개념 한 쪽
압력은 단위면적당 작용하는 힘으로 정의되며, 절대압력과 계기압력(게이지압력)은 기준점이 달라 서로 변환이 필요하다고 본다. 단위 환산과 수두·양정 관련 상용 암기식이 출제 핵심으로 자주 쓰인다고 본다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「압력」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 진공도↔절대압 환산 | 1 | 진공도 값을 절대압으로 환산하는 계산 절차 가리기 |
| 단위 환산의 옳고 그름 판단 | 1 | 압력 단위들 사이의 환산 관계가 올바른지 판단하기 |
| 계기압력→절대압 변환 계산 | 1 | 주어진 대기압을 환산하여 계기압력과 합쳐 절대압을 구하기 |
압력은 단위면적당 작용하는 힘이며 파스칼(1Pa = 1N/m²)이 기본 단위라는 사실이 제시된다고 본다. 바(bar)와 기압(atm) 등 상용 단위와의 환산 관계가 중요하며, 특히 1bar = 10⁵Pa와 1atm ≈ 1.01325bar가 핵심 포인트라고 본다.
압력의 표시에는 절대압력과 계기압력이 있으므로 구분이 필요하다고 본다. 계기압력은 대기압을 0점으로 보고 측정한 값이며, 절대압력은 완전한 진공을 0점으로 본 값으로 절대압력은 계기압력에 대기압을 더한 값으로 표현된다고 본다.
진공도는 대기압 대비 얼마나 낮춘 상태인지 나타내는 비율 개념으로 설명된다고 본다. 예를 들어 진공도 90%는 대기압에서 90%를 뺀 상태이므로 남은 절대압력은 대기압의 10%가 된다는 원리가 제시된다고 본다.
압력과 수두·양정의 관계를 다루며 실무 암기식이 소개된다고 본다. 물에서 압력 1kg/cm²는 약 10m의 수두에 해당하므로 수두를 압력으로 또는 압력을 수두로 변환할 때 '10m당 1kg/cm²' 규칙을 사용할 수 있다고 본다.
기체 관련 문제에서는 밀폐용기나 정압·정적 가열에 따른 적절한 비열 선택과 이상기체 상태식을 이용한 질량 계산 절차가 언급된다고 본다. 정적 가열(체적 고정)에서는 정적비열(cv)을, 정압 가열에서는 정압비열(cp)을 쓰는 기본 원리를 정리한다고 본다.
예 1 — 진공도 90%의 절대압력 계산 진공도는 대기압 중에서 몇 %를 제거했는지를 나타내므로 절대압력 = 대기압 × (1 − 진공도) 공식을 쓴다고 본다. 대기압을 1.0332ata로 보았을 때 절대압력 = 1.0332 × (1 − 0.9) = 0.10332ata로 계산한다고 본다.
예 2 — 계기압력과 대기압을 합쳐 절대압력 구하기 대기압이 750mmHg일 때 이를 kg/cm²로 환산하면 750 × (1.033/760) ≈ 1.02kg/cm²가 된다고 본다. 계기압력 9.5kg/cm²에 대기압을 더하면 절대압력 ≈ 9.5 + 1.02 = 10.52kg/cm²가 된다고 본다.
표준대기압 상태에서 진공도 90%에 해당하는 압력은?
정답 ② · 표준 대기압은 1 ata(atmosphere absolute) 또는 1.0332 kgf/cm², 760 mmHg입니다. 진공도 90%라는 것은 대기압의 90%만큼 낮은 압력, 즉 대기압의 10% 절대 압력을 의미합니다.
진공도 90%는 절대압이 대기압의 10%이므로 1.0332×0.1=0.10332ata이다.
압력을 나타내는 관계식으로 잘못된 것은?
정답 ② · 압력의 단위 변환을 살펴보면 1 Pa(파스칼)은 정의상 1 N/m² 이고, 1 bar(바)는 10의 5승인 100,000 Pa(10⁵ Pa)입니다. 따라서 1 bar가 10³ Pa(1,000 Pa)이라고 서술한 2번 보기는 명백하게 잘못된 관계식입니다.
1bar는 10⁵Pa(=100,000Pa)이므로 10³Pa로 표기한 관계식이 잘못된 압력 단위식이다.
대기압이 750mmHg 일 때, 탱크의 압력계가 9.5kg/cm²를 지시한다면 이 탱크의 절대압력은?
정답 ② · 문제는 게이지 압력계 지시값과 외부 대기압(750 mmHg)을 합해 절대압을 구하는 문제이다. 절대압력은 게이지압력에 대기압을 더한 값이므로 먼저 750 mmHg를 kg/cm²로 환산한다(1기압 = 760 mmHg = 1.033 kg/cm² → 750×1.033/760 ≈ 1.02 kg/cm²).
절대압력=게이지압력+대기압력, 750mmHg≈1.02kg/cm²이므로 9.5+1.02=10.52kg/cm².
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