YoutubePT100 저항표와 온도 환산 방법, PT1000과의 차이
요약
PT100 저항표는 백금 측온저항체 PT100이 온도마다 몇 Ω을 가리키는지 정리한 표이며, PT100은 0℃에서 100.00Ω이 되는 백금 온도센서입니다.
저항값을 온도로 바꾸는 기준은 국제 규격 IEC 60751에 정해져 있어서 제조사가 달라도 같은 표와 공식을 씁니다.
이 글에서는 -200~850℃ 주요 온도의 저항값 표, Callendar–Van Dusen 식으로 저항을 온도로 바꾸는 계산, Class A(0℃에서 ±0.15℃)·Class B(0℃에서 ±0.3℃) 허용오차, 2선·3선·4선 결선에 따른 오차를 정리합니다.
PT1000은 0℃에서 1000Ω으로 저항값이 PT100의 10배라서 배선 저항의 영향이 1/10로 줄어듭니다.
현장에서 PT100 센서를 점검하다 보면 멀티미터에 109.7Ω이 찍혔을 때 지금 몇 ℃인지 바로 알고 싶을 때가 많습니다. 반대로, 모니터링 화면은 25℃를 가리키는데 기준 온도계는 23℃를 가리켜서 센서가 고장 난 것인지 배선 문제인지 가려내야 할 때도 있습니다.
이런 판단에는 세 가지가 필요합니다. 온도별 표준 저항값, 저항값을 온도로 바꾸는 공식, 그리고 센서 등급과 결선 방식에 따라 정상으로 볼 수 있는 오차 범위입니다. 이 세 가지를 알면 센서를 떼어 교정실로 보내기 전에 현장에서 먼저 원인을 좁힐 수 있습니다.
1. PT100이란?
PT100은 백금(Pt) 저항체를 쓰는 측온저항체(RTD, Resistance Temperature Detector)로, 0℃에서 저항이 100Ω인 센서입니다. 이름의 "Pt"는 백금, "100"은 0℃ 기준 저항값을 뜻합니다. 같은 방식으로 0℃에서 1000Ω이면 PT1000입니다.
백금은 온도가 오르면 저항이 거의 일정한 비율로 늘어나고, 화학적으로 안정해서 오래 써도 특성이 잘 변하지 않습니다. 그래서 PT100은 제약 창고, 냉장·냉동 설비, 공정 배관처럼 정확한 기록이 필요한 곳에서 많이 씁니다. 저항이 변하는 물리적 원리는 RTD 원리 글에서 자세히 다룹니다.
2. PT100 저항표 (온도별 저항값)
아래 표는 IEC 60751의 기준 계수로 계산한 PT100 표준 저항값입니다. PT1000의 저항값은 같은 온도에서 PT100 값에 10을 곱하면 됩니다. 온도 범위는 IEC 60751이 다루는 -200~850℃ 안에서 현장에서 자주 쓰는 지점을 골랐습니다.
