마이크로채널(11)은 접촉부(10)의 내부를 관통하여 형성된 통로이거나, 별도의 미세튜브로서 접촉부(10)의 내부에 고정 설치될 수 있다. 따라서, 접촉부(10)의 외면이 대상체(1)에 접촉하면, 대상체(1)의 열(H)이 마이크로채널(11) 방향으로 전달된다. 이때, 대상체(1)는 미세구조물로서 접촉부(10)에 비해 작으므로, 접촉부(10)를 통해 전달되는 열(H)은 마이크로채널(11)의 소정의 지점, 즉 미세한 특정 영역에 집중된다. 한편, 본 실시예에 따른 온도 측정 시스템은 마이크로채널(11)에서 유동하는 유동액체(20)의 유동패턴을 분석하므로, 유동액체(20)의 유동패턴을 접촉부(10)의 외면에서 관찰할 수 있도록, 접촉부(10)가 투명 재질의 소재로 형성될 수 있다. 이때, 마이크로채널(11)이 접촉부(10)에 내설되는 별도의 미세튜브인 경유에는, 마이크로채널(11)도 투명 재질의 소재로 형성될 수 있다. 여기서, 투명 재질의 소재는 유리일 수 있는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이렇게 형성되어 접촉부(10)에 배치되는 마이크로채널(11)의 일단으로 유동액체(20)가 유입된다.
상기 유동액체(20)는 마이크로채널(11) 내에서 유동하되, 열(H)에 의해 그 유동패턴이 가변되는 액체이다. 가변되는 유동패턴은 온도에 영향을 받는 유동액체(20)의 점성(viscosity)에 기인한다. 구체적으로, 점성은 유체의 흐름에 대한 저항을 의미하는데, 유동액체(20)의 경우에는 온도가 올라가면 분자 사이의 결속력이 약해져서 점성이 감소된다. 이때, 점성의 변화는 유동액체(20)의 내부 마찰력을 변화시켜, 유동액체(20)의 흐름에 영향을 주고, 이로써 유동액체(20)의 유동패턴을 변화시킨다. 이렇게 온도에 의해 점성이 변하는 유동액체(20)는 예를 들어, 실리콘오일(silicon oil), 또는 올레산(oleic acid) 일 수 있는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
유동액체(20)의 유동패턴을 살펴보면, 직진패턴(P1)으로 유동하다가, 대상체(1)의 열(H)에 의해 유선패턴(P2)으로 변한다. 여기서, 직진패턴(P1)은 유동액체(20)가 직선 형태로 흐르는 유동패턴을, 유선패턴(P2)은 곡선형태로 흐르는 유동패턴을 의미한다.
이하에서, 마이크로채널(11) 내에서의 구체적인 유동액체(20)의 유동패턴을 설명한다. 마이크로채널(11)의 일단으로부터 유입된 유동액체(20)는 마이크로채널(11)의 타단 방향으로 직진하는 직진패턴(P1)에 따라 유동한다. 이러한 직진패턴(P1)으로 유동하는 유동액체(20)가 마이크로채널(11)의 소정의 지점, 즉 접촉부(10)를 통해 전달되는 대상체(1)의 열(H)이 집중되는 특정 영역에서 유선패턴(P2)으로 유동한다. 이때, 곡선형의 유선패턴(P2)은 대상체(1)의 열(H)이 유입되는 방향 쪽으로 볼록하게 만곡된다. 이는 유동액체(20)의 점성이 대상체(1)의 열(H)이 유입되는 쪽부터 급격하게 감소하기 때문이다. 이때, 유선패턴(P2)은 대상체(1)로부터 전달되는 열량에 따라 그 형태가 달라진다. 즉, 전달되는 열량에 따라 유동액체(20)의 점성이 변하고, 이로 인해 유선패턴(P2)의 곡률도 달라지는 것이다. 이렇게 변하는 유선패턴(P2)의 특성으로부터 온도를 측정할 수 있는데, 유선패턴(P2)의 특성은 거리측정부(30)에 의해 분석된다.
