바이메탈
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
1. 개요
바이메탈은 열팽창률이 다른 두 종류의 금속을 접합하여 만든 부품이다. 온도 변화에 따라 굽어지는 성질을 이용하여 온도 감지, 스위치 제어, 과부하 보호 등 다양한 용도로 사용된다. 온도계, 서모스탯, 점등관, 자동 점멸 전구, 토스터, 서멀릴레이 등에 활용되며, 바이메탈 화폐와 바이메탈 톱과 같이 두 종류의 금속을 조합하여 특수한 기능을 구현하는 데에도 사용된다.
더 읽어볼만한 페이지
- 온도계 - 저항 온도계
저항 온도계는 금속의 저항 변화를 이용하여 온도를 측정하는 센서로, 백금, 니켈, 구리 등이 사용되며 백금은 특히 정밀 측정에 널리 활용되고, 0~100 °C 범위에서 저항 변화가 온도에 거의 선형적으로 비례하며, 다양한 형태로 제작되고 정확도를 높일 수 있지만, 응답 속도가 느리고 고온에서는 사용에 제한이 있다. - 온도계 - 수은 온도계
수은 온도계는 수은의 열팽창을 이용하여 넓은 온도 범위를 측정하는 장치로, 과거에는 널리 사용되었으나 수은의 독성 때문에 현재는 사용이 줄어들고 안전한 대체재로 대체되는 추세이다. - 금속공학 - 합금
합금은 금속을 포함한 두 가지 이상의 원소 혼합물로, 비율과 종류를 조절하여 순수 금속과 다른 특성을 나타내며 다양한 산업 분야에서 활용되는 물질이다. - 금속공학 - 형상기억합금
형상기억합금은 특정 온도에서 원래 형태로 되돌아가는 성질을 가진 금속 합금으로, 의료, 항공우주 등 다양한 분야에서 활용되며, 니켈-티타늄 합금이 대표적이다. - 열역학 - 볼츠만 상수
볼츠만 상수 k는 온도와 에너지를 연결하는 상수이며, 기체 상수와 아보가드로 상수의 비로 정의되고, SI 단위계에서 1.380649×10⁻²³ J/K의 값을 가지며, 거시 물리학과 미시 물리학을 연결하는 중요한 역할을 한다. - 열역학 - 열기관
열기관은 고온 열원에서 열을 받아 일을 하고 나머지를 저온 열원으로 방출하는 장치이며, 증기 동력, 가스 동력, 내연기관 등으로 분류되어 화력 발전소, 자동차 등 다양한 분야에 활용된다.
| 바이메탈 | |
|---|---|
| 지도 정보 | |
| 명칭 | |
| 한국어 | 바이메탈 |
| 영어 | bimetal |
| 일본어 | バイメタル |
| 기본 정보 | |
| 정의 | 두 종류의 금속을 접합시켜 만든 물체 |
| 특징 | 온도 변화에 따라 팽창률이 달라 변형이 일어남 |
| 사용 분야 | 온도 센서 과부하 차단기 자동차 부품 전자기기 부품 |
| 작동 원리 | |
| 원리 | 열팽창 계수가 서로 다른 금속들의 온도에 따른 팽창률 차이를 이용함 |
| 온도 증가 시 | 팽창률이 큰 금속이 더 많이 늘어나면서 휘어짐 |
| 온도 감소 시 | 팽창률이 작은 금속이 더 적게 줄어들면서 휘어짐 |
| 종류 | |
| 바이메탈 스트립 | 온도 변화에 따라 휘어지는 얇은 금속판 |
| 바이메탈 코일 | 온도 변화에 따라 회전하는 코일 형태 |
| 응용 분야 | |
| 온도 조절 장치 | 가정용 온도 조절기 산업용 온도 조절기 자동차 엔진 온도 조절기 |
| 안전 장치 | 과전류 차단기 과열 방지 장치 |
| 기타 | 온도계 압력계 스위치 열변환기 |
| 장점 | |
| 작동 단순성 | 구조가 단순하여 고장률이 낮음 |
| 경제성 | 제작 비용이 저렴함 |
| 내구성 | 수명이 길고 내구성이 강함 |
| 단점 | |
| 응답 속도 | 열팽창에 시간이 걸려 응답 속도가 느릴 수 있음 |
| 정밀도 | 정밀한 제어에는 어려움이 있을 수 있음 |
2. 재질
철과 니켈의 합금에 망간, 크롬, 구리 등을 첨가하여 열팽창률이 다른 두 종류의 금속판을 만들고, 냉간압연으로 접합한 것이다. 장기간 사용하면 열에 의해 성질이 변할 수 있으므로, 고도의 제조 기술이 필요하다.[1]
바이메탈은 온도계, 서모스탯, 점등관, 자동 점멸 전구, 토스터, 방향 지시등, 서멀릴레이 등 다양한 곳에 쓰인다.
