산업용 유량계의 종류와 작동 원리 – Coriolis, 터빈, 초음파, 전자식 비교 해설

1. 산업용 유량계란 무엇인가?

유량계는 유체의 흐름, 즉 유량(flow rate)을 측정하는 계측 장비입니다.
산업 현장에서는 배관을 따라 흐르는 액체나 기체의 흐름 속도 또는 유량을 실시간으로 모니터링하고 제어하는 데 핵심적인 역할을 합니다.
기본적으로 유량계는 질량 유량계(Mass Flowmeter)와 체적 유량계(Volumetric Flowmeter)로 구분되며, 선택 기준은 유체 특성, 정밀도 요구 수준, 설치 조건 등에 따라 달라집니다.

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2. 유량계의 대표 유형과 작동 원리

출처 : nowday.tistory.com

질량 유량계 (Coriolis Flowmeter)

• 원리: 코리올리 힘을 이용하여 진동하는 튜브의 비틀림을 측정
• 특징: 직접 질량 유량 측정이 가능하며, 온도와 밀도까지 동시 측정 가능
• 장점: 매우 높은 정밀도, 화학반응 정량 투입에 최적
• 단점: 가격이 높고, 설치공간과 진동 영향을 고려해야 함

터빈 유량계 (Turbine Flowmeter)

• 원리: 유체의 흐름으로 터빈 날개가 회전 → 회전 속도와 유량 비례
• 특징: 체적 유량 측정에 용이, 구조 단순
• 장점: 응답 속도 빠름, 정밀한 반복 측정 가능
• 단점: 고점도 유체나 이물질 포함 유체에 취약

초음파 유량계 (Ultrasonic Flowmeter)

• 원리: 초음파 신호가 유체 흐름 속도에 따라 전달 시간 변화를 감지
• 유형: 도플러 방식, 시간차 방식(Time-of-Flight)
• 장점: 비접촉식, 대구경 배관에 적합, 유지보수 부담 적음
• 단점: 기포, 고형물 포함 유체는 측정 오류 가능성 있음

전자식 유량계 = 전자기 유량계 ( Magnetic Flowmeter)

• 원리: 전도성 유체가 자기장 내를 흐를 때 발생하는 전압을 측정
• 특징: 체적 유량 측정, 관내에 움직이는 부품 없음
• 장점: 마모 없음, 유지보수 용이, 다양한 액체에 적용 가능
• 단점: 비전도성 유체 측정 불가, 전도도 5μS/cm 이상 필요

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3. 유량계별 장단점 비교

유량계 종류	측정 방식	장점	단점	적용 분야
Coriolis	질량	고정밀, 밀도·온도 동시 측정	고가, 설치 민감	제약, 정밀화학, 반도체
터빈	체적	반복성 우수, 저비용	이물질 취약, 정기 교체 필요	정수, 유류, HVAC
초음파	체적	무접촉, 설치 유연성	정확도 낮을 수 있음	수처리, 발전소, 대유량 배관
전자식	체적	내구성, 마모 없음	비전도성 불가	폐수, 식품, 제약, 화학

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4. 유량계 선택 기준

1. 유체의 특성

• 전도성 여부 (전자식 가능 여부)
• 점도, 온도, 압력, 유량 범위

2. 설치 환경

• 배관 직경, 설치 공간 제약
• 유체 흐름의 난류/층류 여부

3. 정밀도 요구 수준

• 질량 유량 vs 체적 유량 기준 필요 여부
• 품질 관리 및 정량 투입 여부

4. 유지보수와 비용

• 초기 설치비 vs 유지보수비
• 예비 부품 수급 가능성

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5. 실제 산업 적용 사례

• 반도체 공정: 고순도 케미컬 공급 라인에 Coriolis 유량계 적용. 정밀한 질량 제어 필요.
• 수처리 플랜트: 대구경 관로에 초음파 유량계 설치. 무접촉 측정으로 유지보수 절감.
• 화학 산업: 산·알칼리성 유체에 전자식 유량계 적용. 내식성 재질로 구성.
• 식품·음료 설비: CIP 라인에 터빈 유량계 사용. 정량 분배 제어에 적합.

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6. 결론 – 유량계 선택 팁 요약

유량계는 단순히 가격이나 브랜드가 아니라, 유체 특성 + 공정 목적 + 설치 환경 을 모두 고려해 선택해야 합니다.

정밀도 최우선 → Coriolis
비용/유지비 우선 → 터빈
설치 공간 확보가 어려움 → 초음파
산업 전반의 범용성 → 전자식

각 유량계의 특성과 조건을 파악하고, 실제 적용 사례를 참고하면 최적의 계측기를 선택할 수 있습니다.