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공학 문제해결/유체역학

【유체역학】 압력(pressure) 단위 환산*변환 ll Pa, psi, ksi 쉽게하기!

안녕하세요. 오늘은 공학계열에서 많이 사용하는 단위 중 '압력'이 무엇인지 알아보고, 단위들을 쉽게 바꿔보는 연습을 해보겠습니다.


우선, 압력(pressure)이란?


= 물체와 물체의 접촉면 사이에 작용하는 서로 수직으로 미는 힘. [두산백과]


= 압력은 단위 면적당 가해지는 힘으로 정의된다. 압력의 기호로는 P 아니면 p를 사용하는데 국제 순수·응용 화학 연합에서는 소문자 p를 사용하기를 권장한다. 반면 대문자 P는 보통 일률이나 운동량을 나타낼 때 사용한다. [위키백과]


그렇습니다. 압력의 정의를 보시면, '접촉'과 '수직으로 미는 힘'이 중요합니다. 여기서 더 추가하자면 '접촉면의 면적'도 중요하다고 말씀드릴 수 있겠습니다.


→ 압력에서 중요한 개념 : 접촉, 수직힘, 면적



압력, 힘, 면적

위 사진의 제일 처음, 압력은 힘/면적 입니다. '단위면적당 작용하는 수직힘'으로 압력을 정의할 수 있습니다.



그리고 힘의 단위로는 익히 알고 있듯이 뉴턴, 파운드 등이 있고 면적의 단위로는 SI단위가 일반적입니다. 하지만, 가끔 영국계 단위로 묻는 문제가 많으니 lb(파운드)정도는 외워줘야 합니다.


그리고 이를 합쳐서, 압력의 단위를 만들 수 있습니다. 면적의 정의가 힘/면적이므로 단위차원도 그렇게 나눠주 게되면 위와 같은 압력의 단위들을 만드실 수가 있습니다. 이때에 Pa(파스칼=N/m2) 과 psi(프사이=lb/in2) 이 가장 대표적인 단위입니다. 무조건 외워줍니다.

크사이 ksi와 프사이 psi의 관계

그리고 가끔 ksi 라는 단위가 나오는데, 이는 psi의 1,000배를 표현하는 단위입니다. 서로 간의 관계를 기억하시고 나중에 ksi가 나오면 psi로 바꾸신 다음에 문제 풀이를 진행하시면 됩니다.



그럼 이제 쉽게 변환하는 법을 알아보겠습니다!


(참고로 아래는 제 포스팅 중 조회수가 높은 단위변환 설명 글입니다. 같이 보시면 한 번에 이해하실 수 있을 겁니다.)


회전관련 단위 rpm ↔ rad/s 변환하기

2017/07/12 - [역학문제 해결/수학,공학] - 【수학,공학】rad (radian) ↔ 도 (˚) 회전 단위 변환하기



잠깐 압력의 차원계를 보고 가겠습니다!

압력의 MLT계 차원

물리량의 차원계는 열/유체 역학 과목에서 자주 문제로 출제되니, 꼭 유도하는 방법이라도 기억해주시길 바랍니다. 차원계에서는 MLT계, FLT계가 있는데, 거의 MLT계로 문제가 출제됩니다. 그리고 차이가 M과F밖에 없기 때문에 차원계를 묻는 문제는 점수를 주는 문제라 생각해도 됩니다. 나중에 기사공부를 하시다보면 압력의 차원계를 묻는 문제를 만나보실 수 있습니다.


이제 진짜로 변환하는 방법을 알려드리겠습니다.

변환 쉽게 하는 방법들

경우1)에서는 면적의 단위가 cm2일 때에 Pa로 바꾸는 과정을 나타낸 것 입니다.


경우2)에서는 중력단위계에서 면적의 단위가 ft2 일 때에 psi로 나타내는 과정입니다.


경우3)은 Pa과 psi의 관계를 나타내고 하나의 예시를 들어보았습니다.



위 사진에서 [대괄호]는 안에 적힌 것이 '단위'라는 것을 표현해주는 것이고

마지막 줄의 예시에서 ㅣ일자괄호ㅣ에서는 안에 적힌 것이 '단위변환'이라는 표현입니다.