Speaker 설비쌤
두 번째 공압의 기초 이론입니다.
설비보전기능사 필기 이론 PART 01 공유압 및 자동제어 중 공유압 기초 이론과 SI 단위, 압력 개념을 상세히 설명합니다.
Key Takeaways
- 공압은 압축성 유체를 사용하며 밀도 변화가 중요해 정밀 제어가 어렵다.
- SI 기본 단위와 유도 단위를 이해해야 물리량 단위를 정확히 계산할 수 있다.
- 표준 대기압과 관련된 단위 변환은 시험에 자주 출제되므로 반드시 숙지해야 한다.
- 압력은 힘을 면적으로 나눈 값이며 절대압, 게이지압, 진공압의 관계를 명확히 알아야 한다.
- 기초 단위와 개념을 반복 학습하면 설비보전기능사 시험 준비에 큰 도움이 된다.
Summary
- 공압과 유체의 분류: 압축성 유체(공압)와 비압축성 유체(유압)의 차이점 설명
- 점성 유체와 비점성 유체 개념 및 이상 유체 가정에 대한 이해
- SI 기본 단위 7가지(질량, 길이, 시간, 전류, 온도, 물질량, 광도) 소개
- SI 유도 단위(힘, 일, 에너지, 동력, 속도, 가속도, 압력) 유도 과정 설명
- SI 단위 접두사(킬로, 메가, 밀리, 마이크로, 나노 등) 및 기호 정리
- 밀도, 비중량, 비체적, 비중의 정의와 단위 관계 설명
- 표준 대기압 1atm의 정의와 단위 변환(수은주, 아쿠아 수주, kgf/cm², psi) 방법
- 압력의 정의와 단위(N/m²=Pa) 및 bar 단위 설명
- 절대압, 게이지압, 진공압의 관계와 공식 설명
- 기초 이론의 중요성과 반복 학습 필요성 강조
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Speaker 설비쌤
우선 유체의 분류인데요.
Speaker 설비쌤
압축성 유체가 있고 비압축성 유체가 있습니다.
Speaker 설비쌤
우리가 좀 전에 공압은 압축성 유체를 사용한다고 했는데요. 압력 변화에 따른 밀도의 변화를 무시할 수가 없는 유체가 공압의 특징이었습니다.
Speaker 설비쌤
그렇기 때문에 우리가 정밀한 제어가 어려웠다고 제가 말씀을 드렸었죠. 그런 것이 압축성 유체가 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
반대로 압력 변화에 따른 밀도의 변화를 무시할 수 있는 유체가 비압축성 유체가 되겠고요.
Speaker 설비쌤
유압과 관련된 내용입니다.
Speaker 설비쌤
점성 유체입니다. 기름은 점성을 가지고 있죠. 찐득찐득한 성질이라고 보시면 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
점성을 갖고 있는 유체가 점성 유체가 되겠고요. 점성을 무시할 수 있는 유체가 비점성 유체가 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
하지만 우리가 여기 공유압 기초 이론에서 이러한 변화에 따른 변화 이런 것들을 다 따지게 되면 굉장히 변수가 많아지겠죠. 그래서 우리는 이런 것들을 압력 변화에 따른 밀도의 변화를 무시할 수 있고 점성을 무시할 수 있는 이러한 이상 유체 완전 유체라고 가정하고 우리가 계산 문제를 풀게 됩니다.
Speaker 설비쌤
그래서 여기 이론에서 나오는 것들은 이상 유체를 가지고 따진다고 보시면 되겠고요.
Speaker 설비쌤
참고에 우리가 기본적으로 kg이라든지 밀도의 기호인 ρ, ρw, γ(감마 비중량기호), 그리고 물의 비중량인 γw 이런 것들은 읽어 보시면 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
SI 기본 단위입니다.
Speaker 설비쌤
기본 단위를 보시면 우선 질량이 있고요. 길이, 시간, 전류, 온도, 물질량, 광도입니다.
Speaker 설비쌤
우리가 SI 기본 단위라 하면 흔하게 말하는 것들이 질량, 길이, 시간인데요. 그 외에 전류, 온도, 물질량, 광도가 있겠습니다.
Speaker 설비쌤
자 그럼 질량을 나타내는 기본 단위가 무엇이냐? 우리가 kg이 SI 기본 단위고요. 길이는 m가 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
우리가 제도에서는 기본적으로 mm 단위를 사용을 하는데 SI 기본 단위는 m를 사용한다는 거 알아두시면 되겠고요.
