터널멸균기 건열멸균기 OQ PQ에 사용하는 고온용 TC센서

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터널멸균기 건열멸균기 OQ PQ에 사용하는 고온용 TC센서

지캣담당자 2022. 10. 27. 10:53

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TC 센서는 **Thermocouple Sensor (열전대 센서)**를 말해. 온도를 측정하는 센서 중에서 가장 널리 쓰이고, 특히 고온 환경에서 강력한 성능을 보여주는 센서.

🔥 고온용 TC 센서 (Thermocouple Sensor)

📌 기본 원리

두 가지 다른 금속을 접합하면, **온도 차이에 의해 전압(기전력)**이 발생함.
이 전압을 측정해서 온도를 계산하는 원리.
세컨드 로우 방식이 아니라 직접 온도 반응하기 때문에 반응 속도도 빠름.

🧪 고온용 TC 센서의 특징

특징설명

고온 측정	수백도에서 수천 도(최대 2,300°C)까지 측정 가능
견고함	진동, 열, 압력에 강함
빠른 반응 속도	온도 변화에 민감하게 반응
단순한 구조	유지보수가 쉬움
경제성	고온 측정 장비 중에서는 비교적 저렴

🔧 종류별 측정 온도 범위 (대표적인 고온용 타입)

종류구성 금속사용 온도 범위특징

Type K	Chromel – Alumel	-200 ~ 1,260°C	가장 널리 사용됨, 고온에 강함
Type N	Nicrosil – Nisil	-200 ~ 1,300°C	Type K보다 산화에 더 강함
Type R/S	Pt-Rh / Pt	0 ~ 1,600°C	고정밀, 고온 측정 (산업/의료용)
Type B	Pt-Rh (30%/6%)	0 ~ 1,800°C	최고온도 측정에 적합
Type C	W-Re (Tungsten-Rhenium)	0 ~ 2,300°C	진공/우주산업, 초고온 전용

🛠️ 사용되는 분야

산업로, 용광로 온도 측정
반도체 및 금속 가공 산업
항공우주, 원자력 발전소
의약품 열처리, 멸균기, 오토클레이브
배기가스 측정, 터빈 엔진 내부

📎 센서 보호 & 설치 팁

보호관 (Protection Tube) 사용: 세라믹, 금속 등으로 TC 센서를 보호
보정선 사용: 열전대와 동일한 금속 성질을 가진 보정선을 사용해야 오차 없음
차폐 또는 접지 여부: 외부 전자기 간섭이 있을 경우 차폐형 열전대 사용

**건열멸균기(Dry Heat Sterilizer)**에 사용되는 **T타입 열전대 센서 (Type T Thermocouple)**

고온용 센서 중에서도 정확도와 안정성이 중요한 멸균기에 적합한 타입.

🌡️ Type T 열전대 (Thermocouple)

📌 구성 금속

+극 (양극): 구리(Copper, Cu)
–극 (음극): 콘스탄탄(Constantan, Cu-Ni 합금)

📌 사용 온도 범위

정확도 기준 범위: -200°C ~ 370°C
권장 사용 범위: 0°C ~ 350°C

✅ 건열멸균기(일반적으로 160°C ~ 180°C 작동)에서 사용하기 적절한 범위에 속함

✅ Type T의 특징

특징설명

고정도	낮은 온도에서 정확도 매우 높음 (±0.5°C 수준)
뛰어난 안정성	장시간 고온에서도 드리프트(신호 변화)가 적음
습기에 강함	내산화성 우수, 습한 환경에서도 견딤
구성 금속이 저렴함	경제적인 선택지

🔬 건열멸균기에서의 활용

사용 목적

멸균기의 균일성 확인 (온도 맵핑)
온도 센서 검증 (참조 센서)
PQ 수행 시 핵심 데이터 수집용

사용 방식

센서를 제품 내 위치 또는 챔버 내 대표 지점에 설치
일반적으로 5~9개 이상의 센서로 공간 전반의 온도 분포를 모니터링함
데이터 로거나 열전대 리더기와 연결해서 실시간 측정

🛠️ 구성 예시 (건열멸균기용)

구성설명

센서 타입	Type T 열전대, 노출형 또는 슬리브형
케이블	T타입 전용 보정선 (구리-콘스탄탄)
커넥터	미니 플러그 or 표준 플러그 (색상: 청색)
기록 장치	데이터 로거 (예: Ellab, Kaye, Vaisala 등)

🧪 정확도 및 오차

구분표준 정확도 (ANSI MC96.1 기준)

Type T

±1.0°C 또는 ±0.75% (더 큰 값 적용)

예: 180°C에서 허용 오차는 약 ±1.35°C 정도

📌 왜 건열멸균기에 Type T를 쓰는가?

