[공압 지식] 압력의 개념과 단위 파헤치기(Pa, bar, kgf, psi..)
압력은 유체(기체 및 액체)의 힘을 계산하는데 있어 중요한 요소입니다. 유공압 시스템에서 유체의 압력을 빼고는 설계할 수 없을 정도로 압력의 개념과 단위를 아는 것은 매우 중요합니다.
오늘은 압력의 개념과 압력의 단위에 대해 알아보고자 합니다.
압력(Pressure)이란?
압력이란 단어를 들으면 직관적으로 무언가 누르는 힘이라는 생각이 듭니다.
직관에서 보다 물리적으로 다가가면 압력이란 단위 면적당 수직으로 누르는 힘을 뜻합니다.
아래의 그림을 통해 이해해보자면,
특정 면적을 일정한 힘으로 누르는 것을 압력이라 할 수 있습니다.
압력 단위 - Pa(파스칼), Bar(바), Kgf/cm2...
위에서 압력의 개념에 대해 알아보았습니다.
그렇다면 A와 B가 특정 면적을 누르고 있을 때 누가 더 강한 압력을 주는지에 대해 알아야 합니다.
이를 위해서 압력의 단위에 대해 알아야 합니다.
기본적으로 많이 사용하는 Pa - 파스칼 단위를 알아볼까요?
압력은 면적과 누르는 힘에 의해 결정되는 물리적 법칙을 보여주는 파스칼의 원리를 발견한 파스칼의 업적을 기억하기 위해 Pa-파스칼라는 단위가 생겼습니다.
Pa-파스칼은 아래와 같습니다.
아래의 그림과 같이 설명드리자면,
한변의 길이가 1m인 정사각형 면적(A)인 1㎡을
1N의 힘(F)로 누르는 힘을 압력(P)라고 하며,
이때의 압력이 1Pa-파스칼입니다.
*참고
1N이란 1kg의 물체를 1초에 1m씩 움직일 수 있게 가속시킬 수 있는 힘
1N = 1kgm/s²
1Pa - 파스칼의 힘을 현실에서 느껴보기
1Pa-파스칼의 압력은 어느 정도일까요? 강한 힘일까요?
이를 알기 위해서 지구 표면 상의 공기 압력인 대기압과 비교해보도록 하겠습니다.
대기압은 1atm이라고 하며,
1atm = 101325Pa, 대략 10만 Pa-파스칼 입니다.
즉 우리가 지표면에서 받고 있는 공기 압력의 10만분의 1정도 되는 압력이 1Pa-파스칼 입니다.
하지만 아직도 어느 정도인지 직관적으로 느껴지지 않습니다.
그렇다면 1atm이 어느정도인지 알면 1Pa도 쉽게 느껴지지 않을까요?
1kg의 물체가 1cm2의 면적을 누르고 있는 힘을 1kgf/cm2이라고 합니다.(f는 중력 가속도 9.81m/s2)
이는 반대로 우리가 1kg을 들어올릴 때의 느낌으로 생각하셔도 무방합니다.(작용- 반작용)
위 그림을 살펴보면,
1kgf/cm2의 압력을 N의 단위로 환산하면 10N/cm2이 도출 되고
cm를 m로 변환하여 계산하면,
최종적으로 10만 Pa-파스칼 = 1kgf/cm2입니다.
따라서 1atm(대기압)은 1kg을 들어올리는 느낌으로 파악해볼 수 있으며,
1Pa은 위 느낌의 10만 분의 1인 점을 느껴볼 수 있습니다.
Pa - 파스칼 이외의 압력 단위 : bar, psi..
Pa 단위 이외에 세계 각국에서 사용하는 압력 단위들이 존재합니다.
각 나라별, 회사별로 사용하는 단위가 다르므로 아래의 환산표를 통해 계산할 수 있어야 합니다.
0.1Mpa = 1Bar = 14.5psi = 1atm
참고:
- h(헥토) = 10²
- k(킬로) = 10³
- M (메가 ; mega) = 106
- G (기가 ; giga) = 109
