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* 압력 *

 

풍선에 공기를 충만시키면 어떠한 힘이 풍선내에서 작용하여 풍선을 팽창시키고,

가스를 용기에 넣으면 가스가 팽창하여 용기의 벽을 밖으로 밀려고 하는 힘이 있다.

이러한 힘이 바로 압력이며, 단위 면적당 작용하는 힘으로 나타낸다.

이 힘을 중력단위계에서는 kgf/cm2 또는 kgf/m2의 단위로 나타내고,

전자를 기압(혹은 공학기압)이라고도 부르며, 일반적으로 at의 기호로 표시한다.

또 1 kgf/m2은 수주 1 mm에 해당하는 압력(이 압력을 1 mmAq 혹은 1 mmH2O 라고 한다)과 같으며, 1 kgf/cm2 = 104 kgf/m2 = 104 mmAq = 10 mAq의 관계가 있다.

중력가속도(g)가 국제 표준값 9.80665 m/s2인 장소에서 밀도가 13.5951 g/cm3인 0 ℃의 수은주 760 mm에 해당하는 압력(이것을 760 mmHg 또는 760 Torr라고 한다)을 표준기압(standard atmospheric pressure)이라 부르고, atm으로 표시하기도 한다.

표준기압과 공학기압과의 관계는 다음과 같다.

즉, 1 atm(표준기압)은 1.0332 kgf/cm2(공학기압)이다.

(1) 게이지압력(gage pressure)

공업상으로는 일반적으로 계내의 절대압력과 대기압과의 차를 브르돈관 압력계로서 측정하는 데,이 차압을 게이지압력이라 부르고, 단위는 kgf/cm2을 사용한다.

게이지압력을 atg로 나타내는 수가 있으나, 일반적으로 at로만 쓰는 경우도 있다.

(2) 절대압력(absolute pressure)

절대압력과 게이지압력과의 관계는 다음과 같다.

즉, 절대압력 = 게이지압력 ＋ 대기압력(1.0332 kgf/cm2)의 관계가 있다.

예를 들면, 압력용기내의 게이지압력이 0인 경우는 1.0332 kgf/cm2의 절대압력(다른 압력과의 구별할 필요가 있을 때는 kg/cm2abs의 단위를 사용하기도 한다)을 가지고 있다.

또, 수은(밀도 13.595 g/cm3)의 경우는 그림 1.7과 같이 760 mm의 수은주와 대기압이 평형의 상태에 있고,물의 경우는 10.33 m의 수주와 대기압이 평형상태에 있다. 대기압은

대개 수은주의 높이(mmHg)로서 나타내고 있 으나, 송풍기의 풍압이나 덕트(duct)내의 압력과 같이 공기 압력이 적을 때는 수주의 높이( mmAq 또는 mmH2O)로서 나타낸다.

이와 같 그림 1.7 표준대기압하에서의 이 적은 압력이나 압력차는 마노메타(mano-me 수은주 높이 ter)로 측정하는 것이 일반적이며 U자관에 나타나는 액의 높이차, 즉, h mm로 나타낸다.

(3) 진공(vacuum)

대기압 이하의 압력을 진공이라 하고, 진공에서의 게이지압력을 진공도(gage vacuum)라 부른다.

이것은 대기압과 그 압력과의 차이를 말하며, 대개 mmHg의 단위로 나타낸다.

또 진공도는 그 값과 760 mmHg와의 비(%)로서 나타내는 수도 있다.

보통의 연성계를 보면 0 kgf/cm2 이하는 적선의 눈금이 있는 데,

이 부분은 용기내의 가스 압력이 대기압보다 낮은 것을 나타내며, 이 때를 진공이라 한다.

또한 완전 진공이라 함은 완전히 가스의 압력이 없는 상태(이 때의 절대압력은 0 cmHg)를 말한다.

진공도는 대기압 이하의 정압을 나타내는 것으로서, mmHg 또는 cmHg를 단위로 한 압력이다.

그러나 대기압은 1.033 kg/cm2으로 76 cmHg와 같으므로, h (cmHg)는 1.033 h / 76(kgf/cm2)과 같게 된다.

따라서 압력계가 h cm를 지시하고 있을 때의 절대압력(P kg/cm2a)은 즉, 진공계가 20 cmHg로 지시하고 있을 때의 절대 압력은 이 된다.

이상과 같은 압력의 SI 단위는 N/m2 (Pa)인 데, 이것은 적은 값이기 때문에 그 105 배인 bar로 나타내는 수도 있다.

즉, 1 bar = 105 Pa = 105 N/m2 = 106 dyn/cm2 의 관계가 있다.

또 1 bar의 1000분의 1을 1 mbar라 부르고, 주로 기상학에서 사용된다.

그리고 1 Pa = 1 N/m2 = 1 N·m/m3 = 1 J/m3 이므로, 압력은 에너지 밀도와 같다.

이상의 단위를 정의하면,

압력: 1 Pa = 1 N/m2 = 1 kg/(ms2) = 1 J/m3

1 bar = 105 Pa = 105 N/m2 = 105 kg/(ms2)

1 bar = 1000 mbar

1 mbar = 100 Pa = 100 N/m2 (1.2)

로 된다.

표 1.1은 각종 압력단위의 환산표이다.

표 1.1에서 lb/in2은 미국, 영국 등에서 주로 사용되어 온 압력 단위이고, kcal/m3과 J/m3은 압력에 대한 에너지 밀도를 나타낸다.

이와 같이 같은 양에 여러가지 단위가 사용될 수 있다.

따라서 사용상의 문제도 예상되나, 세계 각국이 점차 SI단위로 이행하고 있다.

출처 : Mebius

글쓴이 : 역린 원글보기

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