1. 토리첼리의 실험
1643년 이탈리아의 물리학자 토리첼리는 유리관과 수은을 사용하여 다음과 같은 실험을 하였습니다.
즉, 단면적 1 cm 인 한쪽 끝이 막힌 길이 1 m 의 유리관 안에 수은을 가득 채운 다음, 수은이 담긴 그릇
안에 거꾸로 세우면, 유리관 안의 수인주는 그릇에 담겨 있는 수은의 표면으로 부터 76 cm 의 높이를
항상 유지 하게 된다는 것 입니다.
이때 유리관 윗쪽에는 진공상태가 되는데 이를 '토리첼리 진공' 이라고 합니다.
유리관 안의 수은주가 76 cm 가 되는 것은 수은주의 무게가 그릇에 담긴 수은의 표면에 작용하는
대기의 압력과 균형을 이루기 때문입니다. 이 실험으로 대기압 (1기압)은 높이 76 cm의 수은주 무게와
같다는 사실이 발견되었으며, 이는 오늘날 진공의 측정 단위에 있어서도 기초적인 개념이 되고 있습니다.
우리가 흔히 사용하는 진공도의 단위인 토르(Torr)는 토리첼리의 머릿 글자를 딴 것이며, 대기압 상태를
표시하는 760 Torr 나 760 mmHg, 76 cmHg 등도 모두 토리첼리의 실험에서 나타는 수은주의 길이를
이용 한 대기압의 표시인 것 입니다.
2. 진공단위
한국공업규격(KS)에서는 진공도의 단위로 Torr와 Pa를 규정하고 있으나, 일반적으로 Torr가 널리
사용되고 있습니다. Torr는 mmHg와 동일한 단위이며, cmHg도 단지 mm를 cm로 표시한 것 으로
같은 개념입니다.
그러나 독일공업규격(DIN)에서는 mbar를 사용하고 있는데, 이는 대기압을 CGS 단위 표시인 dyne 으로
나타내는 것으로, 1 mbar는 1 cm에 대하여 1000 dyne의 힘이 작용하는 압력을 나타냅니다.
이를 좀 더 쉽게 이해하기 위해서 대기압을 우선 g로 나타내보면,
1기압 = 76 cmHg = 760 mmHg
76 cm 인 수은주의 부피 = 1 cm (수은주의 단면적) + 76 cm = 76 cc
76 cc + 13.6 (수은의 비중) + 1033.6 g이 되고,
1 g = 980 dyne 이므로,
1033.6 g + 980 dyne = 1012928 dyne = 1013.3 mbar
즉, 1기압 = 1013.3 mbar 가 되는 것 입니다.
그밖에 종종 쓰이는 진공도의 단위로는 inHg와 %가 있습니다. inHg는 수은주의 길이를 단지 inch로 표시한 것에
불과하며, %는 완전 진공상태를 가정하여 100% 진공으로 보고, 대기상태를 0% 진공으로 하여 진공도를 표시
하는 것 입니다. 그 외에도 bar, Psi, Ibf in, inHO, mmHO 등이 진공도 단위로 쓰이기도 하나 그리 흔치 않으므로
생략합니다.
(1) KS 규격 진공도 단위 Torr, Pa
- (대기압) 1기압 = 760 Torr
= 760 mmHg
= 76 cmHg
= 101330 Pa
(2) DIN 규격 진공도 단위 mbar
- (대기압) 1기압 = 1013.3 mbar
(3) inHg 표시 진공도 단위
- (대기압) 1기압 = 29.92 inHg
(4) % 표시 진공도 단위
- (대기압) 1기압 = 0%
3. 절대압과 게이지압
절대압이란, 수은주 게이지로 표시할 경우, 수은의 높이를 그대로 사용하는 것을 말하며,
게이지압이란,대기압에서 얼마만큼 -(마이너스) 되었는가를 나타내는 방법입니다.
다시 말해, 200 mmHg(abs)는 대기압 760 mmHg(abs)에서 560 mmHg(abs) 만큼 내려간 것으로
560 mmHgG 라고 표시합니다. 여기서 (abs)는 절대압(absolute)을 의미하며, G는 게이지압(gauge)을
의미합니다.
게이지압은 1 mmHg(abs)까지만 표시를 하며, 1 mmHg(abs) 이하는 절대압으로 표시합니다.
일반적으로 게이지압이라 함은, 부르동(Bourdon) 게이지라고 하는, 대기압에서 1 mmHg(abs) 까지를 측정하는
게이지를 사용할 때 명명합니다.
예를 들면 다음과 같이 표현할 수 있습니다.
150 mmHg(abs) = 610 mmHgG = -150 mmHg = 610 Torr
여기서 Torr 단위에는, 일반적으로 (-)나 게이지압으로 사용을 하지 않아, 혼동을 피하기 위해 널리 이용되며,
위 그림은 '76' (우측 그림 안쪽 숫자) 이나 '0' (좌측 그림) 으로 표시된 수치의 값은, 수은주의 1 mmHg(abs) 값을
의미하며, '0' 이라고 해서 절대진공이나, maximum 진공이라고 하지 않습니다.
이러한 타입의 부르동 게이지는 그 정밀도에서 1 Torr까지 밖에 잴 수 없어, 그 최고치를 '760'이나 '76'(cm 인 경우),
혹은 '0' 으로 표시한 것 입니다. 그 이상의 압력은 일반적으로 디지털 형식으로 표시되는 게이지를 사용합니다.
출처 - 동방하이테크상사 자료 인용