| 온도(℃) | PT100 저항(Ω) | PT1000 저항(Ω) | 주로 쓰는 곳 |
|---|---|---|---|
| -200 | 18.52 | 185.2 | 액체질소 근처 극저온 |
| -100 | 60.26 | 602.6 | 초저온 보관 |
| -50 | 80.31 | 803.1 | 급속 냉동 |
| -40 | 84.27 | 842.7 | 냉동 창고 |
| -20 | 92.16 | 921.6 | 냉동 보관 |
| -10 | 96.09 | 960.9 | 냉동 차량 |
| 0 | 100.00 | 1000.0 | 기준점(얼음점) |
| 10 | 103.90 | 1039.0 | 냉장 보관 |
| 20 | 107.79 | 1077.9 | 실온 |
| 25 | 109.73 | 1097.3 | 실온 보관 상한 부근 |
| 30 | 111.67 | 1116.7 | 창고 하절기 |
| 37 | 114.38 | 1143.8 | 배양기·인큐베이터 |
| 50 | 119.40 | 1194.0 | 온수·공정수 |
| 80 | 130.90 | 1309.0 | 열교환기 |
| 100 | 138.51 | 1385.1 | 기준점(끓는점) |
| 121 | 146.44 | 1464.4 | 고압증기멸균기 |
| 150 | 157.33 | 1573.3 | 건조기 |
| 200 | 175.86 | 1758.6 | 건열멸균·오븐 |
| 300 | 212.05 | 2120.5 | 열처리 공정 |
| 400 | 247.09 | 2470.9 | 고온 배관 |
| 500 | 280.98 | 2809.8 | 고온 공정 |
표를 보면 0~100℃ 사이에서 PT100 저항은 1℃당 약 0.385Ω씩 늘어납니다. 측정값이 0.1Ω만 틀어져도 약 0.26℃ 차이가 나므로, PT100 측정에서는 작은 저항 오차도 중요합니다.
3. PT100 저항을 온도로 바꾸는 공식은?
3-1. Callendar–Van Dusen 식 (온도 → 저항)
IEC 60751은 백금 측온저항체의 온도와 저항의 관계를 Callendar–Van Dusen 식으로 정합니다. 0℃ 이상과 0℃ 미만에서 식의 모양이 조금 다릅니다.
- 0℃ 이상 : R(t) = R0 × (1 + A·t + B·t²)
- 0℃ 미만 : R(t) = R0 × [1 + A·t + B·t² + C·(t − 100)·t³]
| 기호 | 값 | 뜻 |
|---|---|---|
| R0 | 100Ω (PT1000은 1000Ω) | 0℃에서의 저항 |
| A | 3.9083 × 10⁻³ ℃⁻¹ | 1차 계수 |
| B | -5.775 × 10⁻⁷ ℃⁻² | 2차 계수 (곡선 보정) |
| C | -4.183 × 10⁻¹² ℃⁻⁴ | 0℃ 미만에서만 쓰는 계수 |
3-2. 역산 공식 (저항 → 온도, 0℃ 이상)
0℃ 이상에서는 2차 방정식이므로 근의 공식으로 바로 풀 수 있습니다.
t = [ −A + √( A² − 4B·(1 − R/R0) ) ] ÷ (2B)
0℃ 미만은 C 항 때문에 한 번에 풀리지 않습니다. 이때는 저항표에서 가까운 두 점 사이를 비례로 나누거나(보간), 계산기·프로그램에서 반복 계산으로 구합니다. 1℃ 간격 표를 쓰면 보간 오차는 실무에서 무시할 만큼 작습니다.
3-3. 직선 근사식과 그 오차
간단히 t ≈ (R − 100) ÷ 0.385 로 계산하는 방법도 많이 씁니다. 0.385는 0~100℃ 사이 평균 기울기(α = 0.00385)에서 나온 값입니다. 이 직선 근사식은 0℃와 100℃에서는 맞지만, 그 사이와 바깥에서는 곡선과 차이가 납니다.
4. PT100 온도 환산 계산 예시
예시 1. PT100 저항이 110.00Ω일 때 온도는?
R/R0 = 110.00 ÷ 100 = 1.1 이므로 1 − R/R0 = −0.1 입니다.
A² = (3.9083 × 10⁻³)² = 1.52748 × 10⁻⁵
4B·(1 − R/R0) = 4 × (−5.775 × 10⁻⁷) × (−0.1) = 2.31 × 10⁻⁷
√(1.52748 × 10⁻⁵ − 2.31 × 10⁻⁷) = √(1.50438 × 10⁻⁵) = 3.87863 × 10⁻³
t = (−3.9083 × 10⁻³ + 3.87863 × 10⁻³) ÷ (2 × −5.775 × 10⁻⁷) = (−2.967 × 10⁻⁵) ÷ (−1.155 × 10⁻⁶) ≈ 25.68℃
예시 2. 같은 값을 직선 근사식으로 계산하면?
t ≈ (110.00 − 100) ÷ 0.385 = 25.97℃ 입니다. 정식 공식보다 약 0.29℃ 높게 나옵니다. Class A 센서의 25℃ 허용오차가 ±0.20℃ 이므로, 직선 근사식만으로는 센서 등급보다 큰 계산 오차가 생길 수 있습니다. 기록이 중요한 현장에서는 Callendar–Van Dusen 식이나 표를 쓰는 것이 맞습니다.
