압력의 종류와 단위 변환 방법! 표준대기압, 국소대기압, 게이지압력, 진공압력, 절대압력

 압력(pressure)은 단위 면적에 수직으로 작용하는 힘을 의미하는 물리량입니다. 수식으로 표현하면 수직 힘을 면적으로 나눈 형태인 p=F/A가 됩니다. 여기서 p는 압력, A는 힘이 가해지는 작용면, F는 면에 수직으로 작용하는 힘이죠. 압력은 단위도 다양하고 종류 역시 다양합니다.

 

압력의 단위와 변환 방법 알아보기

 압력의 정의에 의해서 가장 기본적인 단위는 힘의 단위 나누기 면적의 단위인 N/㎡입니다. 이 단위는 별도로 Pa(파스칼)이라는 단위로 표현되며, 국제단위계에서 압력의 단위로 채택하고 있습니다. 일기예보에서 흔히 들을 수 있는 헥토파스칼(hPa)이라는 것이 바로 파스칼 단위에 접두어를 붙인 것이죠. 파스칼은 보통 기계적인 힘을 계산할 때 사용됩니다.

 그리고 대기압의 경우는 주로 atm이라는 단위를 많이 사용하고, 그 외에도 수은주 밀리미터 표현인 mmHg, 수(water)주 미터 표현인 mAq 등을 사용합니다. 다만 수은주나 수주 표현의 경우 온도를 명시해주어야 압력 상태를 정확하게 나타내는 값이 됩니다. 같은 압력 상태에서도 온도에 따라 부피가 변하므로 수은주와 수주의 높이가 달라지기 때문이지요.

 이 밖에도 공압기압 ata(=at) 또는 Psi(=lb/(in^2), pound per square inch, 프사이), kgf/㎡, bar, torr(토르) 등의 단위를 사용하기도 한답니다. 이렇게 많은 압력 단위들을 변환하고 싶을 때는 네이버 단위변환 도구를 활용하면 빠르고 편리하게 변환이 가능합니다.

압력변환 : 네이버 통합검색

 각 단위 변환을 수식으로 표현하면 아래와 같이 변환할 수 있답니다.

 

압력을 구체적으로 구분해보자

 압력은 대기압과 게이지압력, 진공압, 절대압력으로 구분됩니다.

∇ 대기압(atmospheric pressure)은 지구를 둘러싸고 있는 공기인 대기가 지표를 누르는 압력입니다. 일반적으로 수은 기압계나 아네로이드 기압계를 통해 측정하는 기압을 의미하며 p_0로 표현합니다. (0이 밑첨자로 들어갑니다.) 대기압은 표준대기압(standard atmosphere)과 국소대기압으로 또 구분할 수 있는데요. 기압은 위도에 따라, 높이에 따라, 온도에 따라 변하기 때문에 특정한 조건에서의 기압을 표준대기압으로 지정합니다. 그리고 표준대기압 이외의 모든 임의의 대기압들을 국소대기압이라고 하지요. 표준대기압(1atm)의 경우, 해면에서의 국소대기압의 평균치입니다.

∇ 게이지압력(gauge pressure)은 압력계로 측정한 압력으로, 계기압력이라고도 표현하며 p_g로 나타냅니다. (g가 밑첨자로 들어갑니다.) 게이지압력은 대기압을 기준으로 했을 때 그 이상의 압력을 의미하며 대기압은 게이지압력으로 0입니다.

 이 부분이 다소 헷갈릴 수 있는데요. 어떤 컴프레서(compressor)에 압력게이지가 달려 있어 컴프레서 내부 압력을 표현해준다고 가정합시다. 컴프레서 내부의 공기가 대기압보다 더 압축되어 있다면, 우리는 밸브를 열어 압축 공기로써 사용할 수 있으며 압력게이지에는 어떤 숫자 값을 가리키고 있을 겁니다. 반면에 컴프레서 내부의 공기가 대기압과 같다면, 밸브를 열어도 우리는 압축 공기로써 활용할 수 없으며 압력게이지는 0을 가리키고 있겠죠? 컴프레서 압력통의 내부와 외부의 공기가 상호 이동을 하고 있더라도 말이죠. 즉, 압력게이지가 0을 가리키고 있다면 그 컴프레서 내부는 진공인 것이 아니라, 외부의 대기압과 같은 압력인 것을 뜻하고 있는 것입니다. 때문에 게이지압력은 대기압 그 이상의 압력을 의미한답니다.

∇ 진공압(vacuum pressure)은 진공계로 측정한 압력으로 진공게이지압력이라고도 표현하며, 역시 p_g로 표현합니다. (g가 밑첨자로 들어갑니다.) 진공계(vacuum gauge)란 용기 안의 진공 정도를 측정하는 계측기인데요. 진공압은 게이지압력과는 반대로 대기압을 기준으로 그 이하의 압력을 의미하며 (-)압력이기 때문에 부압이라고도 불립니다.

 참고로 진공압과 관련하여 진공도(degree of vacuum)라는 용어가 있습니다. 대기압 기준으로 진공압이 얼마인지 그 크기를 백분율로 나타낸 값이죠. (진공도=진공압/대기압 x 100%)

∇ 절대압력(absolute pressure)은 진공도 100%인 완전진공을 기준으로 측정한 압력을 뜻합니다. 특정 지점의 압력이 국소대기압보다 클 때와 작을 때로 구분하여 절대압력을 구하는 수식을 나눌 수 있는데요. 아래의 그림처럼 특정 A 지점의 압력은 국소대기압보다 크며 특정 B 지점의 압력은 국소대기압보다 작다고 가정해봅시다.

 A 지점의 경우 진공도 0%인 국소대기압보다 압력이 크기 때문에, 절대압력은 국소대기압에서 압력게이지에서 측정된 게이지압력을 더해준 값이 됩니다. 반면에 B 지점의 경우 진공도 0%인 국소대기압보다 압력이 작기 때문에, 절대압력은 국소대기압에서 진공압력을 빼 준 값이 되죠. 이를 수식으로 표현하면 결국 다음과 같이 표현할 수 있답니다.

 

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