Ohm-Labs 100·200 시리즈로 보는 표준저항기 온도 보정

표준저항기의 값은 성적서의 기준 온도 값이 아니라 실제 사용 온도에서의 값으로 읽어야 하며, 그 변환에 쓰는 것이 α·β 온도 보정식입니다. 성적서에는 23 °C나 25 °C에서의 값이 적혀 있지만 교정실 온도는 그날그날 조금씩 다릅니다. Ohm-Labs 100 시리즈(공기형)와 200 시리즈(오일 충전형)를 예로 들어 보정 계산과 온도 영향을 줄이는 운용 순서를 정리했습니다.

구조 비교

공기형과 오일형, 기준 온도부터 다릅니다

Ohm-Labs 100 시리즈는 23 °C 공기 중에서 쓰는 것을 전제로, 200 시리즈는 20·23·25 °C 중 지정한 온도에서 쓰는 것을 전제로 값과 계수를 보증합니다.

100 시리즈는 다이캐스트 알루미늄 케이스 안에 저항체를 넣은 공기형이라 별도 배스 없이 작업대에서 운용할 수 있습니다. 200 시리즈는 저항체를 오일로 채워 밀봉한 구조여서 기압과 습도 변화의 영향을 거의 받지 않습니다. 공기 중에서도 쓸 수 있지만, 낮은 계수를 온전히 살리려면 지정 온도에 맞춘 항온 오일 배스에서 사용하세요.

값의 범위는 두 시리즈 모두 1 Ω부터 10 MΩ까지이고, 100 시리즈에는 측온 브리지용 25 Ω(101-T)과 400 Ω(142) 값도 있습니다. 1 Ω 아래의 저저항은 1000 시리즈(공기)와 2000 시리즈(오일)가 맡습니다.

구조에 따라 운용 환경과 기준 온도가 달라집니다

α·β 보정식으로 사용 온도의 값 구하기

18~30 °C 범위에서 표준저항기의 값은 Rt = R23[1 + α(t − 23) + β(t − 23)²]으로 계산하고, α와 β에는 성적서의 온도 특성값을 넣습니다.

α는 기준 온도에서 1 °C가 바뀔 때의 저항 변화율이고, β는 그 변화가 곡선으로 휘는 정도입니다. 200 시리즈는 기준 온도가 23 °C가 아닐 수 있으므로, 식의 23 자리에는 성적서의 기준 온도를 넣어야 합니다. Ohm-Labs는 ISO/IEC 17025 인정 교정과 함께 온도 특성 데이터를 제공합니다. 식에는 사양서 상한이 아니라 개별 성적서의 값을 넣는 것이 원칙입니다.

α와 β가 있으면 사용 온도마다 표준저항의 값을 다시 계산할 수 있습니다

안정도가 좋을수록 온도 영향이 왜 커 보일까요?

모델 200(1 Ω)을 25 °C 기준으로 교정해 놓고 23 °C 공기 중에서 쓰면, 사양 상한으로 어림한 온도 영향이 약 0.24 ppm으로 12개월 안정도(0.1 ppm 미만)보다 커집니다.

모델 200의 계수는 α가 0.1 ppm/°C 미만, β가 0.01 ppm/°C² 미만입니다. 2 °C 차이라면 0.1 × 2 + 0.01 × 4 = 0.24 ppm이 최대 어림값입니다. 안정도가 이만큼 좋은 저항일수록 오차에서 온도가 차지하는 몫이 커지고, 오일 충전형을 지정 온도의 항온 배스에서 운용하는 이유도 여기에 있습니다. 반대로 100 시리즈처럼 교정 불확도가 1 ppm 안팎인 등급은 온도 보정만 적용해도 공기 중 운용으로 충분한 경우가 많습니다.

저항체 온도의 측정과 24시간 순응

두 시리즈 모두 매뉴얼에서 사용 온도에 최소 24시간 순응시킨 뒤 측정하라고 안내합니다.

