Pt100 Pt1000 차이와 RTD 온도 센서 결선(2선/3선/4선) 완벽 가이드

안녕하세요, 센서 전문 기업 이플러스이일렉트로닉코리아입니다.

 

산업 현장에서 온도 제어 설비 관련 가장 많이 접하는 키워드가 바로 Pt100과 Pt1000입니다.

하지만 단순히 저항값 차이로만 알고 계신다면, 실제 배선 거리나 노이즈 환경에서 발생하는 측정 오차를 해결하기 어렵습니다.

 

오늘은 Pt100, Pt1000 차이부터 실무자분들이 가장 궁금해하는 2선·3선식 결선 원리, 그리고 자기 가열(Self-Heating)오차까지 상세히 파헤쳐 보겠습니다.

 

🎞️"선 연결만 바꿨는데 온도가 달라진다?"

이론을 보기 전, 아래 쇼츠 영상을 통해 RTD Pt100 온도 센서 결선 방식(2선/3선/4선)에 따라 실제 측정값이 어떻게 변하는지 확인해 보세요.

Pt100 온도 센서 2선 3선 4선 결선 방법

 

1. 저항식 온도 센서의 분류

온도를 저항값의 변화로 측정하는 센서는 크게 재료에 따라 서미스터(세라믹)와 RTD(Resistance Temperature Detector, 금속)로 나뉩니다.

금속 재료를 이용한 RTD 센서는 매우 넓은 온도 영역에서 우수한 정밀도로 온도 측정이 가능하며,

백금, 니켈, 구리, 텅스텐 등이 사용됩니다.

 

2. Pt100 vs Pt1000 차이: 핵심 비교

Pt100과 Pt1000이라는 이름은 센서의 핵심 재료와 기준 저항값에서 따온 것입니다.

 

• Pt=Platinum (백금) : RTD 센서의 핵심 재료인 백금을 의미합니다. 백금은 정밀도, 안정성, 반응 시간 등에서 매우 우수한 특성을 가지고 있어 가장 널리 사용됩니다.
• 100/1000=저항값: 0℃일 때의 저항값을 의미합니다.

      -Pt100: 0℃에서 저항값이 100Ω

      -Pt1000: 0℃에서 저항값이 1000 Ω

재료	온도계수(/K)	저항값(@0℃ 기준)	허용오차(측정온도, ℃)
Pt	0.003750	1000Ω	±0.2% (-200~800)
	0.003850	1000Ω	±0.1% (-200~800)
	0.003850	100Ω	±0.2% (-200~800)
	0.003910	100Ω	±0.5% (-200~800)
	0.003920	100Ω	±0.1%
	0.003926	100Ω	±0.5%

 

3. 왜 다른 금속보다 '백금'인가? 

RTD에는 니켈, 구리 등도 사용되지만 백금이 표준이 된 이유는 다음과 같습니다.

 

• 우수한 선형성: 온도 변화에 따른 저항 변화가 매우 직선적이어서 온도 역추정이 용이합니다.
• 물리적 안정성: 고온 영역에서도 산화에 강하며 정밀도가 뛰어납니다.
• 온도 계수(α): 백금의 순도가 높을수록 온도 계수(α)가 커지며 측정 정밀도가 높아집니다. 일반적으로 0.00385 / K (DIN 표준)가 가장 많이 쓰입니다.

RTD 온도 센서 재료별 온도에 따른 저항 변화 출처: Kako, Salim. (2023). A Comparative Study about Accuracy Levels of Resistance Temperature Detectors RTDs Composed of Platinum, Copper, and Nickel. Al-Nahrain Journal for Engineering Sciences. 26. 216-225. 10.29194/NJES.26030216.

4. 측정의 적: '자기 가열'과 '리드선 저항'

정밀한 계측을 위해서는 다음 두 가지 오차 요인을 관리해야 합니다.

• 자기 가열(Self-Heating): RTD는 외부 전원을 인가해야 하는 수동형 소자입니다. 전류가 흐르면 내부 열이 발생해 약 1℃ 정도의 오차가 생길 수 있으므로, 매우 작은 전류를 흘려야 합니다.
• 리드선 저항: 센서 신호선 자체에 저항이 존재하면 측정값에 더해져 오차가 발생합니다.

5. 거리와 환경에 따른 결선 방식 (2,3,4선식)

영상에서 확인했듯이 결선 방식 선택은 데이터 신뢰도와 직결됩니다.

