온도 측정 방법 Thermistor - 원리

저는 온도 측정에서 TH( Thermistor )의 원리와 구성에 대해 정리하려고 한다. TH는 열에 의해 저항이 바뀌는 저항기로, Thermal(열) + Resistor(저항기)에서 유래한 이름이다. 구체적으로는 써미스터가 온도에 따라 저항이 변하는 소자이며, TH 안에는 NTC( 음의 온도 계수 )와 PTC( 양의 온도 계수 )로 나뉜다. NTC는 온도가 올라가면 저항이 감소하고, PTC는 온도가 올라가면 저항이 증가하는 특징을 가진다. 이 두 유형 모두 전압 분배의 원리를 통해 온도를 측정하는 방식으로 응용된다. 두 저항 중 하나로서 변하는 임피던스 값을 이용해 나머지 고정 저항과의 비율로 전체 회로의 전압을 얻고, 이 전압으로 온도를 추정하는 방식이다. 일반적으로 PTC를 예시로 설명하는 경우가 많기에, 온도가 상승하면 R Thermistor도 상승하고 V Temp도 상승하는 관계를 기준으로 이해한다. V Temp에 대응하는 온도 값을 매핑하기 위해 많은 제조사에서 데이터시트에 R–T 표를 제공한다. 이 표에는 특정 온도에서의 저항 값이 명시되어 있어 이를 바탕으로 간단히 온도를 읽어들일 수 있다.

또한 온도와 전압의 관계를 더 부드럽게 다루려면 2차 또는 3차 방정식으로 근사해 매끄러운 곡선 그래프로 표현하는 방법이 있다. 세부적으로는 온도 변화에 따라 저항이 변화하는 특성 곡선을 이용해, 측정된 V Temp를 R 로 환산하고 다시 보정하는 절차를 거친다. 결과적으로 데이터시트의 표 값과 함께 이러한 보정식이 함께 사용되면, 측정 회로의 구성에서 얻은 전압으로 온도를 비교적 정확하게 추정할 수 있다. TH의 응용은 냉각 및 난방 시스템의 제어, 모니터링 인터페이스, 전자 기기의 안전 시스템 등 다양한 분야에서 쓰이며, 설계 초기에는 어떤 유형의 TH를 사용할지, 어떤 범위의 온도에서 어떤 정확도를 목표로 할지에 따라 NTC 또는 PTC 중 적합한 유형을 선택하게 된다. 이때 데이터시트의 온도별 저항 수치와 보정식의 차이를 충분히 이해하고 설계에 반영하는 것이 중요하다.