Speaker 설비쌤
시간은 초 s입니다. 전류는 A, 온도는 K, 절대 온도 단위인 K이 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
섭씨 °C가 아닌 K을 사용한다는 거, 물질량은 mol을 사용한다는 거, 광도는 cd. 이렇게 7가지 SI 기본 단위가 있다는 것을 알아두셔야 되고요.
Speaker 설비쌤
다음은 이 SI 기본 단위를 가지고 유도를 할 수가 있습니다. 유도할 수 있는 단위에는 물리량이죠. 힘, 일, 에너지, 열량, 동력, 속도, 가속도, 압력 등이 있는데요. 이것은 우리가 어떻게 유도를 할 수 있는지 한번 보도록 하겠습니다.
Speaker 설비쌤
우선 힘 보겠습니다.
Speaker 설비쌤
SI 기본 단위를 가지고 힘이라는 물리량을 유도를 할 수가 있는데요.
Speaker 설비쌤
우리가 알다시피 힘은 질량 곱하기 가속도가 되겠습니다. 기본 단위가 질량이 kg이었죠. 그래서 kg.
Speaker 설비쌤
가속도는 이것도 유도 단위이긴 한데요. 가속도를 유도하는 방법에 대해서는 추후에 말씀드리도록 하겠습니다.
Speaker 설비쌤
그래서 힘은 kg·m/s²이 되는데요. 1kg·m/s²을 한 단위로 나타내게 되면
Speaker 설비쌤
이것이 뉴턴이 됩니다. 우리가 알고 있는 뉴턴. 이 SI 기본 단위를 가지고 힘의 단위를 이렇게 N으로 유도를 할 수 있다는 것이고요.
Speaker 설비쌤
두 번째는 일 에너지 열량입니다. 일은 기호로 W로 나타내는데요.
Speaker 설비쌤
이 일을 구하려면 힘 곱하기 거리가 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
위에서 힘은 유도를 했었죠. 뉴턴 단위가 되겠고요. 거리의 단위는 m였죠. 그래서 일은 N·m가 되겠는데요. 이 N·m를 나타내는 하나의 단위 이것이 J이 되겠습니다. 그래서 일과 에너지 열량 이런 것들을 나타내는 단위 J 같은 경우에도 이렇게 유도를 할 수가 있다는 것이고요.
Speaker 설비쌤
세 번째는 동력입니다. 동력을 구하는 식은 한 일을 단위 시간으로 나눈 것이 동력이 되겠는데요.
Speaker 설비쌤
동력은 나타내는 기호가 P, 파워라고 보시면 되겠습니다. 그래서 이 일을 시간으로 나눠 주면 되긴 하는데 이렇게 J/s가 되겠습니다. J/s를 또 한 단위로 나타내게 되면 이게 W가 되겠습니다. 동력의 단위 W도 우리가 유도할 수 있게 되고요.
Speaker 설비쌤
이어서 네 번째 속도 보겠습니다. 속도를 구하는 공식은 거리를 시간으로 나눠 주면 되는데요. SI 기본 단위에서 거리는 m였죠. 그리고 시간은 s였습니다. 속도의 단위는 m/s가 되는데 이렇게 m/s로 유도할 수 있게 되고요.
Speaker 설비쌤
가속도는 속도를 시간으로 나눠 준 것이 가속도입니다. 그래서 이 속도의 단위가 방금 유도한 m/s였고요. 이것을 시간으로 나눠 주게 되면 m/s²으로 우리가 유도를 할 수가 있습니다. 그래서 여기 힘에서 나왔던 이 가속도의 단위도 우리가 이렇게 유도를 할 수 있었던 거고요.
Speaker 설비쌤
여섯 번째로 압력을 보겠습니다. 압력이라고 하는 것은 힘을 면적으로 나눠 준 것을 압력으로 볼 수가 있는데요. 단위 면적당 가해지는 힘이 압력의 정의죠.
Speaker 설비쌤
힘은 여기 방금 전에 유도한 것처럼 N이 되겠고요. 면적은 m²이 되겠습니다. 그래서 압력의 단위는 N/m²인데요.
