Pt100 Class AA·A·B 허용오차 차이｜IEC 60751 정확도 등급 해석

Pt100 온도센서의 데이터시트를 보면 Class AA, Class A, Class B라는 표시를 자주 볼 수 있습니다.

이 등급은 단순히 센서의 가격이나 품질을 구분하는 것이 아니라 특정 온도에서 실제 측정값이 기준 특성에서 얼마나 벗어날 수 있는지 나타내는 허용오차 등급입니다.

가장 간단하게 보면

Class AA = 가장 좁은 허용오차

Class A = 정밀 측정용

Class B = 일반 산업용으로 널리 사용

이라고 이해할 수 있습니다.

Pt100은 무엇을 의미할까?

Pt100은 백금(Platinum)을 이용한 RTD, 즉 저항온도센서입니다.

여기서

Pt = Platinum, 백금

100 = 0℃에서 100Ω

을 의미합니다.

IEC 60751에서 사용하는 일반적인 Pt100의 온도계수는 약

α = 0.00385℃⁻¹

입니다.

온도가 올라가면 백금의 저항도 증가하고, 측정기는 이 저항값을 온도로 환산합니다.

Class AA·A·B 허용오차 차이

IEC 60751:2022에서 완성된 Pt100 온도계의 대표적인 허용오차는 다음과 같이 계산합니다.

등급	허용오차 공식	0℃	100℃	200℃
Class AA	±(0.10 + 0.0017×|t|)℃	±0.10℃	±0.27℃	±0.44℃
Class A	±(0.15 + 0.002×|t|)℃	±0.15℃	±0.35℃	±0.55℃
Class B	±(0.30 + 0.005×|t|)℃	±0.30℃	±0.80℃	±1.30℃

여기서 |t|는 온도의 절댓값입니다.

즉 온도가 0℃에서 멀어질수록 허용오차도 점점 커집니다.

Class A 100℃의 오차를 직접 계산해보자

Class A의 허용오차 공식은

±(0.15 + 0.002 × |t|)℃

입니다.

측정온도가 100℃라면

0.15 + (0.002 × 100)

= 0.35℃

입니다.

따라서 Class A Pt100이 100℃를 측정할 때 규격상 허용오차는

±0.35℃

입니다.

즉 실제 온도가 정확히 100℃라면 센서가 규격범위 안에서 약 **99.65~100.35℃**에 해당하는 값을 나타낼 수 있다는 뜻입니다.

같은 100℃에서 Class AA·A·B를 비교하면?

100℃를 기준으로 계산하면 차이가 더 쉽게 보입니다.

Class AA = ±0.27℃

Class A = ±0.35℃

Class B = ±0.80℃

입니다.

따라서 정밀도가 중요한 공정에서는 AA나 A를 검토할 수 있고, 일반적인 산업 온도측정에서는 B가 충분한 경우도 있습니다.

중요한 것은 AA가 무조건 좋은 선택이 아니라 공정에서 실제로 필요한 허용오차를 먼저 정하는 것입니다.

온도범위도 등급마다 다르다

여기서 많이 놓치는 부분이 있습니다.

Class AA·A·B는 허용오차뿐 아니라 해당 등급을 보장할 수 있는 온도범위도 다릅니다.

또 Pt100이

Wire-wound = 권선형

인지

Thin-film = 박막형

인지에 따라서도 범위가 달라집니다.

대표적으로 완성된 온도계 기준으로 보면 Class AA의 경우 권선형은 약 -50~+250℃, 박막형은 0~+150℃ 범위에서 규정된 등급을 적용합니다.

Class A는 권선형 -100~+450℃, 박막형 -30~+300℃ 범위가 대표적입니다.

Class B는 더 넓은 온도영역에서 사용할 수 있습니다.

Class A 센서를 -50℃에서 사용하면 어떻게 될까?

예를 들어 데이터시트에

Pt100 / Thin-film / Class A

라고 되어 있다고 가정해보겠습니다.

Class A 공식 자체를 이용하면 -50℃의 오차를 계산할 수 있지만, IEC 60751의 박막형 Class A 표준 유효범위는 -30℃부터입니다.

따라서 -50℃에서 공식만 계산해

Class A 정확도가 보장된다

고 판단하면 안 됩니다.

이럴 때는 데이터시트에서 제조사가 별도의 확장범위를 보증하는지 확인해야 합니다.

즉 허용오차 공식과 유효 온도범위를 반드시 함께 봐야 합니다.

AA가 B보다 항상 3배 정확할까?

그렇게 단순하게 계산할 수는 없습니다.

0℃에서는

AA = ±0.10℃

B = ±0.30℃

이므로 차이가 3배입니다.

하지만 200℃에서는

AA = ±0.44℃

B = ±1.30℃

가 됩니다.