예시 3. PT1000 저항이 921.6Ω일 때 온도는?
PT1000 값을 10으로 나누면 92.16Ω이고, 저항표에서 92.16Ω은 -20℃입니다. PT1000도 계수는 같으므로 R0만 1000Ω으로 바꾸면 같은 공식과 표를 그대로 씁니다.
5. PT100과 PT1000의 차이는?
PT100과 PT1000은 재질과 온도 특성 곡선이 같고, 0℃ 기준 저항만 10배 차이 납니다. 저항이 크면 1℃당 저항 변화도 10배 커져서 배선 저항이나 접촉 저항의 영향이 상대적으로 작아집니다. 두 센서의 위치를 다른 온도센서와 함께 비교한 내용은 온도센서 종류와 비교 분석 글을 참고하면 됩니다.
| 항목 | PT100 | PT1000 |
|---|---|---|
| 0℃ 저항 | 100Ω | 1000Ω |
| 0~100℃ 평균 감도 | 약 0.385Ω/℃ | 약 3.85Ω/℃ |
| 배선 저항 영향 | 큼 (3선·4선 권장) | PT100의 약 1/10 (짧은 거리는 2선도 가능) |
| 자기 발열 | 측정 전류가 상대적으로 커서 신경 써야 함 | 작은 전류로 측정할 수 있어 유리 |
| 주 사용처 | 공정 계장, 변환기·PLC 입력 | 저전력 무선 센서, 공조·HVAC, 배터리 기기 |
| 호환성 | 대부분의 온도 변환기가 지원 | 입력기기가 PT1000을 지원하는지 확인 필요 |
가장 흔한 실수는 PT1000 센서를 PT100 입력으로 설정하는 경우입니다. 이때 0℃의 1000Ω을 PT100 기준으로 읽으면 표 범위를 크게 벗어나 측정 범위 초과나 비정상적인 고온으로 표시됩니다. 센서 교체 후 값이 이상하면 입력 설정부터 확인합니다.
6. PT100 Class A·B 허용오차는 얼마일까?
IEC 60751은 측온저항체의 허용오차를 등급(Class)으로 나눕니다. 허용오차는 고정값이 아니라 온도의 절댓값 |t|에 비례해 커지는 식으로 정해져 있어서, 고온일수록 허용 범위가 넓어집니다.
| 등급 | 허용오차 식(℃) | 0℃ | 50℃ | 100℃ | 200℃ |
|---|---|---|---|---|---|
| Class AA | ±(0.1 + 0.0017|t|) | ±0.10 | ±0.19 | ±0.27 | ±0.44 |
| Class A | ±(0.15 + 0.002|t|) | ±0.15 | ±0.25 | ±0.35 | ±0.55 |
| Class B | ±(0.3 + 0.005|t|) | ±0.30 | ±0.55 | ±0.80 | ±1.30 |
| Class C | ±(0.6 + 0.01|t|) | ±0.60 | ±1.10 | ±1.60 | ±2.60 |
각 등급은 정해진 온도 범위 안에서만 그 허용오차가 보장되며, 그 범위는 권선형(Wire-wound)과 박막형(Thin film) 소자가 다릅니다. 예를 들어 Class A는 권선형이 -100~450℃, 박막형이 -30~300℃이고, Class B는 권선형이 -196~600℃, 박막형이 -50~500℃입니다. 같은 Class A라도 박막형 센서를 -40℃ 냉동고에 쓰면 Class A 범위 밖이 되므로, 데이터시트의 적용 온도 범위를 함께 확인해야 합니다.