Speaker 설비쌤
이 N/m²도 힘이나 일처럼 단위 하나로 말해주는 것이 따로 있습니다. 이것을 N/m²을 Pa이라고 합니다. 1Pa은 N/m².
Speaker 설비쌤
이렇게 압력의 단위도 SI 기본 단위와 다른 유도 단위를 가지고 또 유도를 할 수 있다는 것.
Speaker 설비쌤
이 모든 것들이 사실 기본적인 식을 알고 있어야 가능한 것입니다. 그래서 SI 기본 단위와 SI 유도 단위 이렇게 한 페이지에 별거 아닌 것처럼 되어 있는 내용들도 우리가 굉장히 많이 기본적으로 알고 있어야 되는 내용들이 많아야 한다.
Speaker 설비쌤
그래서 기본적인 식은 알고 있어야 한다. 예를 들어서 힘은 질량 × 가속도라든지 동력은 일/시간이라든지 속도, 가속도, 압력 이런 거에 대한 정의를 알고 있어야 SI 기본 단위를 가지고 유도를 할 수가 있다. 이렇게 알아두시면 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
그래서 이렇게 SI 유도 단위까지 알아봤고요. SI 단위 접두사가 있습니다.
Speaker 설비쌤
10²을 우리가 헥토라고 표현을 하고요. 10³, 킬로라고 표현을 합니다. 이렇게 메가, 기가, 테라. 우리가 컴퓨터 용량을 따질 때 메가, 기가, 테라, 바이트 뭐 이런 것들 많이 들어보셨을 거예요. 그래서 이렇게 10¹²까지는 우리가 일상생활에서 쉽게 접할 수 있어서 익숙할 텐데요.
Speaker 설비쌤
이렇게 10⁻²이라든지 10⁻³부터 10⁻¹²까지는 조금 생소할 수 있습니다. 이런 것을 중점적으로 알아두시면 되겠는데요. 특히 기호를 가지고 알아두시면 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
특히 많이 나오는 것이 밀리입니다. 10⁻³. 그리고 10⁻⁶이 마이크로가 되겠고요. 그리고 10⁻⁹이 나노. 이렇게 세 가지가 굉장히 잘 나오게 됩니다.
Speaker 설비쌤
그래서 이거 꼭 SI 단위의 접두사 꼭 잘 알아두시기 바랍니다.
Speaker 설비쌤
자 다음 넘어가도록 하겠습니다.
Speaker 설비쌤
밀도, 비중량, 비체적, 비중에 대해서 알아볼 건데요.
Speaker 설비쌤
우선 용어에 대한 정의가 중요합니다. 밀도라고 하는 것은 단위 체적이 갖는 유체의 질량을 뜻합니다.
Speaker 설비쌤
어떤 정의든 간에 "단위 ㅇㅇ당" "단위 ㅇㅇ가 갖는"이라고 표현이 되면 이 부분이 무조건 분모로 간다고 보시면 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
단위 체적이라고 했으므로 체적이 이렇게 분모로 가는 것을 알 수가 있고요. 질량이 분자로 가는 것을 알 수 있습니다. 밀도는 질량 나누기 체적이라는 것을 알 수 있죠.
Speaker 설비쌤
그래서 단위는 질량의 단위, kg, 그리고 체적의 단위 m³이 되겠습니다. 이렇게.
Speaker 설비쌤
다음은 비중량, 비체적인데요. 이 비중량과 비체적은 그냥 외우셔도 되지만.
Speaker 설비쌤
이렇게 앞에 용어에 비가 붙어 있으면 다음에 나온 단어 비중량이면 중량이 되겠죠. 무조건 분자로 올라간다고 보시면 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
어떤 것의 단위당 중량이라고 보시면 되겠죠.
Speaker 설비쌤
비체적도 마찬가지입니다. 비 다음에 체적이 나왔으므로 이 체적은 분자로 간다고 보시면 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
이게 무슨 말이냐? 비중량은 중량이라고 나왔으니까 이게 분자로 간다고 했었죠. 그래서 어떤 것의 단위당 중량인데 이것은 따지는 게 체적이 되겠고요. 체적과 중량을 따지기 때문에 단위 체적당 중량이 비중량이 되겠고요.
Speaker 설비쌤
비체적이라고 하는 것은 비체적이니까 체적이 분자로 가겠죠. 그래서 분모로는 중량이 가겠습니다. 중량이나 여기서는 질량이 갈 수도 있고요.