상기 거리측정부(30)는 유동패턴의 변화를 수치화하는 장치이다. 이때, 유동패턴의 변화는 유선패턴(P2)의 만곡점(p)의 위치로 파악하는데, 여기서 만곡점(p)은 곡선형 유선패턴(P2)의 굴곡의 방향이 바뀌는 지점, 즉 유선패턴(P2) 곡선의 최고점을 의미한다. 구체적으로, 거리측정부(30)는 직진패턴(P1)을 기준으로 만곡점(p)까지의 수직거리(D)를 측정한다. 다시 말해, 직진패턴(P1)의 연장선(L)에서부터, 그 연장선(L)에 대해 수직으로, 만곡점(p)까지의 높이를 측정하는 것이다. 여기서, 직진패턴(P1)의 연장선(L)은 직진패턴(P1)에서부터 일직선으로 연장되는 가상의 선이다. 좀 더 구체적으로, 직진패턴(P1)의 말단, 즉 직진패턴(P1)에서 유선패턴(P2)으로 바뀌는 그 지점으로부터 마이크로채널(11)의 타단 방향으로 연장되는 직선이다. 이러한 연장선(L)에서부터 유선패턴(P2)의 만곡점(p)까지의 수직거리(D, 이하에서 최고 이격거리로 정의함)는 대상체(1)에서부터 전달되는 열량이 증가할수록 멀어진다. 왜냐하면, 마이크로채널(11)로 집중되는 열량이 작으면, 유동패턴이 완만한 곡선 형태를 이루지만, 그 열량이 증가하면 유동패턴의 곡선 형태가 급격해지기 때문이다. 여기서, 곡선 형태가 급격해진다는 것은 곡률이 증가한다는 의미이다. 상술한 바와 같이, 최고 이격거리(D)는 마이크로채널(11)에 전달되는 열량에 따라 그 크기가 변하는데, 이러한 관계를 이용하여 온도연산부(40)가 대상체(1)의 온도를 연산한다.
상기 온도연산부(40)는 거리측정부(30)에서 측정된 최고 이격거리(D)와 유동유체(20)의 온도와의 관계를 고려하여, 대상체(1)의 최종 온도를 계측한다. 구체적으로, 유동액체(20)의 온도는 직진패턴(P1)에서 일정하게 유지되다가, 유선패턴(P2)에서 대상체(1)의 열(H)이 유입됨에 따라 증가한다. 여기서, 유동액체(20)의 증가한 온도, 즉 유동액체(20)의 온도차는 유선패턴(P2)에서의 유동액체(20)의 온도에서 직진패턴(P1)에서의 유동액체(20)의 온도를 뺀 값으로, 최고 이격거리(D)에 비례하는데, 이에 대한 관계는 후술한다.
한편, 유동액체(20)의 온도차는 유동액체(20)로 유입되는 열량에 비례하고, 이때 유동액체(20)로 유입되는 열량은 대상체(1)가 공급한 열량, 및 대상체(1)의 온도에 비례한다. 이는 실험을 통해서 도출되는데, 이론적으로도 열량을 구하는 공식, 전도에 의한 열전달 공식 등으로부터 용이하게 파악할 수 있다. 이와 관련된 사항은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 결과적으로, 유동액체(20)의 온도차는 대상체(1)의 온도에 비례한다. 따라서, 유동액체(20)의 온도차에 대응하는 대상체(1)의 온도 데이터를 확보함으로써, 거리측정부(30)에서 측정된 최고 이격거리(D)를 토대로 유동액체(20)의 온도차를 파악하고, 이렇게 파악된 유동액체(20)의 온도차를 이용해 대상체(1)의 온도를 측정할 수 있다. 여기서, 유동액체(20)의 온도차에 대응하는 대상체(1)의 온도 데이터는 실험적으로, 또는 열량과 전도에 의한 열전달 공식 등을 이용해 이론적으로 확보할 수 있다.
