멀티미터

Multimeter / 멀티미터, 멀티미타, 멀티메터, 멀티메타, 멀티테스터, 멀티메이러...

전기전자인 덕질의 한 요소..

1 개요

전압, 전류, 저항을 기본으로 캐패시터(콘덴서) 용량, 다이오드 특성, 주파수, 트랜지스터 특성등을 측정하는 계측도구
멀티미터는 아날로그 방식, 디지털 방식이 있으며 본 문서에서는 디지털 방식 멀티미터에 대해서 주로 설명한다.

워낙, 다양한 라인업과 가격대가 있고, 워낙 고려할게 여러가지이어서 편집자들의 주관적인 부분이 다소 있을 수 있다.

2 제품

만원 미만의 저렴한 싼 제품부터 40~70만원이 훌쩍 넘는 고가형까지 다양한 제품과 제조회사들이 있다. 기본적으로 포켓형-벤치형(데스크형)-오실로스코프 결합형 핸디형-벤치형(데스크형) 으로 나눌 수 있다. 주로 접하는 것은 포켓형-핸디형이고, 포켓형은 정말 필요한 경우가 아니면 핸디형 이상부터 선택하자. 그 이유는 아래 항목 내에서 서술.

대개 위에 나열된 측정기능을 제공하나 부수적으로 조도센서나 소음(dB), 화염, 디지털 신호의 High-Low 값 표시, 전계 측정, 온도(프로브형 or IR) 측정기능을 제공하기도 하며 PC에 연결하거나 자체적으로 데이터 로깅 기능을 제공하여 측정값을 저장, 도식화 및 비교 할 수 있는 제품도 있다. 물론, 전문적인 데이터 로거 제품도 따로 있다.[1]

클램프미터(혹은 클램프메타, 클램프미타, 후크미터, 후크메터.. 후크메타..)라는 것이 따로 있는데 후크미터의 경우는 전자기유도현상을 이용해 비접촉으로 전선에 흐르는 전류와 전압을 감지할 수 있는 것으로 제공하는 기능은 언뜻 멀티미터와 비슷하나 조금 다른 성격의 제품이다. 가격대 성능비는 멀티미터와 비슷하다.
이 외에도 대게 멀티미터는 RC(저항, 캐패시터) 소자의 단편적인 값만 측정할 수 있으나, RLC(저항, 인덕터, 캐패시터) 소자의 내부저항이나 용량값등을 전문적으로 측정하는 LCR 미터가 따로 있다. 역시 비싼 제품일수록 성능도 UP.

다른의미의 변태적인 기능을 갖고있는 미터도 있는데, 트랜지스터를 대충 구멍에 맞춰서 꼽으면 ECB를 구분하여 NPN, PNP를 구별까지 하는 LCR 미터도 있다. 심지어 MOSFET도..
대단한 것이 독일사람이 만든 이론을 토대로 만들어진 것들인데 별다른 부가회로 없이 8비트 MCU 만으로 그러한 측정을 한다.

아무튼 계측기들이 대게 그렇듯 멀티미터 또한 기능이 추가될 수록 가격은 당연히 비싸지며, 모든 기능의 정확성은 대게 저렴한 제품일수록 낮아진다. 즉, 가격=품질. 불변의 진리..

보통은 핸디형 제품이 익숙하나 중고가형에서는 벤치형(데스크형) 제품이 많다. 당연하지만 벤치형(데스크형)이 여러면에서 핸디형보다 성능이 좋다. 물론 드물게 중간 가격의 벤치형(데스크형)을 고급 핸디형 제품이 스펙에서 따귀를 때리는 경우도 있고..
디자인은 어째 다들 Fluke 바라기.
핸디형 오실로스코프와 핸디형 멀티미터가 합쳐져 정체성이 애매한 것도 있고..

그러나 분명 쓸만해지는 가격대는 있으며, 6~7만원 이상이 되면 오차율이 줄어들거나 정밀도가 높아지고, 생산품질이 상승하며. 사용자의 안전등에 신경을 쓰는등의 모습이 보인다.

일반적으로 쓰기엔 10만원 내외의 가격대가 괜찮은 편이다. 주관적이긴 하지만..