열팽창률이 작은 쪽의 합금으로는 인바가 사용된다. 이것은 샤를 에두아르 기욤이 1896년에 발견한 니켈 36%·철 64%의 합금으로, 상온 부근에서는 열팽창률이 거의 제로가 된다. 기욤은 이 업적으로 1920년에 노벨 물리학상을 수상하였다.[1]
3. 용도
3. 1. 온도계
실내용 벽걸이형으로, 지침에 의해 온도를 나타내는 원형 문자판 뒷면에 온도 감지 부분이 돌출된 형태의 제품이 많다. 기온, 수온, 토양 온도, 조리용 측정에 사용된다.
3. 2. 서모스탯
온도에 따라 스위치의 온·오프를 자동으로 전환하는 장치이다. 온도를 일정하게 유지하기 위한 코타츠, 다리미 등의 전기 제품에 사용된다. 밥솥 등은 최근에는 서미스터 등으로 전기적으로 온도를 측정하는 방식으로 바뀌고 있다.[1]
3. 3. 점등관
형광등을 점등시킬 때, 안정기에 고전압의 유도 기전력을 발생시켜 형광관 내부에서 방전을 일으키는 데 사용된다. 이때 온도가 올라가면 곡률이 작아지는 형태의 바이메탈이 사용된다.
바이메탈의 동작 원리는 다음과 같다.
1. 스위치를 넣으면 바이메탈 주변에서 글로 방전이 발생하고, 가열로 인해 바이메탈이 변형된다.
2. 바이메탈이 변형되면서 접점과 접촉하고, 방전이 종료된다.
3. 방전이 종료되면 바이메탈이 가열되지 않고 방열이 진행된다.
4. 바이메탈의 변형이 원래대로 돌아가려고 한다.
5. 바이메탈이 접점에서 떨어지는 순간 안정기에 고전압이 발생한다.
3. 4. 자동 점멸 전구
필라멘트 근처에 바이메탈을 설치하여, 온도가 올라가면 필라멘트의 전류가 끊어지도록 한 구조의 전구이다. 점등 직후는 바이메탈이 가열될 때까지 시간이 걸리기 때문에, 잠시 동안은 점등 상태가 된다. 크리스마스트리의 전등 장식에 많이 사용된다. 이전에는 로드콘의 야간 발광용으로도 사용되었지만, 현재는 LED로 대체되었다.
3. 5. 토스터
팝업식 토스터의 전원 차단(구워짐 판정)에는 바이메탈이 사용된다. 전원 스위치를 겸한 레버는 스프링으로 당겨져 있고, 바이메탈은 이 레버의 규제 기구에 연결되어 있다. 바이메탈이 일정한 열량을 받으면 레버를 해방시켜 전원을 차단하고, 동시에 토스트가 튀어 오른다.[1]
3. 6. 방향 지시등
예전에는 윈커 릴레이에 내장되어 점멸 제어에 사용되었지만, 현재는 전자 제어 방식으로 대체되었다.[1]
3. 7. 서멀릴레이
과부하로부터 전기 설비를 보호하기 위한 서멀릴레이에 사용된다. 바이메탈 주변에 히터를 설치하고, 과부하에 의해 온도가 상승하면 접점이 움직여 배선을 차단한다.[1]
4. 기타
"바이메탈(bimetal)"은 문자 그대로 "두 종류의 금속"이라는 의미이다. 앞서 설명한 열팽창률의 차이를 이용하는 목적 외에도 두 종류의 금속을 조합하는 경우가 있다.[1]
4. 1. 바이메탈 화폐
화폐(동전)는 두 종류의 금속으로 만들어진다. 서로 다른 소재를 사용하기 때문에 같은 소재로 만든 화폐보다 위조를 방지하는데 탁월하다. 제조 원가가 높기 때문에 고액권 동전이나 기념 동전에 주로 사용된다.[1]4. 2. 바이메탈 톱
두 종류의 금속으로 만들어진 톱이다. 주로 금속 절단 톱에 사용되며, 날 부분에는 고속도강이나 분말 고속도강 등 내마모성이 뛰어난 강재를 사용하고, 등 부분에는 스프링강 등 인성이 뛰어난 강재를 사용함으로써 부러지기 어렵고 수명이 긴 날이 된다.참조
[1]
웹사이트
Bimetal sensor for averaging temperature measurement of nonuniform temperature profiles
https://ntrs.nasa.go[...]
[2]
논문
Review on metal packaging: materials, forms, food applications, safety and recyclability
본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.
문의하기 : help@durumis.com