유량계 종류 완벽 정리! 측정 방식부터 구조, 원리까지 한 눈에!(코리올리와 열식 비교 포함)

유량계(유량센서)는 기체 또는 액체, 유체가 얼마나 빠르고 많이 흐르는지를 측정하는 기기로 공장 자동화, 배관 설계, 압축 공기 관리 등 다양한 산업 현장에서 필수적으로 사용됩니다.

하지만 유량계는 측정 방식, 구조, 유체의 종류, 설치 조건 등에 따라 여러 종류가 존재하는데요. 

이 글에서는 유량계의 기본 개념부터, 질량 유량계와 체적 유량계의 차이, 그리고 대표적인 두 질량 유량계인 코리올리식과 열선식 유량계의 특징까지 한 번에 정리해 드립니다!

 

측정 방법에 따른 구분: 체적 측정, 질량 측정, 추정 측정

유량계는 측정 방법 즉, 체적, 질량, 간접식에 따라 아래 표와 같이 분류할 수 있습니다.

(👉질량 유량 vs 체적 유량 차이에 대한 설명은 아래 포스팅에서 확인하세요!)

유량 측정의 모든 것: 질량 유량, 체적 유량, 표준 체적 유량 그리고 E+E 열선 유량계, 유량 센서

 

모듈형의 유연하고 컴팩트한 인라인 질량유량계

 

<표-1. 측정방식에 따른 유량계의 분류>

체적 유량계	실제 측정식 (용량식)	자력식	회전자형
			피스톤형
			다이아프램형
		서보식 (Servo)
	추측식	차압식	오리피스형
			노즐형
			벤츄리형
		가변 면적식	플로트형
			피스톤형
		터빈식
		와류식
		초음파식
		전자식
질량 유량계	직접식	열선식  👈E+E 유량계
		코리올리식
		각운동량식
	간접식	밀도·체적유량²을 검출하는 유량계와 밀도계의 조합형
		체적유량을 검출하는 유량계와 밀도계의 조합형
		밀도·체적유량²를 검출하는 유량계와 체적유량을 검출하는 유량계의 조합형
		온도, 압력보정형 또는 온도보정형

 

측정계의 구조에 따른 구분: 움직이는 부품의 유무에 따라 분류

유량계는 내부에 움직이는 부품(가동부)이나 유체의 흐름을 방해하는 저항체의 유무에 따라 구조적으로도 분류됩니다.

 

<표-2.구조에 의한 유량계의 분류>

구조 분류			유량계 종류	특징
접촉식	가동부가 있음		-용적식 유량계 -터빈 유량계 -면적식 유량계	-고정확도(용적, 터빈) -직관부 불필요(용적식, 면적식) -가격이 저렴(면적식) -측정유체에 제약 -압력손실이 있음 -대유량 경유 고가
	가동부 무	장애물 유	-차압식 유량계 -와류 유량계 -열식 유량계(열선식) 👈E+E 유량계	-측정 대상 넓음 -비교적 가격 저렴 -압력 손실이 있음 -슬러리 유체 사용 불가
		장애물 무	-차압식 유량계 -전자석 유량계	-압력 손식이 적음 -슬러리 유체 사용 가능 -비교적 고가
비접촉식			-초음파 유량계 -전자석 유량계	-압력 손실이 없음 -측정대상 넓음 -파이프 영향이 큼

 

이 외에도 에너지원 관계에 따라 유량계를 분류할 수도 있습니다.

<표-3. 에너지원 관계에 의한 유량계의 분류>

	유체의 에너지를 이용	별도의 에너지를 이용
유량계 종류	-용적식 유량계 -터빈 유량계 -차압식 유량계 -와류 유량계 -면적식 유량계	-전자석 유량계 -초음파 유량계 -열식(열선식) 유량계 👈E+E 유량계
특징	-압력 손식, 수두 손실 발생 -전원 등의 에너지원이 불필요 -검출부가 유체와 접촉	-압력손실이 작음 -전원 등의 에너지원이 필요 -비접촉식의 검출

 

대표적인 질량 유량계 : 코리올리식 & 열식 

 

일반적으로 많이 사용되는 유량계는 부피 유량을 측정합니다. 하지만 이 부피 유량은 기체의 온도나 압력 변화에 따라 쉽게 달라집니다. 특히, 측정 대상이 압축성 유체, 즉 공기나 가스와 같은 기체라면 상황은 더 복잡해지죠.

예를 들어, 부피 유량만으로 실제 얼마나 많은 양의 기체가 흐르고 있는지를 정확히 파악하려면, 기체의 온도와 압력을 함께 측정해서 밀도를 계산한 후, 그 밀도에 다시 부피 유량을 곱해 질량 유량으로 환산해야 합니다.

게다가 고온이거나 고압인 환경에서는 압축계수라는 보정값까지 따로 적용해야 보다 정확한 값을 얻을 수 있죠. 

 

이러한 복잡한 계산 대신 질량 유량을 직접 측정할 수 있는 방식은 훨씬 효율적이고 실용적인 솔루션이 됩니다. 

질량 유량을 직접 측정하는 방식은 코리올리식과 E+E 센서와 같은 열선식 유량계가 있습니다.

 

🌍코리올리식 질량 유량계(Coriolis mass flowmeter)

코리올리 유량계는 진동하는 튜브 내 유체의 흐름에 의해 발생하는 코리올리 힘을 측정하여 질량 유량을 직접 계산합니다. 