간혹 혹은 일정 가격대 이상의 제품부터는 TrueRMS 가 붙은 것을 볼 수 있는데 이 경우 교류값을 측정할때 더 정확한 값을 보장한다.
TrueRMS 를 지원해야만 교류/교류성분의 정확한 실효측정값을 얻을 수 있다. (오차가 물론 없는건 아니지만 없는것 보다는 실효값에 근접한다.) [2]

이 외에도 절연저항계라는 계측장비가 따로 있다. 절연이 얼마나 잘 유지되고 있는지 500V ~ 5000V 정도의 전압을 인가하여 절연저항을 측정한다. 전자기기에 잘못 사용하면 내부에서 고전압에 의해서 아크가 생겨나 고장이 생기는데, 오히려 이를 이용하여 간혹 제품의 임펄스 보호 성능을 테스트해보기도 한다.

3 생산 기업

유명하거나 어느정도 인지도 있는 회사로는 Fluke, Agilent, Keysight, Uni-T, Mastech, Brymen, Kyoritz, Hioki 등이 있다.

Fluke, Agilent, Keysight 제품군들은 가격도 가격이거니와 Fluke 는 산업용으로 거의 표준급의 인지도를 가지고 있다. [3]

Uni-T, Mastech, Brymen 은 중국, 대만회사인대 위의 타회사에 비해 부족한 마감이나 조합을 보여주는 경우가 있긴 하지만, 저가형, 중가형등에서 좋은 입지를 보여주고 있으며. 가격대에 비해 좋은 가성비를 보여주고 있다. Kyoritz, Hioki 같은 일본회사들은 저 두 그룹의 중간 정도. 가격은 싸지 않지만 고가형에 뒤지지 않는 성능이라는 게 중평이다. [4]

당연히 중국, 대만 회사가 많으며, 대만, 중국회사라도 어느정도 이름이 알려진 회사들은 멀티미터를 하루이틀 만든게 아닌 잔뼈가 굵은 회사들이므로 5만원 이상 가격대의 제품은 어느정도 품질을 보장한다. 다만, 세세하게 따져보면 가끔 폭탄도 있다. 물론 설계미스인 제품은 어느 회사나 하나씩 있으며 멀티미터는 내부 회로 기판의 품질도 중요한데 가끔 폭탄이 있긴 하다.

대개 어느모델이든 해외의 선지자분들께서 내부까지 뜯어서 제품 리뷰를 해주셨으므로 (모델명 teardown) 을 유부브 혹은 구글에 검색하면 나오므로 참고하면 좋다. 이외에 기타 많은 묻지마급 제품들이 있다.

지극히 주관적이지만, 국산품도 물론 있으나 용도(사용환경)별 라인업 다양화, 고성능, 고급화 전략은 없는 것 같다. 사보니 보이는 품질은 나쁘지 않은데 캐패시터 기능이 캐패시터 값이 제대로 측정이 안된다거나 외장과 측정 프로브등의 주변 물품이 안습하거나.. 아무튼 이런 다양한 라인업 구비나 품질에 대한 부분을 생각하면, 중저가 시장은 워낙에 중국, 대만업체들이 핵심부품인 DMM(Digital Multi Meter)칩셋부터 시작해서 꽉 잡고 있어서 그렇기도 하겠지만. 아쉬운 부분이다.

4 선택 방법

필수적인 기본 측정 가능 요소 : 전압, 전류, 저항, 주파수, 캐패시턴스

아날로그 방식은 디지털 방식이 먹어버린지 오래다.[5] 정밀성, 정확성, 명료함에서 디지털이 다 때려잡았다. 애초에 아날로그 방식이 불편하기도 하다. 바늘의 움직임으로 나타내는 즉각적인 반응성의 장점조차 아날로그 바 디스플레이 기능의 출현으로 사망. [6]
물론 아날로그가 디지털에게 모든 성능면에서 완벽하게 밀리는 것은 아니다. 아날로그는 배터리가 없을때도 측정할수 있는 것들이 몇가지 존재한다. 예를들면 전류나 전압. 콩라인
멀티미터의 선택 방법은 디스플레이 자리수 크기나 오차율, 입력보호[7]등의 요소가 있으며, 좀더 나아가면 4mm 바나나잭의 품질, 안전을 위한 내부 기판의 전기적인 절연 설계나 플라스틱 외장 마감, 고전압 임펄스에 대한 저항력등이 있다.