• 2선식: 리드선 저항이 그대로 측정값에 합산됩니다. 센서와 장비가 가까울 때만 가능합니다.
• 3선식: 산업에서 가장 많이 사용되는 방식으로 한 쌍의 선 저항을 측정해 오차를 보상합니다. 배선 길이가 10ft(약 3m)이상일 때 권장됩니다.
• 4선식: 가장 정밀한 방법으로, 한 쌍으로 전류를 흘리고 한 쌍은 전압을 측정해서 선 저항 영향을 완벽히 제거합니다.

 

6. RTD 국제 표준 규격

백금 RTD 센서는 제조 국가와 백금 순도에 따라 크게 세 가지 규격이 인정을 받습니다.

• DIN 43760/IEC 60751 (유럽 표준): 산업 현장에서 가장 널리 쓰이는 표준. 온도 계수( α) 0.003850을 따르며, 우리가 흔히 말하는 Class A,B 등급이 이 규격에서 정의됨.
• 미국 규격 (ASTM E1137): 북미 지역 장비에서 주로 발견. 온도 계수가 0.003902 또는 0.003911로 유럽 표준보다 높음. 백금 순도가 다르기 때문에 유럽 표준 센서와 혼용하면 큰 오차가 발생하므로 주의해야 함.
• ITS-90 (국제 온도 척도 1990): 현존하는 가장 정교한 온도 눈금 표준. 단순한 선형 계산을 넘어 저항비(W)를 이용한 고차 다항식을 적용. 주로 연구소나 국가 공인 교정 기관의 기준 장비에 사용됨. 

규격	국가	온도 계수	A	B	C (0℃ 이하의 온도에 대해서만 해당, 0℃ 이상에서는 C=0.0)
DIN 43760/IEC 60751	유럽 표준	0.003850	3.9080*10⁻³	-5.8019*10⁻⁷	-4.2735*10⁻¹²
ASTM E1137	미국	0.003911 0.003902	3.9692*10⁻³	-5.8495*10⁻⁷	-4.2325*10⁻¹²
ITS-90	국제	0.003926	3.9848*10⁻³	-5.870*10⁻⁷	-4.0000*10⁻¹²

7. IEC 60751 정밀도 등급: Class A vs Class B, 무엇을 쓸 것인가? 

실무에서 가장 고민되는 등급 선택입니다. IEC 60751 표준은 온도(t)에 따라 허용 오차가 변하는 공식을 제공합니다.

• Class A: ±(0.15+0.002*｜t｜)
• Class B: ±(0.3+0.005*｜t｜)

중요한 점은 온도가 0℃에서 멀어질수록 오차 범위도 선형적으로 늘어난다는 것입니다. 

예를 들어 Class A 센서로 200℃를 측정하면, 0.15+(0.002*200)=0.55로 ±0.55℃까지 오차가 발생할 수 있습니다.

 

• Class B 추천: 일반적인 보일러, 공조 설비(HVAC), 단순 모니터링 환경
• Class A 추천: 제약, 식품, 반도체 등 미세한 온도 차이가 품질에 직결되는 고정밀 공정

 

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정확한 계측은 규격의 이해에서 시작됩니다.

단순히 온도만 재는 것이 아니라, 어떤 표준 규격을 따르는지, 결선 방식은 적절한지를 고려해야 공정의 신뢰성을 확보할 수 있습니다.

 

E+E Elektronik은 국제 표준을 준수하는 고정밀 온도 센서 솔루션을 공급합니다. 기술 상담이 필요하시면 언제든 문의해 주세요.

 

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｜현장에서 바로 쓰는 Pt100/Pt1000 저항 - 온도 환산표가 필요하신가요? 

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산업용 온도 센서에 대해 더 깊이 이해하고 싶다면 아래 시리즈 글도 함께 참고해 보세요.

 

👉Active vs Passive 온도 센서 차이

👉 산업용 온도 센서 총정리

👉 Thermistor 원리와 NTC 10K 의미

 

｜참고 문헌

최신온도센서 기술동향, 정용택 지음

Kako, Salim. (2023). A Comparative Study about Accuracy Levels of Resistance Temperature Detectors RTDs Composed of Platinum, Copper, and Nickel. Al-Nahrain Journal for Engineering Sciences. 26. 216-225. 10.29194/NJES.26030216.