식에 넣을 온도 t는 실내 공기 온도가 아니라 저항체의 온도입니다. 그래서 센서가 저항체에 붙어 있는지가 보정의 정확도를 좌우합니다. 200 시리즈는 1 kΩ을 넘는 값에 10 kΩ 서미스터가 내장돼(매뉴얼 기준) 2 mm 바나나 단자로 읽을 수 있고, 100 시리즈는 저항체에 접착한 온도 센서를 선택 사양으로 넣을 수 있습니다. 센서가 없다면 표준저항기 바로 옆 온도를 기록하고, 그 차이를 불확도 항목으로 남겨 두세요.

보정식에 넣는 온도는 실내 공기가 아니라 저항체의 온도입니다

측정 전류는 정격 안에서

100 시리즈의 허용차는 10 mW 전력이 기준입니다. 1 Ω은 100 mA, 100 Ω은 10 mA, 10 kΩ은 1 mA가 이 전력에 해당합니다.

전류가 흐르면 저항체가 스스로 데워지는 자기가열로 값이 바뀝니다. 정격보다 큰 전류는 온도를 바꾼 것과 같은 효과를 내는 셈입니다. 100 시리즈 매뉴얼은 정격을 잠깐 넘는 전류로 손상되지는 않지만 자기가열로 값이 바뀐다고 설명하고, 200 시리즈 매뉴얼은 정격의 3배를 넘으면 값이 영구적으로 바뀔 수 있다고 경고합니다. 측정기의 저항 레인지가 흘리는 시험 전류도 같은 기준으로 확인해 두세요. 결선은 다음과 같습니다.

• 4단자 결선: 100 시리즈는 10 kΩ 이하, 200 시리즈는 1000 Ω 이하에서 필수입니다.
• 전류(C) 단자: 측정기의 Input에 연결합니다.
• 전위(P) 단자: 측정기의 Sense에 연결합니다.
• 바인딩 포스트: 손가락 힘으로 조이면 충분합니다.

온도 이력과 재교정 주기 관리

100 시리즈의 온도 이력 오차는 15~30 °C에서 0.1 ppm 미만이지만, 0~40 °C를 겪으면 2 ppm 미만까지 커집니다. 운반과 보관 온도도 값에 영향을 준다는 뜻입니다.

온도 이력은 온도가 올랐다 돌아왔을 때 원래 값으로 완전히 돌아오지 않는 성질입니다. 운송이나 보관 중 넓은 온도 범위를 겪은 표준저항은 교정 직후 값과 달라질 수 있습니다. 재교정은 100 시리즈가 연 1회를 권장합니다. 200 시리즈는 드리프트 이력을 만들기 위해 첫해 3개월마다, 2~3년차 6개월마다, 그 뒤 매년 측정하는 주기를 제시하는데, 첫해 안정도를 표기값의 2배로 보도록 되어 있어 초기 간격을 촘촘히 두는 것입니다.

재교정 결과를 쌓아 두면 드리프트를 예측할 수 있습니다

절차 요약

측정 전 점검부터 보정까지, 운용 순서

성적서의 기준 온도와 계수를 먼저 확인하고, 24시간 안정화와 온도 기록을 거쳐 보정 계산으로 마무리합니다.

1. 성적서에서 기준 온도, R 기준값, α·β를 확인합니다.
2. 표준저항기를 사용 온도(또는 배스)에 24시간 이상 둡니다.
3. 측정 전류가 정격(100 시리즈는 10 mW 상당) 안인지 확인합니다.
4. 4단자로 결선하고 저항체 온도를 기록합니다.
5. 보정식으로 사용 온도의 값을 계산해 측정에 적용합니다.
6. 측정값을 드리프트 이력에 남기고 재교정 주기를 관리합니다.

관련 제품

• Ohm-Labs 100 시리즈
• Ohm-Labs 200 시리즈

자주 묻는 질문

참고 자료

• Ohm-Labs, 100-Series Resistance Standards Product Sheet·Instruction Manual
• Ohm-Labs, 200-Series Reference Standards Product Sheet·Manual
• Ohm-Labs, Model 200 One Ohm Standard 제품 페이지