1. 서 론

이번 회에서는 질량 유량계(열식 유량계, 코리올리식 유량계)를 활용하여 유량을 아날로그 신호 또는 디지털 신호로 출력하는 매스 플로우 미터(Mass Flow Meter, 이하 MFM)와, 유량 신호를 기반으로 유량을 제어하는 매스 플로우 컨트롤러(Mass Flow Controller, 이하 MFC)로 시스템을 구성했음에도 불구하고 정상적으로 작동하지 않았던 고객 사례를 바탕으로, 작동 환경에서의 안전에 대해 살펴보고자 한다.

본고는 필자가 실제로 경험한 사례를 바탕으로 했으며, 이해를 돕기 위해 일부를 조합하여 구성한 가상의 내용임을 미리 밝혀둔다. 매스 플로우 장치, 특히 MFC는 편리한 유량 제어 도구이지만 결코 만능은 아니다. 장치의 특성을 이해하고 적절히 사용한다면 문제를 예방할 수 있으나, 상대적으로 마이너한 기기라는 점과 판매 과정에서의 지식 부족으로 인해 여전히 문제가 발생하는 경우가 있다.

2. MFC로 가스를 충전하고 싶을 때

필자가 겪은 다양한 사례를 종합하여 한 사례를 제시하고자 한다. 대상은 MFC만으로 사용자의 요구를 구현하려 한 가스 제어 시스템이다. 고객의 요구 사항은 다음과 같았다.

“가스를 챔버로 유도하여 정해진 시간 내에 특정 압력값까지 상승시킨 후, 그 상태에서 정지시키고 싶다. 압력 상승은 시간에 비례하여 점진적으로 증가하는 램프 제어 방식이어야 한다.”

이 과제를 엔지니어링 회사의 젊은 기술자가 맡게 되었고, 그림 1과 같이 단순한 기기 구성으로 문제를 해결할 수 있다고 판단했다. 명령을 MFC에게 맡기면, 번거로운 작업이 없을 것이라는 생각에서였다.

그러나 여기에는 근본적인 문제가 존재한다. 주요 문제점을 정리하면 다음과 같다.
① MFC는 유량을 제어하는 장치이지 압력을 직접 제어하는 장치가 아니다.
② MFC의 유량 제어 밸브는 가스를 완전히 밀폐할 수 없다.
③ 유입되는 가스의 온도 변화에 따라 챔버 압력 상승 곡선이 영향을 받는다.
④ 원래 MFC는 램프 제어 기능을 제공하지 않는다.

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⇒ 본고는 월간지 ‘計測技術’(일본, 일본공업출판주식회사 발행)2025년 12월호(연재)를 번역·전재한 것입니다. 본 기사의
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