1. 서 론

이번 회에서는 질량유량계를 탑재한 매스 플로우 컨트롤러(Mass Flow Controller, 이하 MFC)의 파생 제품인 Automatic Pressure Controller(이하 APC)에 대해 다시 한번 살펴보고자 한다. 이전에도 다룬 바 있는 주제이지만, 최근 새로운 흐름과 변화가 나타나고 있어 이를 함께 소개하고자 한다. APC는 일반적으로
‘자동 압력 제어기’를 의미한다. 그러나 필자는 최근 이 용어가 전달하는 기능적 의미에 다소 오해의 소지가 있다고 느끼고 있다. 여기서는 MFC를 기반으로 한 유량 제어 밸브 방식의 압력 제어 제품에 한정하여 설명한다.

필자가 강연 등에서 자주 언급하는 내용 중 하나는 “MFC라는 명칭으로 알려진 유량 제어 기기의 역할을 더 정확히 표현하면 Automatic Flow Controller(AFC)에 가깝다”는 점이다. MFC는 유량 센서와 PID 컨트롤러, 유량 제어 밸브를 하나의 패키지로 구성한 장치로, 유량 설정값(SV)과 센서에서 검출된 유량값(PV)이 일치하도록 밸브 제어 신호(MV)를 가변시키는 구조를 갖는다. 본질적인 기능을 고려하면, 필자는 MFC보다 AFC라는 표현이 더 적합하다고 생각한다.

이 개념을 APC에 적용하면 APC는 압력 센서, PID 컨트롤러, 유량 제어 밸브를 하나의 패키지로 구성한 장치이며, 압력 설정 신호(SV)와 압력 센서의 측정값(PV)이 일치하도록 제어 밸브의 제어 신호(MV)를 조정하는 구조라고 설명할 수 있다. 최근에는 유량 제어 기능(AFC)과 압력 제어 기능(APC)을 모두 수행할 수 있는 FLEXI-FLOW Compact와 같은 제품(사진 1)도 등장하였다. 이에 따라 향후 MFC의 발전 방향은 공정 조건과 운전 목적에 따라 AFC로서의 유량 제어 기능과 APC로서의 압력 제어 기능을 유연하게 구분·활용하는 방향으로 전개될 것이다.

2. APC와 MFC 그리고 레귤레이터

우선 APC에 대해 다시 한번 정리해 보자. APC는 구조적으로 보면 MFC의 파생 모델이며, 형제와 같은 관계에 있다. 그림 1의 기기 구성을 살펴보면, MFC의 유량 센서를 압력 센서로 변경한 형태가 바로 APC임을 알 수 있다. MFC가 ‘유체의 유량을 측정하고, 미리 설정된 유량값이 되도록 제어 밸브를 통해 유량을 제어하는 장치’라면, APC는 ‘유체의 압력을 측정하고, 미리 설정된 압력값이 되도록 제어 밸브를 통해 유량을 제어하는 장치’라고 할 수 있다. 여기서 중요한 점은 APC 역시 본질적으로는 제어 밸브를 이용해 유량을 조절한다는 사실이다. 즉 APC는 설정 압력에 도달하도록 유량을 조정하고, 그 결과로 압력을 제어한다. 다시 말해 APC는 ‘유체의 압력을 측정하여 설정 압력에 도달하도록 제어 밸브로 유량을 조절하고, 그 유량의 주입 또는 배출을 통해 결과적으로 압력을 제어하는 장치’라고 정의할 수 있다. 즉, ‘설정된 압력을 유지하기 위해 필요한 유량을 출입시키는 장치’인 셈이다.
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⇒ 본고는 월간지 ‘計測技術’(일본, 일본공업출판주식회사 발행)
2026년 3월호(연재)를 번역·전재한 것입니다. 본 기사의 무단 전재 및 복사는 저작권법상 금지되어 있습니다.