입력보호는 기본적으로 전류제한고정저항과 전류제한소자인 PTC소자, 멀티미터의 한계를 넘어서는 고전압같은 전기적인 문제를 저감시키는 서지 프로텍터로 쓰이는 MOV나 GDT같은 소자로 구성되어지는데, MOV나 GDT같은 소자는 중급형 이상에서나 보이기 시작한다. 이 문제는 주로 산업 현장(필드)에서 사용할때 안전면에서 제품선택시 중요하게 다루어진다. [8] 기기자체가 일단 입력보호 소자가 충실하면 임펄스나 잘못된 측정에 대부분 아무런 문제없이 작동하지만[9], 그렇지 않으면 한방에 맛이 가버린다.[10]
[11]

가격이 일단 최우선 고려사항일텐데 편집자의 주관적인 생각에는 조금 부담되더라도 최소 7~10만원 내외의 제품을 선택하고, 나중에 직장에 들어가서 더 전문적인 제품이 필요할때 더 고급형의 제품을 사는 것이 좋을 것 같다.

디스플레이는 아날로그바가 존재하는지가 중요하다. 숫자로 표기되는 속도보다 더 빠른 속도로 대강의 측정값 변화를 막대기 형식으로 표기해준다. 멀티미터도 하나의 계측기이므로 실제 전기전자 개발업무 분야에 사용할때는 중요한 점이 오차가 누적되므로 주기마다 캘리브레이션 작업을 해야하는데, 일부 회사들은 캘리브레이션 서비스를 제공한다. 기본적인 회로를 구성하는 RLC(저항, 인덕터, 캐패시터) 부품들은 사용하면서 특성이 미세하게 조금씩 열화되기 때문이다. [12]

통상적으로 캘리브레이션은 기계내에서 자체적으로 진행되는 캘리브레이션이 있고, 해당 매뉴펙쳐의 Service Manual 혹은 표준 교정 절차(Procedure)에 따라 표준 장비로 측정해서 교정하는 방법 두 가지가 있다. 교정의 개념에 대해 설명해보면 교정은 절대로 해당 계측기를 뜯어서 조치하는 개념이 아니다. 장비를 뜯어서 진행하는 부분은 대부분 계측기 정비 파트에서 담당한다. 여기서 표준장비란 KRISS나 KOLAS [13]에서 교정한 장비들을 표준으로 놓고 측정하여 그 값을 바탕 (표준 장비들의 불확도까지 포함하여) 으로 하여 피 교정 장비의 불확도 (Uncertainty, UNC)를 계산하는 과정이 ISO 17025를 따른 교정 방법이다.
그러나 보통은 교정- 이라 함은 기기의 오차를 교-정 하여 줄이는 과정이라고만 통용된다.

퓨즈가 없는 저가형은 반드시 피해야 하며, 퓨즈가 있더라도 만약의 사태에서 잘못된 전력선 측정으로 내부 기판이 터질때 사용자를 보호할 수 있는지 잘 따져봐야 한다. 퓨즈도 일반 유리관이 아닌 세라믹등으로 잘 포장된 타입이 좋다. 기본적으로 제품 앞뒤 외장 결합이 라이너가 추가로 있어서 ㄷ 모양에 ㅡ 모양이 맞물려서 외부 오염이나 이물질이 들어가지 않거나 전류측정 레인지에서 220V 를 측정해서 폭발하는 경우에 사용자를 보호할 수 있어야 한다. 그리고 CAT II, III 정도의 내전압 규격을 보장해야 한다. [14]

이유인 즉 1A 퓨즈가 있더라도 1A가 넘었다고 무조건 바로 끊어지는게 아니라 열로 끊어지는 특성상 단선되기까지 짧은 지연시간이 있어서 순간적으로는 도통이 유지되는 상황에서 220V 의 가정용 저압이 들어가면 쇼트로 폭발하기 때문인데 전류의 측정방식이 중간에 션트저항을 이용해 측정하기 때문이다.[15]
그래서 이런 경우를 방지하기 위해 HRC 퓨즈와 같이 규소등의 충전재로 충전되있어 폭발억제가 가능한 퓨즈를 사용하고 따라서 HRC 퓨즈의 사용 유무 또한 전기관련 일에 사용할때 중요한 요소이다.

