공압의 기본원리

1. 공기의 성질

1.1 대기의 구성 성분

1. 지구 표면의 1㎤ 에는 1.033kgf의 공기가 쌓여 있습니다. 일반적으로 이것을 대기압이라 하고, 1표준 기압(1atm) 이라는 단위로 나타낸다.
2. 압력이란?
   단위 면적에 작용하는 힘 :
   P=W/A [kgf/cm²] 압력(P) = 전체의 무게[kgf] / 밑 면적[cm²]

1. a) 대기압 : 현재 대기중의 압력
   1표준기압= 1.033kgf/cm²
2. b) 게이지 압력 : 대기압을 0으로 하여 측정한 값
   - 대기압보다 높은 압력 : + 게이지 압력
   - 대기압보다 낮은 압력 : - 게이지 압력
3. c) 절대압력 : 완전진공 0을 기준으로 표시한 값
   절대압력 = 대기압 + 게이지 압력

2. 공기의 상태 변화

2.1 보일의 법칙

온도가 일정할 때 압력과 체적은 반비례합니다.
P1 V1 = P2 V2 =일정 (P는 절대압력, V는 체적)

2.2 샤를의 법칙

압력이 일정할 때 온도와 체적은 비례합니다.
T1 / T2 = V1 / V2 (T는 절대온도, V는 체적)

2.3 보일-샤를의 법칙

- 기체의 압력,체적, 온도와의 관계를 나타낸 식
(P1ㆍV1) / T1 = (P2ㆍV2) / T2

- 기체의 특성 방정식
PㆍV = GㆍRㆍT (G는 기체중량, R은 기체상수, T는 절대온도)

2.4 파스칼의 원리

1. 밀폐된 용기 속에 정지된 유체의 일부에 가해지는 압력은 유체의 모든 부분에 동일한 힘으로 동시에 전달 됩니다.
   - 경계를 이루고 있는 어떤 표면 위에 정지하고 있는 유체의 압력은 그 표면에 수직으로 작용합니다.
   - 정지 유체내의 점에 작용하는 압력의 크기는 모든 방향으로 같게 작용합니다.
   - 정지하고 있는 유체중의 압력은 그 무게가 무시될 수 있으면, 그 유체 내의 어디에서나 같습니다.
   
2. 압력의 전달 원리
   P = F1 / A1 = F2 / A2 (F는 힘, A는 단면적)
   F2 = (F1ㆍA2) / A1
   힘은 피스톤의 단면적에 비례하므로 A2 에 비해 A1이 작으면
   F1에 비해 충분히 큰 힘 F2가 얻어진다.
   유압 프레스나 수압기가 이 원리를 응용한 것이다.

2.5 공기의 흐름

압축 공기는 압력이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 흐르는 성질을 가지고 있습니다.
즉, 압력차가 생기면 공기가 흐르게 되는데, 이 때 단위 시간에 흐르는 체적을 유량이라 합니다. 공기가 배관 속을 흐를 때 그림과 같이 배관의 단면적 ①과 ②가 차이가 있더라도 ①과 ②를 흐르는 유량은 같습니다. 이것을 연속 방정식이라 합니다.
연속 방정식은 질량 불변의 법칙을 유체의 흐름에 적용한 것으로, 폐곡선의 관로 속 유체는 도중에 생성되거나 소멸되지 않는다는 것을 뜻합니다.
유체가 배관 내를 흐를 때는 관내 저항이 있으므로 실제 단면적분의 유체가 모두 흐르는 것은 아닙니다. 1차측 절대압력이 2차측 절대압력보다 1.89배 이상의 압력차(임계 압력비)가 있으면 공기의 흐름은 음속으로 흐르고, 그 이하이면 공기의 흐름이 아음속으로 흐르기 때문입니다.