비중(Specific Gravity)의 정의와 이해

제목 : 비중(Specific Gravity)의 정의와 이해

본문에서 살펴볼 내용은 Specific Gravity 우리말로 "비중" 입니다. 

 

물질의 기본적인 특징,성질을 나타낼 때 사용하는 기준의 하나로 "밀도"와 밀접한 연관성을 갖고 있습니다. 

 

 

단어를 하나하나 살펴보면, Specific은 형용사로 특정한, 특유의, 독특한 이란 뜻을 가지고 있으며 Gravity는 중력을 말합니다. 

 

이를 조합해서 직역하면 "특유의 중력"이라 해석할 수 있습니다. 

 

 

플랜트 산업과 같이 공정설계와 설비의 Sizing(&calculation)시에 빠지지 않고 등장하는 Specific Gravity는 어떻게 정의하고 쉽게 이해할 수 있을까요?

 

비중의 정의

비중의 사전적 정의는 다음과 같습니다.

"특정 표준물질의 밀도에 대한 물질의 밀도의 비율"

 

한문으로 표기하면 풀어쓰면 다음과 같습니다.

" 比(견줄 비) 重(무거울 중) "

 

견줄 비(比)는 어떠한 차이가 있는지 알기 위해 서로 대어보다라는 구체적인 뜻을 가지고 있습니다. 

 

"서로 대어보아 무거운 정도를 차이점을 알아보다"로 해석할 수 있습니다. 

 

비중은 특정 밀도와 표준 밀도의 비율을 말하는 것으로 상대 밀도라고도 호칭합니다.

비중의 단위

비중은 앞서 설명한 정의에서 알 수 있듯이 특정 물질과의 비의 값을 의미하고 분자와 분모의 단위가 동일하여 

 

상쇄되기 때문에 단위가 없습니다. 

 

따라서 뒤에 부연설명을 하겠지만 밀도가 아닌 중량으로도 비중을 구할 수가 있습니다.

"비중은 단위가 없습니다"

비중의 이해

비중이 가지고 있는 사전적 의미가 말하는 바는 명확하지만 비율이라는 의미는 상대적이므로 어떠한 기준을 갖고 계산해야 하는 것일까요?

 

 물리학에서는 비중의 기준점이 되는 표준물질을 물과 공기로 정하고 있습니다. 

 

특정 물질이 물에 가라 앉거나 떠 있거나의 상태를 결정하는 주요 요소가 바로 비중입니다.

비중의 표준물질

• 물질이 고체 및 액체일 경우 물을 기준으로 하며 이 때 온도 및 압력 조건은 4 ˚C @

 

•  1atm(대기압) 에서를 기준으로 한다. 

 

• 물질이 기체일 경우 공기를 기준으로 한다. 

여기서 잠깐!

"물을 비중의 표준물질로 정의하면서 왜 4 ˚C @ 1atm 을 기준으로 한 것일까요? 

 

왜냐하면 물의 밀도는 4 ˚C @ 1atm 에서 1,000 kg/m³ 의 밀도를 갖고 있기 때문입니다.

 

 " 물의 밀도 / 표준 물의 밀도는 결국 비중의 기준인 1 값을 얻을 수 있습니다.

비중은 우리가 일상생활에서도 종종 사용하게 되는 단어입니다. 

 

"뉴스에서 소식을 비중있게 다루다", "비중이 같다", "비중이 없는 이야기다" 와 같이 어떠한 주제나 특정 대상물에 대한 의견이나 이야기를 다룰 때 사용합니다. 

 

 

비중이 있다와 없다는 무엇을 뜻하는 것일까요?

• 비중이 있다 ☞ 특정 대상물(혹은 주제)과 비교하여 무겁다. 

 

• 비중이 같다 ☞ 특정 대상물(혹은 주제)과 비교하여 같다. 

 

• 비중이 없다 ☞ 특정 대상물(혹은 주제)과 비교하여 가볍다. 

 

비중 있게 다룬다는 것은 결국 무겁다는 것을 뜻합니다. 

 

앞에서 정의한 비중의 표준물질은 물과 공기가 있습니다.

 

비중을 가장 쉽게 이해하기 위해서는 물과 기름을 예로 들 수 있습니다.

 

표준 물질인 물의 비중은 1이며 기름은 0.75 (종류에 따라 차이가 있음) 입니다.



비중의 표준물질인 물은 1 기름의 비중은 0.75 이므로 따라서 물은 

 

기름 보다 비중이 높다는 것을 의미합니다. 

 

 

이는 아래 그림에서 처럼 비중차에 의해 물보다 비중이 작은 오일이 물 위로 모여 있는 것을 알 수 있듯이 물질의 밀도 차이에 의한 가벼운 정도를 뜻 합니다. 다시 말해 표준 물질인 물의 비중 1보다 큰 수는 밀도가 크다는 것을 말 하며 1보다 작은 수는 밀도가 작다는 것을 말합니다.

 

Oil & Water - 출처 위키미디어

 

비중 계산 공식

비중을 계산하는 공식은 물리학에서 아래와 같이 기술하고 있습니다.

 Specific Gravity (비중) = 특정물질의 밀도(kg/m³) / 물의 밀도(kg/m³)

 

표준 물질인 물이 4˚C @ 1atm 에서 1,000 kg/m³ 의 밀도를 갖고 있다면 

 

물의 Specific Gravity (비중은 몇 일까요?)

 

 Sol. ) Water Sp Gr = (1,000 kg/m³) / (1,000 kg/m³)

 

    ∴ 물의 비중은 1.0 이 되는 것이지요.

이렇게 각 물질의 밀도값을 알고 있다면 비중을 손 쉽게 구할 수가 있습니다. 

 

 

간단히 문제를 풀어 보겠습니다.

 Ex.) 밀도가 7.875 g/cm³(7,875 kg/m³) 인 철은 비중이 몇 일까요? (밀도는 ρ로 표기합니다.)

   Sol.) Sp. Gr = ρ1 / ρ2

 

            Sp. Gr = 7.875 / 1.0

          Sp. Gr = 7.875

       ∴ 철의 비중(Sp. Gr) = 7.875 입니다. 

본문 내용을 통해 확인할 수 있는 내용을 요약하면 비중이란 

 

표준물질과 비교해서 단위 부피당 질량의 경/중을 확인하는 

 

비율이라는 결론을 얻을 수 있습니다.

비중의 정의와 이해에 대한 내용을 마치겠습니다. Inside Insight 였습니다.

비중 자료

1. 알루미늄 : 2.7
2. 나트륨 : 0.97
3. 황 : 2.07
4. 탄타늄 : 16.6
5. 금 : 19.3
6. 카드뮴 : 8.65
7. 주석 : 7.3
8. 티타늄 : 4.5
9. 구리 : 8.94
10. 황동 : 1.55
11. 철 : 8.854
12. 텅스텐 : 19.3
13. 납 : 11.35
14. 크롬 : 7.14
15. 테프론 : 2.4
16. 아연 : 7.14
17. 인코넬 : 8.0
18. 스테인리스 스틸 : 7.854
19. 니켈 : 8.85
20. 백금 : 21.45

 

 

INSIDE INSIGHTS ENCYCLOPEDIA