포켓형은 위에 나열된 보호의 최소한도 지키지 못한 제품들이 많다.
추가적으로 오래 사용할 제품이라면 배터리도 9V 를 사용하는 경우 배터리 스냅으로 된 것들은 내구성이 좋은 편이 아니기 때문에 플라스틱 케이스 외장에 따로 배터리 홀더가 있고, 배터리 커버를 열었다 닫을때 자주 조이고 풀어야 하는 나사는 플라스틱에 박히는 단순 탭핑스크류 구조가 아니라 황동메탈 라이너가 박혀있는 것이 좋다.

마지막으로 중요한 것이 각 레인지[16]의 정확도이다. +/- 1% 이하면 일반적인 사용에 문제는 없다. 그 이상이 필요한 위키인은 이미 필요한 정확도의 멀티미터를 선택해서 구입했을 것이다. 윗 부분에서 나온 캘리브레이션 문단이 이 계측기의 정확도(정밀도)를 교정하는 것이다.

레인지 레버는 실리콘이나 플라스틱용 구리스로 치덕치덕 발라져있고, 회전시 깔끔한 딱딱 소리와 똑 소리나는 이동느낌이 나야 오래쓴다. 엉성하게 희물겅한 느낌나면 나중에 저항에 놓았는데 캐패시터 측정모드로 되고 그런다.

백라이트는 산업현장에서 사용할 것이라면 필수. 잘 안보인다고 멀티미터 들여보다 사고나지말고 제조사에서 제공하는 자석 스트랩이나 고정구멍이 있다면 벽에 잘 걸어놓고 백라이트 키고 사용하자. 좋은 제품일수록 이런 부분에서 소소한 배려가 많다.

5 기타

멀티미터의 측정품질과 오차를 측정할때는 기준이 되는 칼같은 레퍼런스 스탠다드 전압, 저항, 전류기 또는 그러한 정밀한 오차의 전압, 전류원을 공급하는 고급 파워서플라이 또는 정전류, 정전압 소스를 이용하게 되는데, 가격이 자비가 없으므로, 이쪽에서 개인이 구매하기 제일 저렴한 적당한 레퍼런스 전압, 저항, 전류기는 Malone Electronics(VoltageStandard)에서 나오는 제품군이 있으며 10만원 내외이다. 이베이 같은곳에서 검색하면 기능은 더 적지만 더 저렴한 중국제 레퍼런스 소스가 있으니 참고하면 좋다.

계측기든 파워서플라이든 뭐든 전기전자에 쓰이는 장비들은 사용할수록 오차가 누적된다고 생각하면 된다. 사람이나 기계나 사용하다보면 삐걱거리는건 어쩔 수 없다.

멀티미터의 프로브도 중요한 품질중 하나인데 내전압 CAT II, III 를 만족하는 품질좋은 실리콘 몰딩 손잡이와 전선 두께, 팁과 전선의 견고한 결합, 잘 벗겨지지 않고 쉽게 산화되지 않도록 팁의 도금처리등이 따라줘야 측정 오차율이 적어진다.

사출흔적때문에 손에 걸치적 거리는 싸구려 플라스틱 몸통에 단순히 팁만 나사처럼 돌려끼우는 방식으로 조립된 쓰레기는 가차없이 버리자. 이런 경우 까보면 팁과 전선의 결합이 견고한 압착이 아닌 단순 손납땜으로 이루어져 있는 경우가 있다. 선은 대충 몸통안에 들어가 있고..

온도측정을 지원하는 멀티미터들은 주로 K 타입 온도소자를 가지고 있는데 챙겨다니기 걸치적 거리기는 하나 부품 동작시 온도측정시에 유용하긴 하다. 정확도는 너무 바라지 말자.
물론 돈이 있다면 열영상 온도측정기가 좋다. FLIR 라든가... 엔트리 레벨이라도 가격이.. 다만 이런 장비를 이용하면 회로의 전체적인 온도분포등을 한눈에 볼 수 있어 온도측정은 둘째치고 온도관련 문제진단에 와방이다.

