Posted by(작성하신 분) 김미선 ( March 24, 2001 at 15:24:44: )
In Reply to(원문) : 절대점도(dynamic viscosity, absolute viscosity)와 동점도(kinematic viscosity)
posted by(원문 작성자) : 김창호 on July 03, 2000 at 16:12:25:
: 이러한 질문을 받은 적이 있읍니다.
: : 기초적인 질문같지만 자료를 찾지 못하여 질문합니다.
: : 우리가 흔히 점도를 표기할때 cPs로 표기하는데,
: : cPs는 Brookfield점도계로 측정한 것으로 알고 있습니다.
: : Zahn cup점도계는 점도를 cSt롤 표기하고 있는데,
: : 측정된 cSt단위를 cPs단위로 환산하려면 어떻게 하여야 하는지요?
: : 또, 점도와 온도의 상관관계를 알고 싶습니다.
: : 바쁘시더라도 부탁 드립니다.
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: 점도(Viscosity)는 유체의 끈끈한 정도를 나타내는 물리적 단위입니다. 전단응력(shear stress)와 전단율
: (shear rate)의 비율로 표현됩니다. 말이 좀 어렵지요?
: 외부에서 가해지는 힘(스트레스)에 저항하는 정도를 말합니다. 막대기로 점도가 서로다른 유체를 휘젓는
: 것으로 그 저항(점도) 을 비유할 수 있읍니다.
: 점도는 역학점도(dynamic viscosity)또는 절대점도 (absolute viscosity) 라고도 부르기도 하는데 이는 동점도
: (kinematic viscosity)라는 정의가 서로 다른 용어와 구분하기 위한 것입니다.
: 동점도는 점도를 그 유체의 밀도(density)로 나누어 주는 정의를 따릅니다. 즉,
: kinematic viscosity = dynamic viscosity/density
: 입니다.
: 이는 점도(절대점도, 역학점도)가 흐르는 유동상태에서 그 물질의 운동방향에 거슬려 저항하는 끈끈한 정도를
: 절대적으로 크기로 나타냄에 반해 , 동점도는 얼마나 유동성이 좋은가 즉 잘 흐를 수 있는 정도를 나타내는
: 상대적 지표가 됩니다. 동점도가 작을수록 잘 흐르게 됩니다.
: 점도가 같으나 밀도가 서로 다른 두 가지 유체가 있다고 할때 일반적인 점도(절대점도)를 측정하는 회전형 점도계로
: 재면 당연히 같은 점도를 나타냅니다. 그러나 원형관을 흐르는 방식의 , 즉 유동성(fluidity)를 이용하는 측정 방식인
: 유리세관형 점도계에서 서로 다른 동점도를 얻게되는데 이는 정의상 당연한 것이지만, 밀도가 큰 유체가 모멘텀이
: 크니 상대적으로 같은 정도로 받는 점성저항(점도는 같으므로) 을 더 이기기가 쉽기 때문이지요. 즉 동점도가 작은
: 유체가 더 잘 수송되고 또 핸들링하기가 쉬운 것입니다.
: 동점도는 원형 폐쇄관 유동이나 도관을 흐르는 유체공정에 특히 유동성의 지표로 많이 활용되고 , 점도는 유체 그
: 자체의 고유한 점성저항력을 나타내는 지표가 됩니다.
: 한가지 제가 학생들에게 예를 드는 방식으로 쉽게 말씀드리면 한 개인의 사회생활에 비교할 때 점도는 외부 스트레스에
: 대해 저항하는 내적 능력의 정도라고 할 수 있고, 동점도는 외부 스트레스에 대항하여 사회생활(공정상에서 보면 수송거리
: 에 도달하는 시간 또는 같은 시간중에 도달하는 양의 크고 적음)을 성공적으로 수행할 수 있는 활동적 지표(동적 능력)라
: 할 수 있겠읍니다. 내적저항력이 동일해도 개인의 단단한 정도 (능력, 지력, 재력 또는 배경등 기타 부가적 능력)가 크면
: 사회생활에서도 성공확률이 크지 않겠읍니까? 이 비유에서 성공이나 목표는 공정(proces)상에서 는 바꾸어 말하면 원하는
: 지점까지 정해진 원유를 수송하거나 페인트를 정해진 면적에 바르거나 하는 것이 되겠고, 동점도가 크면 펌핑코스트등
: 수송비용이 커지던지 같은 동력을 사용해도 시간이 많이 소요되게 됩니다.
: 그 반면에 페인트를 칠할 경우나 브라운관 형광도료 도포등에서 볼 수 있듯 너무 또 동점도가 작으면 흘러내려 좋지
: 않은 결과를 볼 수도 있읍니다. 따라서 공정수송이나 복잡한 유체제품을 핸들링할 때는 또 고가의 유체제품을 거래할
: 때마다 각각의 경우마다 서로 다른 일정한 동점도 기준이 필요하게 됩니다.