종합적으로, 본 실시예에 다른 온도 측정 시스템은 열(H)에 의해 점성이 변하는 유동액체(20)가 마이크로채널(11) 내로 유입되어, 직진하다가 마이크로채널(11)로 전달되는 대상체(1)의 열(H)에 의해 곡선형태로 변하는 패턴을 분석함으로써, 미세구조를 갖는 대상체(1)의 온도를 용이하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 실시예에 따른 온도 측정 시스템은 유동액체(20)를 펌핑(pumping)하는 공급펌프(60)를 더 포함할 수 있다. 이러한 공급펌프(60)는 유동액체(20)가 소정의 속도를 갖고 마이크로채널(11)에서 유동하는 추진력을 부여한다. 이렇게 유동액체(20)가 소정의 속도로 마이크로채널(11)을 통과하므로, 유동액체(20) 자체의 불안정한 속도 변화에 따른 유동패턴의 변화를 방지한다. 즉, 마이크로채널(11)에 유입되는 열량 이외에 다른 요소에 의한 유동패턴의 변화를 막는다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도 측정 시스템의 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 다른 온도 측정 시스템은 유동액체(20)의 유동특성을 시각적으로 분석할 수 있도록, 유동가시화부(50)를 더 포함할 수 있다. 유동액체(20)가 예를 들어 투명 액체와 같이, 외부에서 그 유동을 용이하게 파악할 수 없는 액체인 경우에, 유동가시화부(50)가 유동액체(20)에 색소(3)를 혼합하여 유동액체(20)의 유동을 가시화한다. 구체적으로 유동가시화부(50)는 색소저장부(51), 및 색소채널(53)을 포함할 수 있다. 여기서, 색소저장부(51)는 색소(3)를 저장하는 용기이고, 색소채널(53)은 색소저장부(51)와 마이크로채널(11)의 일단을 연결하는 튜브이다. 따라서, 색소저장부(51)에 수용된 색소(3)가 색소채널(53)을 통해 마이크로채널(11)의 일단으로 유입되어, 유동액체(20)와 혼합된다. 여기서, 색소(3)는 예를 들어, 잉크일 수 있는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 유동가시화부(50)는 최고 이격거리(D, 도 3 참조)를 용이하게 측정할 수 있도록, 카메라(55)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 카메라(55)는 유동액체(20)의 유동을 촬영하는데, 이렇게 촬영된 유동패턴을 기초로 거리측정부(30)가 최고 이격거리(D)를 측정한다.
결론적으로, 본 실시예에 따른 온도 측정 시스템은 유동가시화부(50)가 유동액체(20)의 유동패턴을 가시화함으로써, 유동패턴의 특성을 정밀하게 분석하여 대상체(1)의 온도를 측정할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는, 유동액체(20)의 온도차와 최고 이격거리(D)와의 관계를 설명한다.
도 5는 유동액체의 온도차에 따른 유동패턴을 나타내는 사진이고, 도 6은 유동액체의 온도차에 따른 최고 이격거리의 최대값을 나타내는 그래프이다.
도 5에서, 유동액체(20, 도 3 참조)의 온도차(ΔT)가 13 K(도 5의 (a) 참조), 20 K(도 5의 (b) 참조), 37 K(도 5의 (c) 참조), 56 K(도 5의 (d) 참조), 74 K(도 5의 (e) 참조), 92 K(도 5의 (f) 참조)일 때에, 유동액체(20)의 유동을 가시화하고, 최고 이격거리(D, 도 3 참조)를 측정하였다. 실험 결과는 하기 표와 같다.
유동액체의 온도차(ΔT) [K] 최고 이격거리(D) [㎛]
13 15.57
20 18.53
37 26.73
56 41.17
74 49.13
92 60.69
실험 결과에서 나타난 바와 같이, 유동액체(20)의 온도차가 커지면 최고 이격거리(D)도 증가한다. 이는 유동액체(20)로 전달되는 열량에 따라 유동액체(20)의 점성이 더 감소하기 때문으로 분석된다.
도 6에서, 상술한 실험 결과를 그래프로 나타냈는데, 그 결과 최고 이격거리(D, 도 3 참조)가 유동액체(20, 도 3 참조)의 온도차(ΔT)에 선형적으로 비례하였다. 이러한 유동액체(20)의 온도차(ΔT)와 최고 이격거리(D)와의 관계를 수학식으로 나타내면 하기와 같다.
D = 0.5541 × ΔT + 8.0208 [㎛]
여기서, ΔT = (TH - T0)로서, TH는 유선패턴(P2, 도 3 참조)에서의 유동액체(20)의 온도를, T0는 직진패턴(P1, 도 3 참조)에서의 유동액체(20)의 온도를 나타낸다.
