제4과목 · 온도·압력·유량계측
압력검출 방식
핵심 정리
핵심 3줄
- 압력센서는 압력을 기계적 변위로 바꾸는 단계와 그 변위를 지시하거나 전기신호로 바꾸는 단계를 구분해 본다.
- 부르동관·벨로스·다이어프램식 기계계기는 탄성요소의 변위를 기계식 지시에 이용한다.
- 정전용량식도 보통 다이어프램의 변형으로 달라진 전극 간격을 정전용량 변화라는 전기적 변환으로 읽으므로, 탄성변형이 전혀 없다고 일반화하지 않는다.
Step 1 · Definition
정의
압력 측정에는 압력을 변위로 바꾸는 압력 감지 요소와 그 변위를 표시·전송하는 변환 방식이 함께 쓰인다. 부르동관, 벨로스와 다이어프램식 기계계기는 탄성요소의 변위를 기계식 지시로 전달한다.
정전용량식 압력센서도 대표적으로 압력에 따라 다이어프램의 변형이 생기고 전극 사이 거리가 달라지는 구조를 사용한다. 이때 출력은 기계식 지시가 아니라 정전용량 변화의 전기적 변환으로 얻는다. 따라서 ‘정전용량식은 탄성변형을 이용하지 않는다’는 설명은 보편적인 센서 원리로는 성립하지 않는다.
Step 2 · Background
정의를 이해하기 위한 배경
왜 이 개념을 구분하는가
‘압력검출 방식’은 온도·압력·유량계측 문제에서 장치 선정, 계산 조건 또는 고장 판단의 기준이 됩니다. 비슷한 명칭만 외우면 적용 대상과 직접 원인을 혼동하기 쉬우므로 정의 → 작동 원리 → 적용 조건 → 확인 방법의 순서로 구분해야 합니다.
온도·압력·유량계측은 측정원리, 설치조건, 압력손실, 유체성상과 범위를 기준으로 계기를 선정한다.
의미·용도와 계산 배경
U-419
압력측정 방식 중 탄성체의 기계적 변형을 이용하지 않는 것은?
기존 답안표에는 “정전용량식 압력계”가 기록되어 있다. 그러나 실제 정전용량식도 다이어프램의 변형으로 전극 간격이 바뀌는 구조가 흔하므로, 문항 조건만으로 이를 보편적인 단일 정답으로 확정할 수 없다. 전통적인 탄성요소식 기계계기와 전기적 변환방식을 구분하려던 문항으로 추정되지만 분류 조건이 명시되지 않아 공개 출제는 보류한다.
개념의 위치와 연결관계
| 구분 | 내용 |
|---|---|
| 세부항목군 | 온도·압력·유량계측 |
| 현재 개념 | 압력검출 방식 |
| 대표 정답 | 정전용량식 압력계 |
| 연결 문제 | U-419 |
상위 항목군의 공통원리를 이해한 뒤 현재 개념의 고유한 대상·조건·기능을 분리합니다.
선정과 적용 조건
압력측정 방식 중 탄성체의 기계적 변형을 이용하지 않는 것은?
| 보기 | 학습상 구분 |
|---|---|
| 벨로스식 압력계 | 벨로스의 탄성변위를 기계식 지시에 이용하는 계기로 분류한다. |
| 부르동관식 압력계 | 부르동관의 탄성변위를 기계식 지시에 이용하는 계기로 분류한다. |
| 정전용량식 압력계 | 기존 답안표의 기록이다. 기계식 지시가 아닌 정전용량의 전기적 변환이라는 분류 의도는 추정할 수 있지만, 실제 센서는 다이어프램 변형을 사용할 수 있어 현재 문장만으로 단일 정답을 확정하지 않는다. |
| 다이어프램식 압력계 | 다이어프램의 탄성변위를 기계식 지시에 이용하는 계기로 분류한다. |
이 비교는 원문 답안표를 바꾸지 않으면서 분류 기준의 한계를 밝힌 것이다. 특정 센서가 변형을 사용하는지는 제조사 구조도와 데이터시트로 확인하며, U-419는 분류 조건 확인 전까지 공개 출제 보류이다.
실무 점검 예시
압력측정 방식 중 탄성체의 기계적 변형을 이용하지 않는 것은?
현재 판정: 분류 조건이 모호해 공개 출제 보류
기존 답안표는 정전용량식을 가리키지만, 실제 정전용량식 압력센서도 다이어프램의 탄성변형을 이용할 수 있다. 원문·보기·기존 답안표는 보존하고, 출제 의도가 기계식 지시방식과 전기적 변환방식의 구분이었는지 확인한 뒤 재검토한다.
대표 오답
시험에서 자주 나오는 실제 함정 보기
- ‘기계식 지시가 아니다’와 ‘기계적 변형이 전혀 없다’를 같은 뜻으로 해석하지 않는다.
- 정전용량식도 다이어프램의 변형에 따른 전극 간격 변화를 검출할 수 있다.
- 부르동관·벨로스·다이어프램이라는 압력 감지 요소와 정전용량·저항 등 전기적 변환방식을 서로 배타적인 한 단계 분류처럼 일반화하지 않는다.
출처와 검토 상태
기존 자료의 검토 기록과 이번 설명의 교정 근거를 함께 표시합니다. 원문 기록의 공개 상태는 현재 출제 여부와 다를 수 있습니다.
- 문제 근거: 27차 정규화 대표문제 U-419
- 현재 검토: 정전용량식도 다이어프램의 탄성변형을 이용할 수 있어 문항 조건만으로 단일 정답을 확정할 수 없다. 공개 출제 보류이며 원문 문제·보기·기존 답안표는 보존한다.
- 원문 출처 1: https://cbtbank.kr/exam/de20200606
- 제조사 원리 대조: https://www.analog.com/en/resources/technical-articles/demystifying-piezoresistive-pressure-sensors.html
- 제조사 구조 대조: https://www.sensors-components.endress.com/wp-content/uploads/2021/11/TI01652OEN_0121_2021-11-10.pdf