계산 예시 : -20℃ 냉동고에 Class B 센서를 쓰면 허용오차는 ±(0.3 + 0.005 × 20) = ±0.40℃ 입니다. 기준 온도계가 -20.0℃일 때 센서가 -20.3℃를 가리키면 등급 안의 정상 범위이고, -20.6℃라면 센서나 배선을 점검해야 합니다.
7. 2선·3선·4선 결선은 PT100 측정에 어떤 영향을 줄까?
PT100은 저항을 재는 센서이므로, 센서까지 이어진 전선의 저항도 함께 측정값에 더해집니다. 결선 방식은 이 전선 저항을 얼마나 빼낼 수 있는지의 차이입니다.
| 결선 | 원리 | 전선 저항 영향 | 적합한 경우 |
|---|---|---|---|
| 2선식 | 센서와 왕복 전선 저항을 함께 측정 | 그대로 더해짐 (항상 높게 읽힘) | PT1000, 짧은 배선, 변환기 일체형 |
| 3선식 | 세 번째 선으로 전선 저항을 따로 재서 뺌 | 세 선의 저항이 같으면 대부분 상쇄 | 일반 산업 현장의 표준 |
| 4선식 | 전류선과 전압 측정선을 분리 | 사실상 없음 | 교정, 실험실, Class AA급 측정 |
계산 예시 : 단면적 0.5mm² 구리선은 1m당 약 0.035Ω입니다. 센서까지 10m를 2선식으로 연결하면 왕복 20m이므로 약 0.70Ω이 더해집니다. PT100의 0℃ 부근 감도는 약 0.39Ω/℃이므로 0.70 ÷ 0.39 ≈ 1.8℃ 높게 표시됩니다. 같은 조건에서 PT1000은 감도가 약 3.9Ω/℃여서 오차가 약 0.18℃로 줄어듭니다.
3선식은 세 전선의 저항이 같다는 전제로 보상합니다. 단자 하나가 헐거워지거나 중간에 다른 굵기의 선으로 이어 붙이면 보상이 깨져서 오차가 다시 생깁니다. 배선이 길고 노이즈가 많은 현장에서는 센서 근처에서 4-20mA로 변환해 보내는 방법도 씁니다. 변환 방식은 센서 신호 변환기의 역할 글에 정리되어 있습니다.
8. 현장에서 PT100 값을 점검하는 방법
- 입력 설정 확인 : 모니터링 장비나 변환기의 입력 종류가 PT100인지 PT1000인지, 2선·3선·4선 중 무엇인지 실제 결선과 맞는지 봅니다.
- 저항 직접 측정 : 센서를 분리하고 멀티미터로 저항을 잰 뒤 저항표와 비교합니다. 2선으로 재면 측정선 저항이 더해지므로, 멀티미터 리드끼리 맞대어 잰 값을 빼 줍니다.
- 전선 저항 확인 : 3선식은 같은 쪽 두 선 사이 저항(전선 왕복 저항)을 재서 다른 선과 비슷한지 봅니다. 차이가 크면 단자 체결 상태를 점검합니다.
- 절연 확인 : 센서 선과 보호관(시스) 사이 절연이 떨어지면 값이 흔들립니다. 습기가 많은 냉장고·세척 구역에서 자주 생깁니다.
- 기준 온도계 비교 : 같은 위치에 교정된 기준 온도계를 두고, 센서 등급의 허용오차 안에 드는지 확인합니다.
품질 기록이 필요한 현장에서는 센서를 정기적으로 교정하고 성적서를 보관합니다. 교정 주기는 규정과 사용 조건에 따라 정하며, 성적서의 보정값·불확도 읽는 법은 ISO/IEC 17025와 KOLAS 성적서 읽는 법 글을 참고하면 됩니다.
