์ด ๊ณ์ฐ๊ธฐ๋ ๋ฌด์์ธ๊ฐ์?
์ด ๋๊ตฌ๋ ์ ๋์ ๋(๋๋ ฅํ์ ์ ๋, ๊ธฐํธ \(\mu\))๋ฅผ ์ ์ฒด์ ๋ฐ๋ \(\rho\)๋ก ๋๋์ด ๋์ ๋(๊ธฐํธ \(\nu\))๋ก ๋ณํํฉ๋๋ค. ์ ๋์ ๋๋ ์ธ๋ถ ํ์ด ๊ฐํด์ง ๋ ์ ์ฒด ๋ด๋ถ์์ ํ๋ฆ์ ์ ํญํ๋ ์ ๋๋ฅผ ๋ํ๋ด๊ณ , ๋์ ๋๋ ์ค๋ ฅ์ ์ํฅ ์๋์์ ์ ์ฒด๊ฐ ์ผ๋ง๋ ๋น ๋ฅด๊ฒ ํ๋ฅด๋์ง๋ฅผ ๋ํ๋ ๋๋ค. ์ด ๊ด๊ณ๋ ์ ์ฒด์ญํ, ์คํ ๊ณตํ, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๋ ์ด๋์ฆ์์ ๊ฐ์ ๋ฌด์ฐจ์์ ๊ณ์ฐ์์ ํต์ฌ์ ์ธ ์ญํ ์ ํฉ๋๋ค.
์ฌ์ฉ ๋ฐฉ๋ฒ
์ ๋์ ๋ \(\mu\)๋ฅผ ํ์ค์นผ์ด(Paยทs) ๋จ์๋ก, ์ ์ฒด ๋ฐ๋ \(\rho\)๋ฅผ ์ธ์ ๊ณฑ๋ฏธํฐ๋น ํฌ๋ก๊ทธ๋จ(kg/mยณ) ๋จ์๋ก ์ ๋ ฅํ์ธ์. ๊ณ์ฐ๊ธฐ๋ ๋์ ๋ \(\nu\)๋ฅผ SI ๋จ์์ธ mยฒ/s๋ก ๋ณด์ฌ์ค ๋ฟ ์๋๋ผ, ์ฐ์ ํ์ฅ์์ ์์ฃผ ์ฐ์ด๋ CGS ๊ธฐ๋ฐ ๋จ์์ธ ์ผํฐ์คํ ํฌ์ค(cSt)์ ์คํ ํฌ์ค(St)๋ก๋ ํจ๊ป ์ ๊ณตํฉ๋๋ค. ์ฐธ๊ณ ๋ก 20 ยฐC์ ๋ฌผ์ \(\mu \approx 0.001\,\text{Pa}\cdot\text{s}\), \(\rho \approx 998\,\text{kg/m}^3\) ์ ๋์ ๋๋ค.
๊ณต์ ํ์ด
๊ธฐ๋ณธ ์์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ต๋๋ค.
$$\nu = \frac{\mu}{\rho}$$\(\mu\)์ ๋จ์๊ฐ Paยทs = kg/(mยทs)์ด๊ณ \(\rho\)์ ๋จ์๊ฐ kg/mยณ์ด๋ฏ๋ก, ๋์ ๋๋๋ฉด mยฒ/s๊ฐ ๋ฉ๋๋ค. ์ฌ๊ธฐ์ ์ง๋ ์ฐจ์์ด ์ฌ๋ผ์ง๋ ์ ์ ์ฃผ๋ชฉํ์ธ์. ๋ฐ๋ก ์ด ๋๋ฌธ์ \(\nu\)๋ฅผ "๋์ ๋(kinematic)"๋ผ๊ณ ๋ถ๋ฆ ๋๋ค. ๋จ์ ํ์ฐ์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ต๋๋ค.
$$1\,\text{m}^2/\text{s} = 10^4\,\text{St} = 10^6\,\text{cSt}$$์์ง ์ค์ผ์ด๋ ์คํ์ ์ ์ ๋๋ ๋๋ถ๋ถ cSt๋ก ํ์๋ฉ๋๋ค.
๊ณ์ฐ ์์
20 ยฐC์ ๋ฌผ์ ์๋ก ๋ค๋ฉด \(\mu = 0.001\,\text{Pa}\cdot\text{s}\), \(\rho = 1000\,\text{kg/m}^3\) ์ ๋๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ๊ณ์ฐ๋ฉ๋๋ค.
$$\nu = \frac{0.001}{1000} = 0.000001\,\text{m}^2/\text{s} = 1 \times 10^{-6}\,\text{m}^2/\text{s}$$์ฌ๊ธฐ์ 1,000,000์ ๊ณฑํ๋ฉด 1.0 cSt๊ฐ ๋๋ฉฐ, ์ด๋ ์ ์๋ ค์ง ๋ฌผ์ ๋์ ๋ ๊ฐ๊ณผ ์ ํํ ์ผ์นํฉ๋๋ค.