물론 빵판가지고 회로구성하는데 이런 장비 구입하는건 낭비다.
  1. ↑ 대만, 중국제들이 중간 가격대에 주로 이런 변태적인 기능을 달고나오는데 괜히 달고나오는 것은 아니므로 그만큼 이쪽 시장을 보는 눈이 있다는 것.
  2. ↑ Peak 기능을 이용해서 찍어보면 알 수 있다.
  3. ↑ 이 주제의 첫 문단에서도 적혀있듯이 고려할 것이 많기 때문이 이들 상위 브랜드라고 해서 꼭 비싼 돈 줘가며 구입할 필요는 없다. 용도에 맞는 적당한 성능의 적당한 제품, 적당한 브랜드를 구입하는 것이 현명하다. 이들 브랜드가 호평을 받는 것은 여러 공신력을 갖는 인증 및 안전성과 산업현장을 고려한 특화된 용도별 기능성과 카탈로그 제공, 사후 서비스등이 제일 큰 이유이기 때문이다. Agilent, Keysight 는 벤치형에서는 넘사벽의 인지도와 성능을 가지고 있다. 학부수준에서는 40만원 넘는 제품군이 당연히 필요없다. 닭잡는데 소잡는 칼 쓰지말고, 도둑맞고 울지말자.
  4. ↑ 참고해야할 것이 중저가, 고가의 개념이라는 것이 참 애매하다. 2016년 6월 27일 현재 편집자의 주관적인 생각으론 한화 10만원 내외의 제품이 무난하며 이구동성으로 중간 가격대라 칭하며, 가격기준은 국내기준이 아니라 해외 쇼핑몰 기준이다. 80~120$ 내외.
  5. ↑ 일본회사들에서 가끔 나오는 것 같다. 아직 아날로그 방식을 팔기는 한다.
  6. ↑ 다만, 아날로그 방식에서 디스플레이용으로 쓰이는 Moving Coil 로 만들어진 Ammeter(전류계), Voltmeter(전압계) 는 변압기나 각종 장비에 디스플레이용으로 들어가긴 한다.
  7. ↑ 잘못된 측정에서 제품과 사용자를 보호한다
  8. ↑ MOV와 GDT에 대한 것은 서지 프로텍터, 멀티탭 항목 참조
  9. ↑ 100%는 아니다. 보호회로도 한계가 있다.
  10. ↑ 펑 터질 수도 있다. 숟가락 한동안 못들수도 있다. 잘못된 멀티미터들은 정말 케이스가 분리되어 터져버린다. 손만 시컴해지면 그나마 다행이고..
  11. ↑ 예를 들면, 저항측정시에는 정상적인 방식으로는 전원이 모두 해제(남아있는 전하까지 모두 방전)되어 있는 상태에서 측정해야 하나 제대로된 멀티미터라면 한 두번가지고는 죽지 않는다. 아니라면? 펑....
  12. ↑ 땜질이나 하고 학부수준 전자공학 실험하는 일반적인 상황에선 할 필요가 생길일은 없으며 필요하다고 해도 멀티미터 내부에 각 레인지별 트림(가변저항)이 달려있는 경우가 많아 레퍼런스 전압, 전류, 저항등에 물려놓고 적당히 조절해주면 된다. 문제는 괴악한 경우 1에서 1이 나오도록 맞췄는데 4에서 6으로 나온다던가 이상한 로그곡선타는 괴악한 경우가 생길 수 있다.
  13. ↑ KRISS, 한국 표준과학 연구원 / KOLAS, 한국 인정 기구
  14. ↑ 폭발이란 순간적으로 쇼트시 일어나는 전기적 스파크를 말하는데, 9V 건전지에서도 보이는 이 스파크가 220V 의 풍부한 전류원이라면..............
  15. ↑ 션트저항은 1 Ohm, 0.1 Ohm 등의 초저저항 저오차 저항인데 전류가 흐르면 저항의 양단에서 전류의 값을 전압의 값으로 측정이 가능하다. 변환 비율은 션트저항의 저항치와 오차에 따라 다르다. 원리는 V=I*R 에 따라 R(저항)이 1Ohm 일 경우 바로 전류량이 1:1로 V(전압)으로 변환된다. 1V = 1A * 1Ohm, 이를 통해 전압값을 통해 흐르는 전류를 측정할 수 있다.
  16. ↑ 전압, 전류, 저항등.. 캐패시터 용량은 멀티미터로는 포기하는게 좋다. LCR 미터를 쓰는게 정확하다.