(코리올리 힘: 지구와 같이 회전하고 있는 좌표계에서 수평적으로 움직이는 물체가 느끼는 겉보기 힘)

출처: https://climate.ncsu.edu/learn/

작동 원리

• 전자석을 이용해 U자형 튜브를 고유 진동수로 진동시키고, 그 튜브 안으로 유체가 흐르면 코리올리 힘이 발생해 진동 방향과 반대되는 비틀림(토크)이 생깁니다. 

→이 비틀림 각도를 측정해 질량 유량을 계산합니다.

출처: Bronkhorst

특징

• 온도, 압력, 밀도, 점도에 영향 없음
• 질량 유량뿐 아니라 유체의 밀도도 함께 측정 가능
• 유속 분포 영향 작아 직관부 불필요
• 상대적으로 고가
• 설치 공간이 커야함
• 진동에 민감

🔥열선식 질량 유량계(Hot-film mass flowmeter, Thermal mass flowmeter) 👈E+E 유량계

기체가 흐르면서 열선의 열을 빼앗아가고 이 열 손실량을 측정해 기체 유량을 정밀하게 파악하는 방식입니다.

특히 압축공기, HVAC, 반도체 산업 등에서 많이 사용됩니다.

열선식 질량 유량계 원리

원리 

• 센서 내부에는 열선과 주위 온도를 측정하는 온도 센서가 함께 설치되어 있습니다.
• 기체가 흐르면서 열선의 열을 빼앗아가고 이 열 손실이 발생합니다. 열선과 주변 온도 차이를 일정하게 유지하기 위해 보상 전류가 필요하게 되는데 이때 소비 전력을 계산하여 질량 유량을 측정합니다. 

E+E 열선식 유량계의 특징

• 표준 압력(1.01325 bar)으로 보정되어 추가 압력 보정 불필요
• 자동 온도 보정 기능 탑재→온도 영향 최소화
• 빠른 반응 속도
• 간편한 설치 방식 (인라인 소형)
• 극저온, 고온엔 사용이 어려움
• 와류가 있을 시 정확도에 영향을 미칠 수 있음

🎯코리올리식과 질량유량식 비교하기

항목	코리올리식	열선식 (E+E 센서 기준)
측정 원리	튜브 비틀림 (코리올리 힘)	히터 열 손실량
적용 유체	기체+액체 모두	기체 전용
정밀도	매우 높음	중간~높음
보정 필요	없음(온도, 압력 영향 없음)	표준 압력 보정 내
장점	밀도도 측정 가능, 직관부 불필요	더스트에 강함(높은 내구성) 소형, 설치 용이, 반응속도 빠름
단점	고가, 외부 진동에 민감	고온, 와류 있는 환경 제한적 사용

 

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모듈형의 유연하고 컴팩트한 인라인 질량유량계

 

유량계를 선택할 때 측정 원리와 특징뿐 아니라 설치 조건이나 환경, 유체 특성에 따라서도 선택 기준이 달라집니다. 

유량계 구매 전 반드시 확인해야 할 7가지 항목을 정리해 봤습니다.

유량계(유량 센서) 구매 프로세스

 

1. 사용 목적을 먼저 명확히! 

 계량용(에너지 관리, 비용 계산), 감시용, 공정 제어용?

2. 유체의 종류와 특성을 파악하세요. 

 유체의 종류가 가스인지, 액체인지, 또는 고형물인지 우선 파악. 다음은 유체의 특성인 점도, 전도성, 밀도 및 부식성 유무 등을 알아야 함→센서 재질, 코팅, 보호등급 등이 결

3. 유량계가 설치될 환경이나 사용조건을 조사해야 합니다. 

 유체의 온도, 압력, 기타 유량 범위 등이 선정될 유량계와 맞는지 확인해야 하고 설치 장소에 따라 습도, 온도 및 기타 부식성이 유발되는 공간인지, 먼지가 발생하는 공간인지 등에 따라 유량계의 재질, 표면의 케이스나 하우징의 보호규격 등이 결정됨

4. 파이프 조건과 배관 구조를 점검하세요. 

 파이프의 직관거리가 유량계에 맞게 확보되는지, 측정정도에 영향을 미치는 맥동의 유무, 밸브 등 유량계 주변에 설치될 다른 계기 및 기기 등의 위치가 유량계에 미치는 영향 등을 면밀히 검토. 전원이 AC인지 DC인지 파악

5. 출력 신호 방식 확인: 아날로그? 디지털? 

아날로그(전류, 전압)인지 디지털인지. 

6. 설치와 유지보수는 쉬운 가요? 

7. 예산과 경제성 고려

 

✅유량계 선택 시 고려 요소

항목	설명
측정 목적	유체 계량용인지, 감시용인지, 공정 제어용인지
유체 종류	기체/액체/슬러리 등
온도, 압력 조건	고온, 고압, 부식성 환경 여부
배관 조건	직관 거리, 유속 분포, 맥동 여부
출력 신호	아날로그 (전류 or 전압) / 디지털
전원 환경	AC, DC 여부

 

📌마무리

유량계 선택은 유량계별 특징뿐만 아니라 설치 환경, 유체 특성, 유지 보수성, 예산까지 모두 고려해 결정해야 합니다.

어떤 유량계를 선택할지 고민하고 계시다면 🔗홈페이지 문의 또는 아래 연락처를 통해 E+E로 연락 주세요. 

유량 센서 전문가가 고객님의 설치 환경에 적합한 유량 센서를 찾아 드리겠습니다. 

☎️전화 문의: 031-8065-6230

📤메일 문의: info.kr@epluse.com

 

🔖참고 문헌: 압력센서, 유량센서, 레벨센서의 기본 원리, 정용택 지음