์ผ๋ฐ์ ์ธ ์ ์ฒด์ ์ ๋ ๊ฐ
๋์ ๋๋ ๋์ (์ ๋) ์ ๋ \(\mu\)๋ฅผ ์ ์ฒด์ ๋ฐ๋ \(\rho\)๋ก ๋๋์ด ๊ตฌํฉ๋๋ค:
$$\nu = \frac{\mu}{\rho}$$๋ฐ๋๊ฐ ๋ถ๋ชจ์ ๋ํ๋๋ฏ๋ก, ๋์ ์ ๋๊ฐ ๋น์ทํ ๋ ์ ์ฒด๋ ๋งค์ฐ ๋ค๋ฅธ ๋์ ๋๋ฅผ ๊ฐ์ง ์ ์์ต๋๋ค. ์๋ฅผ ๋ค์ด, ์์์ ๊ทน๋๋ก ๋ฐ๋๊ฐ ๋์์ ๋์ ์ ๋๊ฐ ๋ฌผ๊ณผ ๋น์ทํด๋ ๋์ ๋๋ ๋งค์ฐ ์์ต๋๋ค. ์๋์ ๊ฐ๋ค์ ๋๋ต์ ์ธ ์์จ ์์น(๋ฌ๋ฆฌ ๋ช ์๋์ง ์์ ๊ฒฝ์ฐ)์ด๋ฉฐ ์์ ์ ๊ณ์ฐ์ ๋ํ ๊ฑด์ ์ฑ ๊ฒํ ๋ก ์ ์ฉํฉ๋๋ค. \(1\ \text{m}^2/\text{s} = 10^6\ \text{cSt}\)์์ ์ฐธ๊ณ ํ์ธ์.
| ์ ์ฒด | ๋์ ์ ๋ \(\mu\) (Paยทs) | ๋ฐ๋ \(\rho\) (kg/mยณ) | ๋์ ๋ \(\nu\) (cSt) |
|---|---|---|---|
| ๋ฌผ (20 ยฐC) | 0.001002 | 998 | 1.00 |
| ๊ณต๊ธฐ (15 ยฐC, 1 atm) | 0.0000181 | 1.225 | 14.8 |
| SAE 30 ๋ชจํฐ ์ค์ผ (20 ยฐC) | 0.29 | 891 | 325 |
| ๊ธ๋ฆฌ์ธ๋ฆฐ (20 ยฐC) | 1.49 | 1261 | 1182 |
| ๊ฟ (20 ยฐC) | 10 | 1420 | 7042 |
| ์์ (20 ยฐC) | 0.00155 | 13534 | 0.115 |
| ํ๋ฐ์ (20 ยฐC) | 0.0006 | 720 | 0.83 |
์ด ์์น๋ค์ ๋ํ์ ์ธ ๊ฐ์ด๋ฉฐ, ์ค์ ์ ๋๋ ์จ๋์ ํฌ๊ฒ ์์กดํ๊ณ , ํนํ ์ค์ผ์ ๋ฑ๊ธ๊ณผ ์ฒจ๊ฐ์ ํจํค์ง์ ๋ฐ๋ผ ๋ค๋ฆ ๋๋ค.
์์ฃผ ๋ฌป๋ ์ง๋ฌธ
์ ๋์ ๋์ ๋์ ๋์ ์ฐจ์ด๋ ๋ฌด์์ธ๊ฐ์? ์ ๋์ ๋๋ ์ ๋จ์๋ ฅ๊ณผ ์ ๋จ์๋์ ๋น(ํ ๊ธฐ์ค)์ด๊ณ , ๋์ ๋๋ ์ ๋์ ๋๋ฅผ ๋ฐ๋๋ก ๋๋ ๊ฐ(์ด๋ ๊ธฐ์ค)์ ๋๋ค.
์ผํฐํธ์์ฆ(cP) ๊ฐ์ ์ ๋ ฅํด๋ ๋๋์? ๋จผ์ ๋จ์๋ฅผ ๋ณํํด์ผ ํฉ๋๋ค. \(1\,\text{cP} = 0.001\,\text{Pa}\cdot\text{s}\) ์ด๋ฏ๋ก, cP ๊ฐ์ 1000์ผ๋ก ๋๋ ๋ค \(\mu\)์ ์ ๋ ฅํ์ธ์.
mยฒ/s๋ก ๋์จ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ์ด ์ ์ด๋ ๊ฒ ์์๊ฐ์? ๋ฌฝ์ ์ ์ฒด์ SI ๋์ ๋ ๊ฐ์ ์๋ ๋งค์ฐ ์์ ์ซ์์ ๋๋ค. ๊ทธ๋์ ์์ง๋์ด๋ค์ ๋ณดํต cSt ๋จ์๋ก ํ๊ธฐํฉ๋๋ค.