제조사 보정상수에 기인한 열유속계의 측정 오차

Measurement Bias of Heat Flux Gauge based on Calibration Constant supported by Manufacturer

본 연구는 Schmidt-Boelter형 열유속계의 측정 불확실도를 정량화하기 위한 기초연구로서 제조사에서 제공되는 보정상수의 측정오차를 평가하였다. 보정실험은 미국립표준기술원(NIST) 화재연구부의 2000 W급 할로겐-텅스텐 램프를 열원으로 적용한 열유속계 보정장치를 이용하였으며 동일 열유속 조건들에 대해 보정대상 열유속계와 표준열유 속계를 비교하여 보정상수를 얻었다. 3개 제조사의 열유속계에 대한 보정실험 결과를 제조사의 보정상수와 비교하였다. 열유속계의 출력신호의 섭동값은 1 ․ 를 넘지 않았으며 보정실험결과와 제조사의 보정상수의 상대오차는 1.5% ~ 14.3%까지 차이를 보였다. 본 연구는 정확한 열유속을 측정하기 위해 지속적이고 주기적인 보정과정이 필요함을 보여준다.

As a preliminary study to quantify the measurement uncertainty of the Schmidt-Boelter type heat flux gauge, the present study has been conducted to evaluate the measurement error due to the calibration constant supported by manufacturer. Calibrations of heat flux gauges are performed at NIST Fire Research Division using a calibration facility with heat source of a 2000 W halogen-tungsten filament lamp and the calibration constant is obtained by comparing the response of the reference and a standard heat flux gauge at the same irradiance conditions. Calibration for heat flux gauges made by three different manufacturers is compared with their factory calibration constant. Relative error due to fluctuation of output signal from heat flux gauges does not exceed 1% of the mean value and the relative error between calibration of this study and factory calibration constant ranged from 1.5% to 14.3%. The present study shows that a continuous and periodic calibration is necessary for accurate heat flux measurement.