: 점도(절대점도, 역학점도)의 단위는 흔히 정의를 최초로 한 프랑스 과학자 Poiseille의 이름 첫 글자를 따서 P(포아즈(불어),
: 포이즈(영어))로 부르고 단위는 g/(cm s) 입니다. 흔히 이 값이 실제 사용하는 유체를 표현하기는 크기떄문에 100분의 1로
: 줄여 (centi-meter 또는 centi liter에서 쓰는 접두어) cP 로 많이 씁니다(센티포이즈 쌍티 뽀아즈(불어)). 물의 경우가
: 20도 섭씨에서 약 1 cP가 됩니다.
: 동점도는 밀도 (g/cm^3)로 나눈 것이니 단위는 cm^2/s가 되며 통칭 영국의 유체학자인 Stockes 의 첫글자를 따서
: St로 씁니다. 이것도 큰 값이므로 쓰기 편하게 100분의 1 값으로 cSt(S 는 대문자) 로 주로 사용합니다(물의 경우 20도
: 섭씨에서 약 1 cSt입니다).
: 학술계에서는 국제단위계(Systeme International, 불어)를 쓰도록 하고 있고 이 SI 단위계에 따르면 각각의 단위는
: 다음과 같습니다.
: 1 cP= 0.01 P = 0.001 Pa.s = 1 mPa.s
: 1 cSt = 0.01 St = 0.000001 m^2/s = 1 mm2/s
: 가 됩니다.
: 점도를 동점도로 또는 그 반대로 환산할 때 필히 같은 온도를 명기해야 하고 밀도도 그 온도에서 측정해야 합니다.
: Saybolt viscometer의 경우는 이러한 단위를 재는 것이 아니라 작은 올리피스 구멍을 통해 일정한 양의 시료가 모두
: 떨어지는데 걸리는 시간을 측정합니다. 그래서 s(초) 단위가 됩니다.이것은 동점도(cSt)로 환산할 수 있으며 단위는
: 틀리지만 기본적인 개념은 동점도의 설명과 같읍니다. 즉 같은 만큼의 힘 (중력이 되겠지요. Saybolt viscometer에서
: 유체를 낙하시키는 것은 중력이지요)을 주었을때 동점도가 작은 유체가 빠른 시간안에 떨어지는데 이것이 동점도가
: 표현하는 유동성의 좋은 예가 됩니다.
: 한가지 첨언할 것은 온도의 중요성입니다. Saybolt에서도 온도를 유지하기 위한 항온조가 있는데 흔히 이를 사용않고
: 실온에서 그냥 측정하는 경우가 있읍니다. 참고로 고분자 또는 오일 종류는 섭씨 1도 정도의 온도가 변하면 약 2-4% (1도당)
: 씩 그 값이 틀립니다. 당연히 온도가 올라가면 점도가 작아집니다. 그래서 같은 실험실이라도 항온조를 사용 하여 온도를
: 정해진 20도 또는 40도 또는 100도 F로 항시 일정하게 하지 않고 측정하면 겨울과 여름의 온도차를 감안하면 거의 100% (두배)
: 가 될 수도 있읍니다. 이런 경우는 특히 제조 현장에서 품질관리할 때 흔히 볼 수 있는데 중요한 유체제품을 생산할 경우
: 명심하셔야 합니다.
: 또한 고가의 장비를 운전할 경우도 역으로 온도에 따라 윤활유의 예상점도를 평가하는 것이 안점하며, 유체제품의
: 수입검사등의 경우에도 간과하면 안되는 사항입니다. 흔히들 대학원 학생들이 이러한 점을 모르고 겨울에 측정한
: 점도값을 여름에 실험한 유동해석에 사용할 경우 큰 오차 때문에 고민하는 경우가 많습니다. Saybolt뿐 아니라 회전형,
: 진동형, 세관형, 공정용 모든 종류의 점도계는 온도를 일정하게하는 기준이 틀리면 절대 안됩니다. 최악의 경우라 하더라도
: 기준온도로 부터 보정하여 사용해야 신뢰성이 보장됩니다. 해당 점도계의 매뉴얼을 참고 하십시오.
: 설명이 길어졌읍니다. 도움이 되셨기를 바랍니다.
저는 D제약회사에 다니는 직원입니다.
저희 회사는 원료등의 점도실험시 BROOKFIELD점도계(LVDV형)를 사용하고 있는데 cP->cSt로의 단위 환산이 가능한지를 알고 싶습니다.
또한, 측정시 조건을 일정온도로 맞추기가 여건상 쉽지 않은지 온도에 따른 보정방법은 없는지 정말 궁금합니다.
답변을 부탁드립니다.
수고하십시요.