종합적으로, 본 실시예에 따른 온도 측정 시스템은 거리측정부(30)가 가시화된 유동액체(20)의 유동패턴으로부터 최고 이격거리(D)를 측정하고, 온도연산부(50, 도 1 참조)가 최고 이격거리(D)를 상술한 수학식에 대입함으로써, 유동액체(20)의 온도차를 산출하여, 미리 확보된 유동액체(20)의 온도차와 대상체(1)의 온도 데이터를 기초로 대상체(1)의 온도를 연산한다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속한 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 대상체 3: 색소
10: 접촉부 11: 마이크로채널
20: 유동액체 30: 거리측정부
40: 온도연산부 50: 유동가시화부
51: 색소저장부 53: 색소채널
55: 카메라 60; 공급펌프
P1: 직진패턴 P2: 유선패턴

Claims (11)

  1. 내부에 마이크로채널이 배치되고, 외면이 온도를 측정하고자 하는 대상체에 접촉하여, 상기 마이크로채널의 소정의 지점에 상기 대상체의 열을 전달하는 접촉부;
    상기 마이크로채널의 일단으로부터 유입되어, 상기 마이크로채널의 타단을 향해서 직선 형태의 직진패턴으로 유동하다가, 상기 마이크로채널의 소정의 지점에서, 상기 대상체의 열이 유입되는 방향으로 볼록하게 만곡된 곡선 형태의 유선패턴으로 유동하는 유동액체;
    상기 직진패턴의 연장선에서부터 상기 유선패턴의 만곡점까지의 수직거리를 측정하는 거리측정부; 및
    상기 거리측정부에서 측정된 수직거리를 이용하여 상기 대상체의 온도를 연산하는 온도연산부;
    를 포함하는 온도 측정 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 마이크로채널은 상기 접촉부의 내부를 관통하여 형성되는 온도 측정 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 접촉부는 외부에서 상기 유동액체의 유동을 관찰할 수 있도록, 투명 재질의 소재로 형성되는 온도 측정 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 접촉부는 유리로 형성되는 온도 측정 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유동액체는 상기 마이크로채널로 전달되는 상기 대상체의 열에 의해 점성이 감소되는 온도 측정 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 유동유체는 실리콘오일(silicon oil), 또는 올레산(oleic acid) 중 어느 하나인 온도 측정 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 유동액체의 유동을 가시화하는 유동가시화부;
    를 더 포함하는 온도 측정 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 유동가시화부는
    색소를 저장하는 색소저장부; 및
    상기 유동액체에 상기 색소가 혼합되도록, 상기 색소저장부와 상기 마이크로채널의 일단을 연결하여, 상기 색소를 수송하는 색소채널;
    을 포함하는 온도 측정 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 유동가시화부는
    상기 유동액체의 유동을 촬영하는 카메라를 더 포함하는 온도 측정 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 거리측정부에서 측정된 수직거리(D)는 하기의 수학식을 만족하는 온도 측정 시스템.
    <수학식>
    D = 0.5541 × (TH-T0) + 8.0208 [㎛]
    여기서, TH는 상기 유선패턴에서의 상기 유동액체의 온도를, T0는 상기 직진패턴에서의 상기 유동액체의 온도를 나타낸다.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 마이크로채널 내에서 유동하는 상기 유동액체가 소정의 속도를 갖도록, 상기 유동액체를 펌핑(pumping)하는 공급펌프;
    를 더 포함하는 온도 측정 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0623777B2 (ja) * 1986-06-13 1994-03-30 株式会社日立製作所 流体温度、速度の同時測定方法
KR20080083738A (ko) 2007-03-13 2008-09-19 윤영태 기계식 및 전자식 겸용 온도계측기
KR101257260B1 (ko) * 2011-03-30 2013-04-23 현대제철 주식회사 개재물 탈락 결함 지수를 이용한 슬라브의 품질 예측방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008081720A1 (ja) 2006-12-28 2008-07-10 Sumitomo Electric Industries, Ltd. 流動体の物理量測定方法及び制御方法

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