9. 관련 산업용어
■ α (알파, 온도 계수)
0~100℃ 사이 저항 변화율의 평균값으로, IEC 60751 백금 저항체는 0.00385 ℃⁻¹입니다. 다른 α 값(예: 0.00392)을 쓰는 제품은 저항표가 다르므로 섞어 쓰면 안 됩니다.
■ 권선형 / 박막형 소자
권선형은 백금선을 감아 만든 소자로 넓은 온도 범위에 강하고, 박막형은 세라믹 위에 백금 막을 입힌 소자로 작고 저렴하며 응답이 빠릅니다.
■ 자기 발열 (Self-heating)
저항을 재려고 흘리는 전류 때문에 센서 자체가 데워지는 현상입니다. 공기 중이나 유속이 느린 곳에서 영향이 더 큽니다.
■ ITS-90
1990년 국제 온도 눈금으로, IEC 60751의 온도 값은 이 눈금을 기준으로 합니다.
10. 자주 묻는 질문
Q. PT100 저항값 0도에서 몇 옴?
100.00Ω입니다. 100℃에서는 138.51Ω, 25℃에서는 약 109.73Ω입니다.
Q. PT100 저항으로 온도 계산하는 공식은?
0℃ 이상이면 t = [−A + √(A² − 4B(1 − R/100))] ÷ 2B 입니다. A = 3.9083 × 10⁻³, B = -5.775 × 10⁻⁷ 이며, 간단히는 (R − 100) ÷ 0.385 로 근사하지만 중간 온도에서 0.3℃ 안팎의 차이가 생길 수 있습니다.
Q. PT100과 PT1000 중 무엇을 써야 하나요?
배선이 길거나 2선식이거나 저전력 기기라면 PT1000이 유리합니다. 기존 계장 설비와 변환기가 PT100 기준이면 PT100을 3선·4선으로 쓰는 것이 호환성 면에서 편합니다.
Q. PT100 Class A와 Class B 차이는?
0℃에서 Class A는 ±0.15℃, Class B는 ±0.3℃로 A가 두 배 정확합니다. 100℃에서는 각각 ±0.35℃, ±0.8℃로 차이가 더 커집니다.
Q. PT100 2선식은 오차가 얼마나 생기나요?
전선 왕복 저항 1Ω마다 약 2.6℃ 높게 읽힙니다. 0.5mm² 구리선 10m 2선식이면 약 1.8℃ 오차가 생기므로, PT100은 3선식 이상을 쓰는 것이 일반적입니다.
Q. PT1000을 PT100 입력에 연결하면 어떻게 되나요?
정상값이 나오지 않습니다. 0℃에서도 1000Ω이 들어오므로 측정 범위 초과나 매우 높은 온도로 표시되며, 입력 설정을 PT1000으로 바꿔야 합니다.
11. 마무리
PT100은 0℃에서 100Ω, PT1000은 1000Ω이며 두 센서 모두 IEC 60751의 같은 Callendar–Van Dusen 식과 계수로 저항을 온도로 바꿉니다. 정확한 환산에는 직선 근사식 대신 공식이나 표를 쓰는 것이 좋습니다. 센서 정확도는 Class AA·A·B·C 등급과 그 등급의 적용 온도 범위로 판단합니다. PT100에서 2선식 배선은 1Ω당 약 2.6℃의 오차를 만들기 때문에 3선·4선 결선이나 PT1000을 고려해야 합니다.
참고 기준 : IEC 60751:2022 Industrial platinum resistance thermometers and platinum temperature sensors, ITS-90 (1990년 국제 온도 눈금)
태그 : PT100, PT1000, PT100저항표, 측온저항체, RTD, 온도환산, CallendarVanDusen, IEC60751, ClassA, ClassB, 허용오차, 3선식, 4선식, 온도센서, 결선방식
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