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"기압"의 두 판 사이의 차이
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2021년 9월 23일 (목) 14:38 판
기압(Atmospheric Pressure, 氣壓)은 지구상에서 대기의 무게 때문에 생기는 압력을 뜻하며 대기압(大氣壓)이라고도 한다. 지구 이외의 다른 행성이 공기층을 가지고 있을 때 그 공기층의 무게 때문에 생기는 압력을 그 행성의 기압이라고도 한다. 기압은 해발고도에 따라 약해진다. 대기권에 존재하는 공기의 99%는 해발고도 30km 이하에 몰려 있으며 5,550m마다 기압이 반으로 줄어든다.[1][2][3][4]
개요
기압이 1,000km 높이로 쌓인 공기의 무게가 짓누르는 압력을 말한다. 낮은 곳은 그 위치에서 수직으로 볼 때 쌓여 있는 공기층의 무게가 적고 기압이 높은 곳은 반대로 그 위치에서 쌓여 있는 공기층의 무게가 많다. 공기는 대부분 질소와 산소로 이루어져 있고 이들 기체는 아주 작긴 하지만 무게를 가지고 있다. 공기는 무게를 가지고 있기 때문에 지표면에 있는 모든 물체를 누르는 힘이 있다. 우리는 수백 km의 두께를 가진 공기층 아래에 살고 있기 때문에 기압은 매우 크지만 기압과 같은 크기의 압력이 몸의 안쪽에서 바깥쪽으로 작용하기 때문에 실제로는 기압을 잘 느끼지 못한다. 지표면에서 고도가 높아질수록 그 지점에 쌓여 있는 공기층의 무게가 줄어들기 때문에 기압은 낮아진다. 평균적으로 해수면에서 1 cm² 넓이에서 수직으로 쌓여 있는 공기층의 질량은 약 1.03 kg이고, 무게로는 10.1 N이다. 따라서 이 넓이에 미치는 압력 즉 기압은 약 10.1 N/cm² 또는 101,000 N/m²이다.
기압의 단위로는 다양한 단위가 사용되어 왔는데 초기에는 mmHg와 Torr가 쓰였으나, 1946년 이후 통일된 기압의 단위로서 밀리바 mb를 사용하고 그리고 현재에는 hPa을 주로 쓰고 있다. 일상생활에서는 '기압'(standard atmosphere, atm)을 흔히 사용하며 atm이라고도 표기한다. 1 기압은 지구 해수면 근처에서 측정한 대기압을 기준으로 하며 국제단위계의 압력 단위로는 101,325 Pa이다. 그 밖의 단위로 1기압을 표현하자면 760 mmHg(Torr), 1.01325 bar, 1013.25 mbar, 14.69595 psi(pound per square inch) 등으로 표현된다. 1 Pa은 1 m²의 넓이에 1 N의 힘이 작용할 때의 압력으로 기압을 표현하기에는 크기가 너무 작아서 일기예보 등 기상학에서는 그 100배인 hPa(hectopascal)을 흔히 사용한다. 러시아에서는 특이하게 mmHg(수은주밀리미터)를 사용하고 있다. 러시아어로는 миллиметр ртутного столба, 줄여서 мм рт.ст.로 적는다.
토리첼리의 실험
기압 측정은 이탈리아의 수학자이자 물리학자인 토리첼리(Evangelista Torricelli, 1608–1647)가 고안한 기압계로 1643년 다음과 같이 최초로 행해졌다. 수은조에 약 1 cm²의 단면적을 가진 1.2 m의 유리관을 세웠다. 그리고 그 높이를 매일 관측하였는데 관측할 때마다 수은주의 높이가 변화하는 것을 발견하였고 수은주의 높이가 약 760 mm까지 상승하였을 때의 공기가 누르는 힘(압력)을 1 기압이라고 한다. 이후 이 실험을 통해서 얻어진 760 mm의 수은(Hg) 기둥의 높이를 1 기압의 표준으로 삼았다. 참고로 수은의 비중은 13.6 정도이므로 1의 비중을 가진 물과 비교한다면 760 mm 수은의 무게가 주는 압력은 10여 미터 정도의 물기둥의 무게가 주는 압력과 동일하다. 이것은 우리가 일상적으로 받는 1 기압의 압력은 10 m 정도의 물기둥을 어깨에 이고 있는 상태에서 받는 압력과 매우 비슷하다는 뜻이다. 1제곱 센티 면적의 10m 기둥 높이이다. 만약 우리가 해수면 기준으로 수중 10 m의 물속에 들어간다면 대기 중의 1 기압과 10 m 물 속의 1 기압 가량의 수중 압력이 합쳐져서 약 2 기압의 압력을 받게 된다. 기압이 높아지면 높아질수록 당연히 이 유리관 속의 수은주는 높이 밀려 올라갈 것이고 기압이 낮아지면 수은주는 내려가게 된다. 이러한 원리로 인하여 즉 수은주의 높이를 측정한 것이 바로 기압이다.
1 기압 = 1 atm = 760 mmHg
여기서 1 mmHg는 1 토르(Torr)라고도 하는데 이것은 토리첼리의 이름을 따서 만든 단위이다.
고기압과 저기압
고기압
저기압
기압의 단위변화
1기압(atm)을 다른 압력단위로 표시하면 아래와 같다.
- 101,325 Pa(파스칼)
- 1,013.25 hPa(헥토파스칼)
- 101.325 kPa(킬로파스칼)
- 0.101325 MPa(메가파스칼)
- 1,013.25 mb(밀리바)
- 1.01325 bar(바)
- 14.696 psi(프사이)
- 760 mmHg(수은주밀리미터)
- 29.92126 inchHg
- 10,332.275 mmH₂O(수주밀리미터)
- 406.782188 inchH₂O
각주
참고자료
- 〈기압〉, 《위키백과》
- 〈기압〉, 《나무위키》
- 〈기압〉, 《네이버 지식백과》
- "Atmospheric Pressure", Wikipedia
같이 보기