각 등급의 오차식에서 기본오차와 온도계수가 다르기 때문에 온도에 따라 실제 차이도 달라집니다.

따라서 정확도 등급을 비교할 때는 내가 실제로 측정할 온도에서 오차를 계산하는 것이 좋습니다.

센서 Element와 완성 온도계 표기도 다르다

IEC 60751:2022에서는 Pt100 측정소자 자체와 완성된 온도계의 표기를 구분합니다.

완성 온도계에서는

AA / A / B / C

를 사용합니다.

반면 백금 저항소자에서는 구조에 따라

W 0.1 / W 0.15 / W 0.3

또는

F 0.1 / F 0.15 / F 0.3

와 같은 표기를 사용할 수 있습니다.

여기서

W = Wire-wound

F = Film

을 의미합니다.

따라서 데이터시트에서 F 0.15와 Class A가 등장한다고 해서 전혀 다른 정확도 개념이라고 생각할 필요는 없습니다. 적용 대상과 표기체계를 구분해서 보면 됩니다.

2선식·3선식·4선식도 정확도에 영향을 줄까?

영향을 줄 수 있습니다.

Pt100은 저항값을 측정해 온도를 계산하기 때문에 연결선 자체의 저항도 측정오차가 될 수 있습니다.

2선식

센서 저항에 배선저항이 그대로 더해질 수 있음

3선식

배선저항을 보정하기 위한 산업용 구성으로 많이 사용

4선식

센서에 흐르는 전류선과 전압측정선을 분리해 배선저항 영향을 크게 줄일 수 있음

IEC 60751:2022에서는 Class B보다 높은 정확도의 완성 온도계는 3선식 또는 4선식으로 구성하도록 하며 4선식을 권장합니다.

즉 비싼 Class AA 센서를 사용하면서 긴 2선식 배선으로 연결하면 센서 자체의 높은 정확도를 제대로 활용하지 못할 수 있습니다.

실제 사양을 계산해보자

다음과 같은 센서가 있다고 가정하겠습니다.

Sensor: Pt100

Element: Thin-film

Tolerance: Class A

Connection: 3-wire

측정하려는 온도가 200℃라면 Class A 허용오차는

±(0.15 + 0.002 × 200)

= ±0.55℃

입니다.

따라서 규격상 약

199.45~200.55℃

범위의 오차를 허용합니다.

또한 200℃는 박막형 Class A의 표준 유효범위인 -30~+300℃ 안에 포함되므로 정상적으로 Class A 조건을 적용할 수 있습니다.

이런 방식으로 데이터시트를 읽으면 단순히 Class A 제품이라는 설명보다 실제 측정성능을 훨씬 구체적으로 판단할 수 있습니다.

흔히 잘못 해석하는 부분

Pt100 정확도 등급을 볼 때 다음처럼 생각하기 쉽습니다.

“Class A는 항상 ±0.15℃다.”

하지만 ±0.15℃는 0℃에서의 값입니다.

온도가 올라가거나 내려가면 허용오차도 커집니다.

또한

Class AA = 모든 온도에서 최고 정확도

라고 단순히 생각해서도 안 됩니다.

AA는 가장 좁은 허용오차를 갖지만 표준에서 등급이 적용되는 온도범위가 A나 B보다 좁습니다.

따라서 센서를 선택할 때는 정확도와 온도범위를 동시에 봐야 합니다.

정리

Pt100의 Class AA·A·B는 IEC 60751에서 정한 온도 측정 허용오차 등급입니다.

핵심은 다음과 같습니다.

Class AA = ±(0.10 + 0.0017×|t|)℃

Class A = ±(0.15 + 0.002×|t|)℃

Class B = ±(0.30 + 0.005×|t|)℃

그리고 정확도 등급을 확인할 때는 단순히 AA·A·B만 보는 것이 아니라

실제 측정온도 → 허용오차 계산 → 권선형·박막형 구분 → 유효 온도범위 → 2·3·4선식 배선

순서로 확인하는 것이 중요합니다.

참고자료

• IEC 60751:2022, Edition 3.0 – Industrial platinum resistance thermometers and platinum temperature sensors. Pt100을 포함한 산업용 백금 저항온도센서의 저항-온도 관계와 허용오차 등급을 규정하는 현행 국제표준입니다. Stability Date는 2029년입니다. IEC Webstore
• IEC 60751:2022 Table 1·2 – 백금 저항소자의 W·F 등급과 완성 온도계의 AA·A·B·C 등급, 권선형·박막형별 유효 온도범위를 규정합니다. iTeh Standards
• WIKA – Pt100 accuracy classes according to IEC 60751 – Class AA·A·B의 허용오차 공식과 Wire-wound·Thin-film별 온도범위 및 Pt100의 0℃ 100Ω 특성을 참고할 수 있습니다. WIKA blog