이 계산기의 기능
수심별 수압 계산기는 유체 표면 아래 특정 깊이에서 유체가 가하는 압력을 계산합니다. 정수압 공식을 이용해 위에서 누르는 대기압과 그 지점 위에 쌓인 유체 기둥의 무게를 합산하는 방식입니다. 이는 어디서나 통용되는 보편적인 물리 법칙으로, 다이버, 엔지니어, 수족관 설계자, 학생은 물론 수중 구조물을 다루는 누구에게나 유용합니다.
사용 방법
표면 아래의 수심을 미터(m) 단위로 입력하고, 유체의 밀도(담수는 1000 kg/m³, 바닷물은 약 1025 kg/m³), 해당 지점의 중력가속도(지구에서는 9.81 m/s²), 그리고 표면에서의 대기압(해수면 기준 101,325 Pa)을 입력합니다. 계산기는 절대압력을 파스칼(Pa) 단위로 보여주고, 킬로파스칼(kPa)과 기압(atm)으로 변환한 값, 그리고 물만으로 발생하는 게이지압력까지 함께 산출합니다.
공식 설명
핵심 관계식은 $$P = \text{P}_{atm} + \rho \cdot g \cdot h$$입니다. 여기서 \(P\)는 절대압력, \(\text{P}_{atm}\)은 표면 대기압, \(\rho\)는 유체 밀도, \(g\)는 중력가속도, \(h\)는 수심을 뜻합니다. \(\rho g h\) 항이 바로 정수압(게이지압력)으로, 수심에 비례해 선형적으로 커집니다. 담수에서는 1미터 깊어질 때마다 압력이 약 9,810 Pa(약 0.097 atm)씩 증가하므로, 수심이 깊어질수록 압력이 빠르게 지배적인 요소가 됩니다.
계산 예시
다이버가 담수에서 10 m 깊이에 있다고 가정해 봅시다. \(\rho = 1000\ \text{kg/m}^3\), \(g = 9.81\ \text{m/s}^2\), \(h = 10\ \text{m}\)일 때 게이지압력은 $$1000 \times 9.81 \times 10 = 98{,}100\ \text{Pa}$$입니다. 여기에 대기압 101,325 Pa을 더하면 절대압력은 199,425 Pa이 되며, 이는 약 199.4 kPa, 즉 약 1.97기압에 해당합니다.
자주 묻는 질문
게이지압력과 절대압력은 어떻게 다른가요? 게이지압력은 대기압을 제외하고 물기둥에 의한 압력(\(\rho g h\))만 측정합니다. 절대압력은 여기에 대기압을 더한 값입니다.
용기의 모양이나 표면적이 영향을 주나요? 아니요. 정수압은 오직 수심, 유체 밀도, 중력가속도에만 좌우되며, 용기의 모양이나 폭과는 무관합니다.
바닷물에도 사용할 수 있나요? 네. 일반적인 바닷물의 경우 밀도를 약 1025 kg/m³로 설정하면 됩니다. 바닷물은 담수보다 약간 더 높은 압력을 나타냅니다.