**멸균 온도 범위(160~180°C)**에 정확하게 맞는 온도 범위
장시간 사용해도 열 변화에 따른 오차 적음
미세 온도차 감지 가능 → 챔버 내 균일성 평가에 적합
비교적 저렴하고, 내열성/내산화성 좋음

📍 온도 맵핑이란?

건열멸균기 내부의 온도 분포가 일정하고 균일한지 확인하는 과정.
멸균의 유효성 확보 및 냉점(Coldest spot) 위치 파악이 핵심 목적이야.

✅ 온도 맵핑 절차 (Temperature Mapping Procedure)

1. 사전 준비

멸균기 내부 완전 비움 상태 또는 실제 로딩 상태에서 수행
사용될 센서 수 결정 (일반적으로 9~15개)
정기검교정된 TC 센서 및 데이터 로거 준비

구역센서 배치 권장

상단	3개 이상
중간	3개 이상
하단	3개 이상
중심 또는 냉점 예상 위치	1개 이상 추가

2. 센서 설치 방법

📌 센서 고정 위치

선반 위 또는 내부 트레이에 직접 부착
제품 내부 중심부에 설치 (로딩 상태일 경우)
중앙, 사각형 네 귀퉁이, 선반별 위치 등 고르게 분산

📌 센서 고정 방식

내열 실리콘 테이프, 고정 클립, 세라믹 홀더 사용
문에 닿지 않도록, 팬이나 히터 근처는 피함

📌 주의 사항

센서가 부유되지 않도록, 고정 필수
TC 센서 리드선이 문틈에 눌리지 않도록 주의

3. 맵핑 실행

멸균 사이클 시작 전 센서 초기화 및 로깅 시작
일반적으로 다음 3단계 구간에서 온도 모니터링
- 예열 (Heating phase)
- 멸균 유지 (Dwell phase: 예 160°C에서 2시간)
- 냉각 (Cooling phase)
1초~1분 간격으로 측정 데이터 기록 (권장: 10초 간격)

4. 결과 분석

온도 분포 균일성 확인
- 유지 시간 동안 ±2.0°C 이내인지 확인 (GMP 기준)
최저 온도 지점(Cool Spot) 확인 → 실제 검증 대상
시간에 따른 안정성, 빠른 승온/냉각 여부 체크

5. 리포트 작성

센서 위치 다이어그램
Raw Data (CSV or PDF 로그)
평균온도, 표준편차, 최대/최소값, 냉점 위치
판정 결과 및 맵핑 유효성 판정

🧪 참고 사항

조건기준 (일반적)

온도 허용 편차	±2.0°C 이내
멸균 유지 시간	160°C 기준 120분 (예시)
냉점 확인	멸균 판정 시 해당 지점 기준 적용

🛠️ 추천 장비

항목제품 예시

TC 센서	Type T 열전대 (Ø0.5~1mm)
데이터 로거	Ellab, Kaye, Vaisala (고온 전용)
분석 소프트웨어	ValSuite, Kaye Validator 등

🧪 1. 기본 개념 비교

구분TC 센서 (Thermocouple)RTD 센서 (Resistance Temperature Detector)

측정 원리	두 금속의 접합점에서 기전력(전압) 발생 → 온도 계산	온도에 따른 금속의 전기저항 변화 측정
출력 방식	전압 (mV 단위)	저항 (Ω 단위)
구성 소재	서로 다른 금속 2종	백금(Pt100, Pt1000), 니켈 등
대표 모델	Type K, T, J, N, R, S 등	Pt100, Pt1000 등

