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등록자	운영자	날짜	2015-11-12
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제 목 : 압력과 압력게이지
http://www.pes21.com 오늘의 주제는 압력과 압력게이지에 관한 내용을 쓰고자 한다. 필자가 이 글을 쓰기 전에 인터넷 검색에서 절대압과 게이지압에 대한 정의를 검색해보면, 유체역학에서 나와 있는 바와 같이 절대압=대기압+게이지압이라고 설명되어 있는 것을 알 수가 있다. 특히, 공학(Mechanics)을 공부한 학생들은 유체역학 과정에서 압력에 대한 내용은 토리체리 법칙으로써 대기압, 절대압, 진공에 과한 개념을 배웠을 것이다. 하지만, 실제로 이러한 압력에 관한 개념은 비록 이해를 하고 있다고 하지만, 실제 FIELD 엔지니어들이 쉽게 혼돈 하는 문제점이 있어 압력에 관한 정확한 이해를 설명하고자 한다. 압력에 관한 문제점은 앞장에서 중량과 질량 관계에서 혼돈 하는 문제와 유사하여 여기서 다시 중량 문제를 짚고 넘어가기로 하자. 나의 몸무게를 저울에 달았더니 70kg이 나왔고, 중량과 질량 관계의 공학을 배운 사람이 이것을 공학 단위로 70kgf라고 하였다. 여기서 더 나아가서 f는 9.8N이라고 하였고, N은 뉴튼 제 2법칙에서 1kg이 1m/s^2의 가속을 갖는 힘이라고 배웠고, 여기서 70kgf는 질량으로 70kg이 아닌, 약 7kg이라고 이해 할 수 있다는 것이다. 이와 유사하게 압력에 관한 문제도 현장에서 많은 혼돈이 있으며, 실제 장치기계 설계 분야에 있는 엔지니어조차 FIELD에서 압력게이지를 설계에 반영하다 보면 실수 아닌 실수를 하는 경우가 있다. 1. 압력과 압력게이지 엔지니어링 분야에서 압력의 표기 방법은 게이지압과 절대압이 있으며, PROCESS 설계(MASS & HEAT BALANCE) 와 해당 장치기계 운전압은 절대압(Bara), 그리고,설계압과 시험압은 게이지압(Barg)로 표기한다. 특히, 구조강도계산에서는 적용 압력을 게이지압을 적용하는데 그 이유는 수두와 비중과의 관계에서 압력=수두비중과의 관계에서 즉, 2차원(X,Y) 좌표계에서 그 원점을 게이지의 0 점 (즉, 대기압(1Bar))으로서 상대 좌표계를 사용하기 때문이다. 그 이유는 진공압은 그 힘의 작용 방향이 반대이기 때문이다. 2. 절대압과 게이지압과의 차이점 반면에, 운전압의 표기는 절대압으로 표기하는데, 즉, 2차원(X,Y) 좌표계에서 그 원점을 0을 기준으로 나타내기 때문이며. 그 이유는 절대압과 게이지압의 관계는 다음과 같기 때문이다. 즉, 절대압=대기압+게이지압, 또는 절대압=대기압-진공 관계가 있으며, 현장에서 FIELD 엔지니어들이 혼돈 하는 부분이 바로 이 부분이다. 간단히 예를 들어 보자. 압력용기에 설치한 압력게이지 압력이 10Bar를 지칭했다면, 이 값은 게이지압력에해당되며, 절대압은 10Bar에 대기압(1Bar)을 더한 값으로 절대압은 11 Bar가 된다.하지만, 어떠한 압력게이지에서도 게이지압이라고 별도로 표시를 하지 않는다 그 이유는 압력게이지는 지구 표면 대기상태에서 제작되었으며, 대기압이 작용하는 조건에서 게이지의 지침이 0점을 지칭하는 상태가 대기압(1Bar)이기 때문이다. 즉, 대기압 0점에서 눈금이 압력에 따라 증가하였기 때문에 게이지 지침이 가르키는 값이 게이지 압력이 되는 것이다. 다만, 마로메타와 같이 게이지 눈금이 대기압 이하 완전 진공지점(-1Bar)를 0점을 설정하였기 때문에 마노메타가 가르키는 눈금이 게이지압력임과 동시에 절대압력에 해당 된다. 만일, 압력게이지 초기 값이 대기압(1bar)에서 눈금이 시작된다면 이 때의 절대압은 게이지 지침 압력이 곧 절대압력이 될 것이지만, 필자는 이러한 압력게이지는 본 적이 없다. 3. 압력용기 내부에 대기압이 존재 할까 간혹, 밀폐된 압력용기 내부에는 대기압이 존재 하지 않는 다고 오해 할 수 있으나, 압력용기에 작용하는 압력에는 대기압이 엄격하게 작용하며, 압력용기에 설치된 압력게이지의 눈금이 0점을 가르키는 점이 대기압이 되며, 절대압 좌표계 0점을 기준으로 그 값은 1bar에 해당된다. 만일 용기 내부에 진공이 발생하면 이때부터는 음의 값이 적용되어 용기의 외부로부터 대기압이 작용하게 되는 것이다. 4. 게기압과 표준 대기압 1) 게이지압은 대기중 공기의 중량으로 발생되는 압력으로 각 지역의 대기상태에 따라 기압에 차이가 발생한다. 따라서, 각 지역의 기압을 평균적으로 상호 약속한 것이 표준 대기압으로 수은주 높이(760mmHg)로 표시한다. 그리고 압력단위에 대한 뉴우튼 단위와 SI단위와의 관계는 다음의 관계에 있다. 2) 뉴우튼 단위와 SI(Kgf/cm^2) 단위와의 관계 표준대기압=760mmHg=10336 mm Aq(물)=1Bar=1.013 Kgf/cm^2 1N=1kg 1m/Sec^2=1kg.m/Sec^2 1Kgf=1kg*9.8 m/sec^2=9.8 kg.m/Sec^2=9.8 N 1N=0.102Kgf (1 Kgf/9.8 m/Sec^2(중력가속도)) 1Pa=1N/m^2 1Mpa=N/mm^2 (0.102 Kgf/mm^2=10.2Kgf/cm^2), 예) 10Mpa=102 Kgf/cm^2 임) (현재 사용되는 Kg/cm^2 단위는, 공학적으로 Kgf/cm^2로 표시하는 것이 맞는 표시이며, 이러한 혼돈을 줄이기 위해 학문적으로는 압력 단위는 뉴우튼 단위(파스칼)를 사용하고 있음.) 5. 수두의 정의 수두란 임의의 점에서의 압력을 유체의 비중량으로 나눈값임. 즉, Kgf/m^2/ Kgf/m^3--->m 출처 : 피이에스기술사사무소(http://www.pes21.com)

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