동압이란?
동압(보통 q로 표기)은 움직이는 유체가 가진 단위 부피당 운동 에너지를 뜻합니다. 흐르던 유체가 멈출 때 발생하는 압력 상승분을 나타내며, 공기역학·유체역학·공조(HVAC) 설계의 핵심 개념입니다. 기본 식은 $$q = \frac{1}{2} \cdot \rho \cdot v^{2}$$로, \(\rho\)는 유체 밀도, \(v\)는 유속입니다.
계산기 사용 방법
유체 밀도를 kg/m³ 단위로, 유속을 m/s 단위로 입력하면 동압이 파스칼(그리고 킬로파스칼) 단위로 표시됩니다. 해수면 기준 15 °C의 공기는 밀도가 약 1.225 kg/m³이고, 담수(민물)는 대략 1000 kg/m³를 사용하면 됩니다. 결과가 파스칼로 정확히 나오도록 두 입력값 모두 일관된 SI 단위를 사용하세요.
공식 자세히 알아보기
운동 에너지는 속도의 제곱에 비례하기 때문에 동압은 유속이 빨라질수록 급격히 커집니다. 속도가 2배가 되면 \(q\)는 4배가 되죠. \(\frac{1}{2}\) 계수는 운동 에너지 항 \(\frac{1}{2}mv^{2}\)를 단위 부피 기준으로 다시 쓴 데서 나옵니다(부피당 질량이 곧 밀도). 동압은 정압과 다릅니다. 베르누이 방정식에서는 이 둘을 더한 값이 전압(정체압)이 됩니다.
예제 풀이
항공기가 밀도 1.225 kg/m³인 공기 속을 50 m/s로 비행한다고 합시다. 그러면 $$q = \frac{1}{2} \times 1.225 \times 50^{2} = 0.5 \times 1.225 \times 2500 = 1531.25 \text{ Pa}$$ 즉 약 1.53 kPa입니다. 공기역학 엔지니어는 이 값에 면적과 계수를 곱해 양력이나 항력을 추정합니다.
자주 묻는 질문
어떤 단위를 사용하나요? SI 단위입니다. 밀도는 kg/m³, 유속은 m/s, 결과 압력은 파스칼(Pa)로 표시됩니다.
동압과 정압은 같은 건가요? 아닙니다. 정압은 유체가 주변에 가하는 압력이고, 동압은 유체의 운동 때문에 추가로 생기는 압력입니다. 이 둘을 합한 값이 전압(정체압)입니다.
공기 밀도는 얼마로 잡아야 하나요? 표준 해수면 공기는 약 1.225 kg/m³이지만, 고도가 높아지면 밀도가 낮아지고 기온이 낮으면 높아지므로 상황에 맞게 조정하세요.
