기계 장치의 압력 단위

기계장치, 특히 펌프, 보일러, 압축기, 열교환기 등에서는 압력이 가장 중요한 관리 변수 중 하나입니다.
압력 단위를 정확히 이해하고 사용하는 것은 설계, 운전, 유지보수, 안전 관리에 있어서 핵심적인 요소입니다.

이번 글에서는 압력 단위가 왜 중요한지, 그리고 기계장치에 어떤 영향을 미치는지 알아보겠습니다.

기계 장치의 압력 단위

압력 단위란 무엇인가?

압력은 "단위 면적당 가해지는 힘"을 의미합니다.
공식으로 표현하면:

압력 공식

압력을 나타내는 대표적인 단위는 다음과 같습니다.

Pa (Pascal) : 국제단위계(SI) 기본 단위 (1 Pa = 1 N/m²)

bar : 1 bar = 100,000 Pa

atm (Atmosphere) : 1 atm = 101,325 Pa

psi (Pounds per square inch) : 1 psi ≈ 6,894.76 Pa

kgf/cm² : 1 kgf/cm² ≈ 98,066.5 Pa

지역, 산업, 회사별로 선호하는 단위가 다를 수 있습니다.

기계장치에서 압력 단위가 중요한 이유

(1) 설계 정확성 확보
펌프, 압축기, 탱크 같은 기계는 설계 압력(Design Pressure)을 기준으로 제작됩니다.

단위 변환 오류나 해석 착오가 있으면 과도한 압력이나 부족한 압력을 견디지 못해 기계 손상이 발생할 수 있습니다.

예시:
펌프 사양이 10 bar인데 실수로 10 psi로 이해하면 실제 필요한 압력의 1/7밖에 안 됩니다. → 장비 고장 초래

(2) 안전 관리
압력은 곧 폭발 위험성과 직결됩니다.

보일러, 탱크, 배관 등이 기준 압력을 초과하면 폭발 사고로 이어질 수 있습니다.

따라서 압력 스위치, 압력 릴리프 밸브(PRV) 등의 설정값을 정확한 단위로 적용해야 합니다.

예시:
PRV가 10 kgf/cm² 기준으로 설치되어야 하는데, 잘못 설정해 10 psi로 하면 필요한 압력보다 훨씬 낮은 값에 작동하거나, 반대로 작동이 지연될 수 있습니다.

(3) 글로벌 협업 및 데이터 공유
국제 프로젝트(플랜트, 조선, 발전소 등)에서는 다양한 단위를 사용하는 엔지니어가 함께 작업합니다.

단위 일치가 되지 않으면 데이터 해석 오류가 생기고, 이는 대형 프로젝트 실패로 이어질 수 있습니다.

예시:
설계 도면은 bar 단위를 사용하지만, 현장 작업자가 psi로 착각하여 장비를 선정 → 장비 성능 미달

(4) 유지보수와 Troubleshooting
고장 원인을 분석할 때 압력 데이터를 정확히 읽어야 합니다.

단위 혼동이 있으면 문제를 잘못 진단하거나, 잘못된 부품을 교체할 수 있습니다.

예시:
펌프의 토출 압력이 예상보다 낮다고 판단하고 펌프를 교체했는데, 알고 보니 단위 변환 착오로 오해한 경우

압력 단위 변환 시 주의사항

단위 변환을 정확히 해야 합니다.

사용하는 모든 데이터 시트, 도면, 매뉴얼에서 단위를 명확히 표시해야 합니다.

환산 기준을 명확히 공유하고, 필요한 경우 통합 환산 표를 작성해 두는 것이 좋습니다.

자주 사용하는 환산 예시:

압력 단위 변환 시 주의사항

기계장치에서 압력 단위는 단순한 숫자 이상의 의미를 가집니다.
설계, 안전, 운영, 유지보수 모든 과정에서 단위를 정확히 이해하고 통일해야 장비 고장을 막고, 인명 사고를 예방할 수 있습니다.

정확한 단위 사용은

1) 장비 수명 연장

2) 생산성 향상

3) 국제 표준 부합

4) 안전 문화 확립
에도 결정적인 역할을 합니다.

 

Pa (Pascal)

사용 분야: 이론 계산, 연구, 표준 문서

주요 장비: 실험 장비, 센서 테스트 장비, 제약/바이오 장비

특징: SI(국제단위계) 표준 단위로 공식 문서나 기술 매뉴얼에 자주 사용하지만, 수치가 너무 커서(예: 100,000 Pa) 실제 운용 현장에서는 bar나 kgf/cm²로 변환해서 사용하기도 합니다.

예시:

초정밀 진공 장비 → 0.01 Pa

제약회사 멸균기 내부 압력 측정 → 101,325 Pa (1 atm)

bar

사용 분야: 플랜트 설계, 화학공업, 일반 산업설비

주요 장비: 펌프, 열교환기, 압축기, 배관 시스템

특징: 1 bar = 대기압과 비슷해서 직관적이며, 유럽과 아시아 지역에서는 bar 단위를 선호합니다.

예시:

화학 플랜트의 배관 설계 압력 → 16 bar

산업용 펌프 토출 압력 → 5 bar

소방용 스프링클러 시스템 압력 → 12 bar

atm (Atmosphere)

사용 분야: 기초 과학, 공기압 기준 설정, 일부 보일러 시스템

주요 장비: 보일러, 압력용기, 기상장비

특징: 대기압을 기준으로 하여 단순한 조건을 설명할 때 사용합니다. 실질 운전에서는 잘 안 쓰고, 기준 비교용으로 주로 사용합니다.

예시:

보일러 설계: 최대 2 atm (작은 스팀 보일러)

진공 펌프: 0.2 atm 이하 운전 목표

psi (Pounds per Square Inch)

사용 분야: 석유·가스 산업, 미국 중심 플랜트, 항공산업

주요 장비: 유전용 압력 장비, 고압 가스 시스템, 항공기 유압 시스템

특징: 북미(특히 미국)에서 표준적으로 사용. psi는 단위 면적당 압력을 직관적으로 표현합니다.

예시:

유전용 고압 게이트 밸브: 5,000 psi

항공기 유압 시스템: 3,000 psi

천연가스 압축기 시스템: 2,000 psi

kgf/cm² (킬로그램힘 퍼 제곱센티미터)

사용 분야: 동아시아 지역(한국, 일본, 대만) 산업 설계, 플랜트 운영

주요 장비: 보일러, 탱크, 산업용 펌프

특징: 무게감 있는 직관적인 단위로, 엔지니어링 현장에서 오랫동안 사용되어 왔습니다.

예시:

대형 보일러 설계 압력: 15 kgf/cm²

산업용 고압 펌프: 25 kgf/cm²

소형 탱크 내부 압력: 2 kgf/cm²

요약표기

압력 단위  사용예시

 

압력 단위는 단순한 표기 방식이 아니라,
"어떤 산업, 어떤 환경, 어떤 규격"을 기준으로 선택되고 적용됩니다.

기계장치를 다루는 엔지니어라면 다양한 압력 단위를 정확히 이해하고, 상황에 맞게 변환 및 적용할 수 있어야 합니다.
이는 안전성과 생산성을 높이는 기본이 됩니다.