기압계

사진은 가장 흔하게 볼 수 있는 아네로이드 기압계.

氣壓計 / barometer
바로 측정한다는 뜻이 아니다.아니었어..???

1. 개요[편집]

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대기압을 측정하는 장치. 대체로 대기압이 낮은 저기압일 때는 날씨가 흐리고 고기압일 때는 날씨가 맑은 경우가 많아서 기압이 일종의 날씨의 척도가 되기 때문에 바로미터라는 말 자체가 어떤 징조를 나타내는 지표라는 은유로 쓰인다. 예를 들어 "식욕은 건강의 바로미터" 식으로. 이때는 기압계라는 말을 쓰지는 않는다.

또 해발 고도가 높아질수록 기압이 떨어지므로 평지와의 기압차를 이용해 산행 등에서 간이 고도계로 사용할 수 있다. 등산이나 스카이 다이빙용 고도계는 이런 원리를 이용한다. 낮은 고도에서는 대충 고도 100 미터 당 12.5 mb (1 mb = 1 헥토파스칼) 정도, 80 미터당 10 mb 정도 떨어진다고 보면 된다. 물론 지표 근처에서나 먹히는 방법이지 높은 고산에 가면 이런 어림셈은 맞지 않는다.

이에 관한 이야기가 있는데 자세한 것은 닐스 보어 참조.

2. 종류[편집]

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기압계의 시초는 진공상태의 관 내에 들어있는 수은 막대의 압력으로 대기압을 측정하는 수은 기압계이다. 1643년 에반젤리스타 토리첼리가 한 쪽 끝을 막은 1m의 관에 수은을 넣고 관의 열린 쪽을 수은이 담긴 용기에 넣어 관을 세우면 중력으로 관 속의 수은이 떨어지려는 힘과 대기압이 용기의 수은을 눌러 생기는 힘의 평형에 의해 관 내의 수은은 용기의 수은 면으로부터 760mm 정도의 높이까지만 하강한다는 것을 발견했고, 이를 통해 최초로 기압계를 만들었다고 알려져 있으나 르네, 데카르트 등 다른 사람이 먼저 만들었다는 주장도 제기되고 있다.

2.1. 수은 기압계[편집]

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수은 기압계는 똑바로 서 있는 유리관의 아래에 가죽주머니를 달고, 그 안에 수은을 채운 형태로 되어있다.
가죽주머니를 나사로 조절해서 수은면을 기준이 되는 상아침 끝에 맞추고 수은주의 높이의 눈금을 읽어서 기압을 잰다. 주변 온도에 따라 수은의 비중이 달라지므로 측정값을 보정을 해 대기압을 구한다. 길이의 단위인 밀리미터 뒤에 수은의 원소기호를 붙인 다소 생뚱맞은 단위인 mmHg가 만들어진 이유.

이런 토리첼리 방식의 수은 기압계 외에도, 완전히 동일한 원리로 '물'을 이용해서 기압계를 만들수도 있는데, 이건 필요한 관의 높이가 10m를 넘어가기에(...) 완전히 고정된 시설로 밖에 못써먹는다. 이미 수은 기압계만으로도 충분한 성능이 나오기때문에 더욱... 현재는 과학전시관 같은데서나 찾아볼 수 있다. 일단 금속구를 이용한 진공실험으로 유명한 게리케가 자기 집에 설치해서 폭풍을 예보하는등 실제로 사용을 했다고는 한다.

수은 기압계는 매우 정확하기는 하지만 사용이 불편하고 휴대하기가 어려워 전문적 기상관측 외에는 훨씬 간편한 아네로이드 기압계가 주로 사용된다. 수은 기압계에 들어간 수은(Hg)이 유해한 중금속이라는 것도 단점이다.

2.2. 아네로이드 기압계[편집]

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아네로이드 기압계는 접시 모양의 금속 판 두 개를 겹친 후 내부를 진공으로 만들어 대기압과 금속의 탄성이 평형을 이루는 지점에서 금속 판의 움직임을 지침으로 표시하는 방법으로 작동한다. 기압 지침 외에 따로 자유로이 돌릴 수 있는 지침이 있는데 이건 직전 기압 측정치를 기억해서 기압이 얼마나 변했는지 알 수 있게 하는 것. 기압을 간편하게 측정할 수 있어 배에서 주로 사용되며 가정, 사무실, 학교 등에서 쓰이기도 한다. 다만 금속판이 기압으로 인해 휘어 평형을 이루기까지 잠시 기다려야 정확한 값을 얻을 수 있으므로 기압이 빠르게 변하는 상황에서는 사용하기 어렵다. 지표면처럼 기압이 거의 변하지 않거나 변하더라도 상대적으로 시간이 오래 걸리는 장소 혹은 경우에나 쓸 수 있는 방법.

여담이지만 이 기압계가 나왔던 초기인 1900년, 미국 텍사스 주 갤버스턴에 살던 어느 과학교사는 아네로이드 기압계를 주문해서 택배로 받았는데, 포장을 뜯어보니 눈금이 935mb를 가리키고 있는 것을 발견했다.[1] 내가 불량품을 받았나? 하고 생각한 그는 택배로 기압계를 반품하려 길을 나섰다가 곧 집으로 돌아오고 말았다. 곧이어 텍사스 만 수평선 너머에서 어마어마한 구름이 밀려오며 강풍이 불기 시작했기 때문이었다. 즉 그 기압계는 고장난 것이 아니라 제대로 작동하고 있었던 것이다. 이 허리케인은 갤버스턴이란 도시를 거의 박살내버렸고 8천여 명의 사상자가 발생했다.

2.3. IC 기압센서[편집]

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현재로는 MEMS 반도체 기술로 만든 IC 기압센서가 스마트폰에 내장된 기압계 등에 널리 쓰이고 있다. sensors multitool이라는 앱에서 기압을 통해 GPS가 잡히지 않더라도 현재의 정확한 고도를 알 수 있다. 아파트라면 엘리베이터를 올라가는 동안 기압이 낮아지는게 수치로 나타난다. 15층 기준으로 6hPa 감소한다.

2.4. 피토관[편집]

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  자세한 내용은 피토관 문서를 참고하십시오.