점도(Viscosity)의 개요와 이해

점도의 개요와 이해

점도의 정의 

Viscosity는 우리말로 점도라 하며 다른말로 점성이라고도 합니다. 

 

점도는 동적 점도를 말하는데 이는 유체 흐름에 대한 저항을 의미하는 것으로 

 

운동학적으로 동적 점도대 밀도의 비를 말합니다. 

 

 

이는 유체에 외력이 작용하지 않을 때 유체에 대한 측정 저항을 말 합니다. 

 

유체에 가해지는 거동을 설명할 때 유용하게 사용하기 위한 것으로 

 

전단 흐름에 대한 유체의 저항을 말합니다.

점도의 이해

글쓴이와 같은 일반인의 입장에서 위에서 기술한 점도의 정의를 

 

어떻게 하면 좀더 쉽게 이해할 수 있을까요?

점도의 정의를 좀더 쉽게 표현하면 다음과 같습니다.

• 유체 흐름에 대한 저항

유체 흐름에 저항이 발생한다는 것은 유체가 잘 흘러가지 않는 

 

정도를 말하는 것이지요. 점도를 사전적으로 조금 어렵게 표현하면 

 

유체 저항의 정량적 측정을 말합니다. 

 

다시 말해 유체의 흐름에 얼마나 저항이 발생하는지를 말하는 것으로 

 

점도를 이해하는데 "꿀" 만한 것이 없습니다. 

 

꿀은 점도를 이해하는데 가장 효과적인 유체 입니다. 

 

아래 그림을 통해 알 수 있듯이 꿀이라는 유체는 잘 흐르지 않기 때문에 

 

상대적으로 잘 이동하지 않는 것이고 점성이 높다고 말할 수 있는 것이지요. 

 

꿀 출처 Bing - 상업적으로 무료 공유 및 사용

 

 

조금더 명확히 이해하기 위해서 대표적인 표준물질인 물과 꿀을 생각해 보겠습니다. 

 

물은 점도가 낮은 저점도 물질이며 꿀은 고 점도 물질에 속합니다.

상상만 해 보아도 물과 꿀을 동시에 경사면에 부었을 때 

 

물은 빠르게, 꿀은 천천히 중력방향으로 이동한다는 것을 알 수 있습니다. 

 

이를 통해 확인할 수 있는 사실은 꿀의 유체 

 

 

이동방향의 저항이 크고 다시 말해 점성이 높다는 결론을 얻을 수 있습니다.

 

가스와 액체의 온도에 따른 점도 차이

가스물질과 액체물질의 점도는 온도에 따라 어떻게 차이가 있을까요?

먼저 액체의 점도는 온도가 상승함에 따라 점도가 낮아집니다. 

 

이는 액체상태에서의 분자간의 응집력 및 힘에 기인하며, 

 

이 힘들이 커진다는 것은 분자의 이동(흐름)이 적어진다는 것을 의미하는 것이지요. 

 

젤리를 연상한다면 조금 이해하기 쉬울수도 있겠습니다. 

 

젤리도 결국 점성을 조절해서 흘러내리지 않게 

 

분자간의 이동을 억제한 것이라 할 수 있습니다. 

 

 

젤리에 열을 가하면 흘러내린다는 것은 점성이 낮아져서 

 

분자간의 응집력과 힘이 작아져서라 할 수 있습니다.

• 액체상태의 물질의 점도는 온도와 반비례. 

 

• 왜냐하면 분자간의 응집력과 힘이 작아지기 때문 (분자간의 거리가 멀어지기 때문)

 

가스상태의 물질의 점도는 온도와 비례 합니다. 액체와 정 반대 결과 인데요, 

 

왜냐면 가스 상태에서는 분자간의 거리가 멀기 때문에

 

먼저 응집력을 무시할 정도가 됩니다. 

 

 

온도가 증가하면 분자간의 운동량 또한 커지기 때문에 이 

 

운동 에너지에 의해서 분자가 통과하기 어렵다는 것을 말합니다. 

 

 

다시말해 분자간의 충돌 속도가 증가하면서 저항이 발생하고 

 

이는 점도가 커지는 결과를 발생하게 되는 것이지요.

용어적으로 햇갈릴수 있는 용어가 있습니다. 바로 밀도 입니다. 

 

밀도는 분자와 분자가 얼마나 밀접해 있는지의 상태를 말하는 것이며, 

 

점도는 분자간의 움직임에 저항을 말하는 것으로 완전히 

 

다른 의미이지만 혼동될 수 있는 용어입니다.

점도의 단위 

•  kg/ms

 

•  Ns /m²

 

•  cP (Centipoise) 

 

마무리

플랜트 산업에서 점도는 때때로 유체를 이송하는 

 

기자재의 Design calculation 에 적용되곤 합니다. 

 

왜냐하면 점성은 결국 유체의 유속을 의미하는 것이며 

 

유속은 플랜트 산업 기자재의 중요한 Process factor 입니다. 

 

 

예를 들어 유속에 맞추어 유량을 계산하였는데 특정 물질의 

 

동일크기의 관 내에서 유속이 낮아진다는 것은 유량이 

 

적어진다는 것을 의미하게 됩니다. 

 

 

따라서 특정 유체의 점도가 표준물질인 물보다 높거나, 

 

낮을 경우에는 Design 단계에서 확인해야 하는 

 

요인이라는 점을 기억할 필요가 있습니다. 

 

 

플랜트 산업 외 의약품의 시럽이나, 페인트(지나치게 흘러내리면 안됩니다. 점성 조절) 

 

와 같은 물질 또한 점성이 조절된다는 점은 우리 일상생활에 

 

있어서 점도가 일반 현상에 관련이 있다는 점을 생각할 수 있습니다.

 

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