🧭 2. 성능 비교

항목TC 센서RTD 센서

측정 온도 범위	매우 넓음 (-200 ~ +2300°C 가능)	중온범위 적합 (-200 ~ +650°C)
정확도	중간 (±1~2°C 또는 ±0.75%)	높음 (±0.1~0.3°C 수준)
응답 속도	빠름	느림(상대적)
반복성/안정성	장기적 드리프트 있음	매우 안정적, 반복성 우수
선 길이 오차	길어질수록 오차↑ (보정선 필요)	영향 적음 (선 저항 보정 가능)
내구성	고온/충격/진동에 강함	기계적 충격에 약함
가격	저렴	상대적으로 비쌈

🧰 3. 용도 및 적용 분야

적용 분야TC 센서RTD 센서

초고온 공정	용광로, 소결로, 항공 엔진	❌ 적합하지 않음
중온 정밀 측정	의약품, 제약 설비, 환경 챔버	RTD 적합 (GMP/GLP에 최적)
산업 플랜트	배기 온도, 화염 감지 등	고온 환경 → TC 유리
멸균기/오토클레이브	주로 Type T TC 사용	RTD도 사용 가능 (고정도 필요 시)

📌 한눈에 요약

기준TC 센서RTD 센서

🔥 고온에 강한가?	✅ 매우 강함 (2300°C까지)	❌ 650°C 제한
🎯 정확도가 높은가?	❌ 중간 수준	✅ 매우 정밀
⏱️ 반응 속도 빠른가?	✅ 빠름	❌ 상대적 느림
💰 가격은?	✅ 저렴	❌ 비쌈
⚖️ 장기 안정성은?	❌ 드리프트 있음	✅ 우수함

✅ 선택 팁!

사용 조건추천 센서

정밀 측정, 반복성 중요	👉 RTD 센서 (예: Pt100)
고온, 빠른 반응, 내구성	👉 TC 센서 (예: Type K, T)
GMP 환경 (밸리데이션, PQ 등)	👉 RTD + TC 병용 가능 (RTD는 기준센서로 사용)

🔧 1. RTD + TC 병행 사용 구성 예시

📌 사용 목적

RTD는 기준 센서로 사용 → 높은 정확도 보장
TC 센서는 공간 분포 측정용 → 다점 온도 맵핑

📦 적용 사례: 건열멸균기 온도 맵핑 (PQ)

위치센서 종류설명

중앙 (기준점)	RTD (Pt100)	기준 온도 측정용 (Master Sensor)
챔버 내부 분산 위치	TC (Type T)	다지점 맵핑용 센서 (9~15개)
외부 데이터 로거	RTD/TC 동시 지원 장비	RTD 1ch + TC 다수ch 입력 가능

🔄 RTD 센서로 TC의 측정값을 검증/보정하거나,
📈 RTD 기준값과 TC 센서 값 비교 분석 후 Report 작성

🧪 2. 센서 교정(Calibration) 방법 차이

🔍 RTD 센서 교정

항목내용

교정 방식	고정밀 기준 온도계와 비교 (Dry-block 또는 유체 욕조 사용)
주요 포인트	저항값(Ω) → 온도로 환산 / 1~3점 교정
표준기	SPRT(Standard Platinum Resistance Thermometer) 또는 고정밀 Pt100
오차 수준	±0.05°C ~ ±0.1°C 수준

✅ GMP/GLP 준수 환경에서 기준 센서로 널리 사용됨

🔥 TC 센서 교정

항목내용

교정 방식	기준 열전대 또는 기준 온도계와 mV 신호 비교
주요 포인트	TC 타입별 선형 보정 / 냉접점 보정 필요
교정 장비	Dry-well, 기준 열전대, 정밀 mV 측정기
보정선 필수	센서부터 로거까지 동일 금속 보정선 사용 필요

❗ TC는 환경에 따라 드리프트 크므로, 사용 전/후 정기적 교정 권장

⚖️ 요약 비교표

항목RTD 센서TC 센서

정확도	매우 높음 (±0.1°C 이내 가능)	중간 수준 (±1~2°C)
교정 난이도	비교적 쉬움	냉접점·mV 교정 필요
표준기 비용	고가 (SPRT 등)	상대적으로 저렴
장기 안정성	우수	드리프트 발생 가능