Speaker 설비쌤
이렇게 앞에 비가 붙는 용어에 비가 앞에 붙는다고 하면 뒤에 나오는 단어가 무조건 분자로 가게끔 이렇게 생각하시면 조금 쉽게 접근할 수가 있겠습니다.
Speaker 설비쌤
네 번째로 비중입니다. 비중은 물체 밀도를 순수한 물의 밀도로 나눈 값을 뜻합니다.
Speaker 설비쌤
비중은 이렇게 물의 밀도와 물체의 밀도를 나타낸 것이고요. 이것은 단위가 없습니다.
Speaker 설비쌤
이렇게 4가지 밀도, 비중량, 비체적, 비중을 알아봤고요.
Speaker 설비쌤
핵심 키를 보시면 표준 대기압 atm이 있습니다. 굉장히 시험 문제에 많이 나오는 내용인데요. 이 부분은 칠판에서 자세히 알아보도록 하겠습니다.
Speaker 설비쌤
우선 표준 대기압은
Speaker 설비쌤
1atm은 대기압을 나타낼 때 1atm 단위를 사용하는데요.
Speaker 설비쌤
1atm이라 함은 수은주로 나타냈을 때 수은으로 나타낸 기둥이죠. 이 높이가 얼마만큼 되느냐? 760mm가 되더라.
Speaker 설비쌤
그래서 수은주 기둥이 760mm가 되겠고요. 이것을 물 기둥으로 우리가 표현을 했을 때 얼마만큼 높이가 올라가냐? 10.336m가 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
그래서 이게 아쿠아고요. 아쿠아 수주를 뜻합니다. 이 두 가지를 꼭 알아두셔야 되고요.
Speaker 설비쌤
그리고 중요한 이 부분을 꼭 알아두셔야 되는데 1.0336 kgf/cm² 이거를 알고 있으면 이 밑에 있는 것들을 다 유도를 할 수가 있는데요.
Speaker 설비쌤
우리가 외워야 될 것은 760mm 수은주, 10.336m 아쿠아, 1.0336 kgf/cm², 그리고 14.7 psi 이 4개 정도만 외워 두시면 다른 것들은 모두 다 유도를 할 수가 있습니다.
Speaker 설비쌤
자 그럼 보겠습니다.
Speaker 설비쌤
자 이걸 가지고 와서 kgf/cm²을 이렇게 단위 변환을 해 보도록 하겠습니다.
Speaker 설비쌤
우선 우리가 Pa 즉 N/m²이라는 단위로 변환해주기 위해서.
Speaker 설비쌤
1kgf은 대략 계산하기 쉽게 하기 위해서 10N으로 계산해 보겠습니다. 그리고 1cm²는 10⁻⁴m²이죠.
Speaker 설비쌤
이것은 어떻게 나왔냐? 1m는 10²cm입니다.
Speaker 설비쌤
자 그럼 이것을 제곱을 해주면 1m²는 10⁴cm²가 되죠.
Speaker 설비쌤
이것을 넘겨주면 1cm²는 10⁻⁴m²이 되겠죠. 그래서 이것을 이렇게 변환해 준 겁니다.
Speaker 설비쌤
자 그럼 이렇게 변환해 주면 밑으로 오시면 그냥 그대로 대입해 주시면 됩니다.
Speaker 설비쌤
1kgf이 10N을 본다고 했죠. 1.0336 kgf을 10N. 그리고 cm²이 10⁻⁴m²이라고 했으므로 10⁻⁴m²이라고 했으므로 이렇게 변환을 해주시면 되고요.
Speaker 설비쌤
이것을 1.0336 곱하기 넘어오면 10⁵이 되겠죠. 그러면 N/m²이 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
이게 1.01325 정도가 나오거든요. 자 그래서 이 식이 즉 이 식으로 우리가 표현을 할 수 있게 되는 거고요.
Speaker 설비쌤
빨간색으로 표시하겠습니다. 다른 색으로. 자 그럼 이 N/m²이 무엇이냐? 이게 즉 Pa이기 때문에 여기 이거랑 같은 숫자로 보시면 되겠습니다. 자 그 다음에 이 bar는 무엇이냐?
Speaker 설비쌤
이 bar라는 단위를 아시면 되는데 1bar라고 하는 것은 10⁵Pa입니다. 즉 10만 Pa로 볼 수가 있습니다.
