소방기술사 서브노트 400제 17번 | 절대압력·계기압력·진공압력 (압력환산, 진공도계산, 연성계, 공동현상)

서브노트 400제 · 17번 · 중요도 ★★
주제: 압력(절대·계기·진공) — 절대압력·계기압력 비교, 진공도·게이지압 계산

1. 서론

1) 의의

• 압력은 단위면적에 작용하는 힘으로, 기준점을 완전진공으로 두느냐 대기압으로 두느냐에 따라 절대압력과 계기압력으로 구분됨
• 소방·기계설비 설계에서는 펌프 흡입측 진공계, 배관 내압 계산 등에서 세 가지 압력 표현을 혼동하지 않는 것이 실무상 매우 중요함
• 본 주제는 절대압력·계기압력의 비교, 진공도·게이지압의 계산 2가지로 정리함

2) 구성

• 2장에서는 절대압력·계기압력의 정의와 기준선 차이를 다룸
• 3장에서는 진공압력·진공도의 개념과 계산식을 다룸

2. 절대압력·계기압력 비교

1) 절대압력의 정의

• 절대압력(Absolute Pressure)은 완전진공 상태(압력이 전혀 없는 상태)를 0으로 기준 삼아 측정한 압력으로, 물리·화학 법칙(이상기체 상태방정식 등)의 계산에는 반드시 절대압력을 사용해야 함

2) 계기압력의 정의

• 계기압력(Gauge Pressure)은 현재의 대기압을 0으로 기준 삼아 측정한 압력으로, 압력계가 일반적으로 표시하는 값이며 대기압보다 높으면 양(+)의 값, 낮으면 음(-)의 값으로 나타남

3) 두 압력의 비교

구분	기준점	특징
절대압력	완전진공(0)	항상 0 이상의 양수, 이론식 계산에 사용
계기압력	현재 대기압(0)	압력계 표시값, 대기압보다 낮으면 음수(진공압)

3. 진공도·게이지압 계산

1) 세 압력의 관계식

• 절대압력은 절대압력 = 대기압 + 계기압력으로 구하며, 계기압력이 음수(대기압보다 낮음)이면 그 절댓값만큼 대기압에서 차감됨
• 진공압력은 진공압력 = 대기압 - 절대압력으로 구하며, 대기압보다 낮은 압력 부족분을 의미함
• 세 압력은 두문자로 절계진(절대압력·계기압력·진공압력)으로 암기하며, 대기압이 계기압력·진공압력 모두의 공통 기준점이 됨

2) 진공도의 계산

• 진공도(%)는 대기압 대비 진공압력이 차지하는 비율로, 진공도(%) = (진공압력/대기압) × 100 = (대기압-절대압력)/대기압 × 100으로 계산하며, 진공도가 100%에 가까울수록 완전진공에 가까움

3) 소방실무에서의 활용

• 소화펌프의 흡입측 연성계(진공계+압력계 겸용)는 계기압력(음수 또는 진공도)을 표시하므로, 흡입양정·공동현상(Cavitation) 검토 시에는 이를 절대압력으로 환산해 판단해야 함
• 표준대기압(약 101.325kPa, 760mmHg)은 지역·고도·날씨에 따라 실제값이 달라질 수 있어, 정밀 계산 시에는 현장의 실측 대기압을 적용하는 것이 바람직함

4. 결론

• 압력의 세 가지 표현(절계진)은 기준점(완전진공 vs 대기압)의 차이에서 비롯되며, 절대압력=대기압+계기압력의 관계식으로 상호 환산됨
• 물리·화학 이론식에는 반드시 절대압력을 사용해야 한다는 점을 구분하는 것이 계산 오류를 막는 성패 요인임
• 실무적으로는 펌프 흡입측 연성계 판독 시 계기압력을 절대압력으로 환산해 공동현상 여부를 함께 점검할 것을 권장함

참고 및 출처

• 국가법령정보센터
• 소방청
• 한국산업안전보건공단(KOSHA)

※ 법령·기준은 개정될 수 있으므로 최신 규정을 확인할 것. 표준대기압 수치는 조건에 따라 달라질 수 있으므로 정밀 계산 시 현장 실측값을 확인할 것.