Speaker 설비쌤
그러면 우리가 어떻게 변환하느냐? 이걸 가지고 변환하면 되겠죠. 이게 101325 Pa이었습니다. 그럼 이것은 즉 10⁵이죠.
Speaker 설비쌤
1.01325 × 10⁵Pa이니까 여기서 뭐라고 말씀드렸죠? 1bar가 10⁵Pa이라고 했으므로 이게 즉 bar가 단위가 됩니다. 그러면 1.01325 bar가 이렇게 나온다는 거.
Speaker 설비쌤
처음에 말씀드렸다시피 우리가 수은주 760mm Hg 수은과 10.336m 아쿠아, 1.0336 kgf/cm², 그리고 14.7 psi 이 정도만 알아두시면.
Speaker 설비쌤
다른 것들은 1.0336 kgf/cm² 가지고 다 유도를 할 수가 있다라고 보시면 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
이 내용도 어느 정도 기본 개념을 알고 있어야만 풀 수 있는 내용이니까 꼭 그 전장 SI 기본 단위와 유도 단위를 꼭 공부하는 시간을 충분히 가져 주시고요. 그 기본 단위와 유도 단위를 모두 다 마스터한 뒤에 이 표준 대기압 1atm이 나타내는 단위도 이렇게 저처럼 써가면서, 유도해가면서 학습하시면 훨씬 더 능률이 올라갈 것으로 생각됩니다.
Speaker 설비쌤
넘어가도록 하겠습니다.
Speaker 설비쌤
다음은 압력입니다.
Speaker 설비쌤
압력이라고 하는 것은 단위 면적당 누르는 힘을 우리가 압력이라고 하죠. 그래서 압력은 힘 나누기 면적이었습니다.
Speaker 설비쌤
그래서 힘의 단위가 뉴턴이었죠. 그리고 면적은 m².
Speaker 설비쌤
그래서 압력의 단위는 N/m²이었고 우리가 Pa로 단위를 나타낸다라고 말씀드렸습니다.
Speaker 설비쌤
자 그럼 이 압력은 대기압을 기준으로 우리가 절대압이라든지 게이지압력, 진공 뭐 이런 걸로 나타낼 수가 있는데요.
Speaker 설비쌤
기출 문제에 어떤 것들이 많이 나오냐? 이 절대 압력을 구하는 공식이라든지 게이지 압력 그리고 진공압에 대한 관계가 굉장히 기출 문제에 많이 나오고 있습니다.
Speaker 설비쌤
자 그럼 우선 보겠습니다. 우선 대기압을 기준으로 보겠습니다.
Speaker 설비쌤
대기압이 여기까지고요.
Speaker 설비쌤
그럼 절대 압력은 어떻게 되죠? 대기압 + 게이지압이 되겠네요.
Speaker 설비쌤
게이지압이라고 하는 것은 압력계로 잰 압력을 게이지압이라고 합니다.
Speaker 설비쌤
이렇게 절대 압력은 대기압 + 게이지압이 되겠고요. 하나가 더 있죠. 여기서 절대압이 하나가 더 있네요.
Speaker 설비쌤
절대압은 대기압 + 게이지압만 되는 게 아니고 여기 대기압에서 진공압을 마이너스 해 준 것도 절대압이 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
여기서 마이너스가 되겠고요. 자 이런 것들은 게이지압 위에 있는 게이지압을 정압이라고 하고요. 그리고 진공압을 부압이라고 합니다. 이 공식이 굉장히 기출이 많이 됐다는 거 알아두시면 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
이렇게 SI 기본 단위부터 유도 단위, 그다음 밀도, 비중량, 비체적, 비중, 그다음 표준 대기압부터 절대 압력까지 굉장히 많은 내용들을 공부를 했는데요. 이 부분은 사실 기초적이면서도 굉장히 다른 부분에 많이 관계가 되는 내용들입니다. 그래서 이런 것들은 꼭 혼자 복습을 반복적으로 해 주셔야 된다는 거. 이 부분을 좀 잡고 넘어가시면 다른 것들도 굉장히 쉽게 접근하실 수가 있을 것입니다.
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![[아이온2] 담당자 분들 꼭 보셔야합니다. 마도성 PVE 치명적인 문제점 정리. — Transcript](https://i.ytimg.com/vi/naemKok4kCI/maxresdefault.jpg)
