이번 글에서는 과거 전 직장에서 10년 이상 공기압 설비를 접하며 쌓은 경험을 바탕으로, 공기압의 특징과 장점, 그리고 실생활에서 압축공기(공기압)가 활용되는 다양한 응용사례에 대해 간단히 살펴보겠습니다.
공기압은 산업 현장에서 널리 사용될 뿐만 아니라, 우리 일상에서도 쉽게 접할 수 있는 중요한 에너지원입니다. 공기압의 원리와 활용 사례를 이해하면, 우리가 무심코 지나쳤던 기술들이 얼마나 유용한지 새롭게 발견할 수 있을 것입니다.
공기는 눈에 보이지 않지만 우리 주변에서 매우 흔하게 있는 물질입니다. 우리는 거의 매일, 직접 또는 간접적으로 공기를 접하고 있기 때문에 공기가 없는 세상은 상상할 수도 없습니다..
기학(氣學) 또는 기력학(氣力學)은 영어로 Pneumatics(뉴매틱스)라고 하는데 그리스어로 공기를 뜻하는 “pneuma"에서 유래합니다. 기학은 압축공기를 사용해 운동을 발생시키고 기계적인 힘을 얻는데 초점을 맞추고 있습니다. 거의 대부분은 압축공기로 구동될 수 있기 때문에 근육처럼 힘을 낼 수 있으며 전기, 수력, 유압 또는 풍력처럼 에너지의 형태로도 사용될 수 있습니다.
압축공기는 에어탱크 등의 저장 장치에 저장할 수 있습니다. 에어탱크 내부의 압축공기는 압력에 비례해서 팽창하는 힘을 가지고 있기 때문에 미세하게 작은 구멍이 하나라도 있으면 압축공기는 그 구멍으로 새면서 분출하게 됩니다.
압축공기가 분출되는 속도는 압력이 높은 곳(내부의 고압)과 낮은 곳(외부의 대기압)의 압력 차이에 비례합니다. 분무 노즐을 통하여 압축공기를 빠르게 흐르게 하면 도료(塗料)를 세밀하고 균일하게 뿜어서 도장작업을 할 수 있습니다.
공기를 압축해서 만든 압축공기는 다음과 같이 많은 장점을 가지고 있습니다.
1. 압축공기는 에어탱크 등에 저장될 수 있습니다.
2. 압축공기는 파이프와 호스(튜브) 또는 적당한 저장 장치를 사용해 멀리 떨어진 곳까지 보낼 수 있습니다.
3. 압축공기는 깨끗해서 오염물질이 거의 없습니다.
4. 압축공기를 통해 운동이 빨리 이루어집니다.
5. 복잡한 기계적인 시스템이 없어도 공기압 실린더를 사용해서 많은 운동을 구현할 수 있습니다.
6. 압축공기는 폭발하지 않습니다.
이렇게 장점이 많은 압축공기는 다음과 같이 우리 주변의 일상생활에서 다양한 분야에서 이용되고 있습니다.
치과에서 충치 치료를 하기 위해 압축공기로 작동되는 드릴을 사용하여 치아에 구멍을 낼 수 있습니다.
자전거 및 자동차 타이어에 압축공기를 넣어서 쿠션 효과를 낼 수 있습니다.
광산이나 토목 공사현장에서 압축공기식 드릴(착암기)로 땅이나 바위에 구멍을 뚫을 때도 사용됩니다.
돔구장의 지붕을 개폐할 때도 압축공기를 이용합니다.
버스와 지하철의 문을 개폐하는 장치, 버스나 트럭 등의 공기압 브레이크 장치 등에서 사용됩니다.
또한 진공이젝터라는 공압 부품을 사용하면 압축공기를 이용해서 부압(진공압)도 만들 수 있습니다.
진공압을 이용하면 식품회사에서 고기 등의 다양한 식재료를 진공 포장하거나, 치과 치료 중 입안에 고인 침을 빨아 당길 수 있습니다.
이처럼 다양한 장점을 지닌 압축공기와 진공압은 산업뿐만 아니라 일상에서도 폭넓게 활용되고 있습니다. 이러한 원리를 이해하고 창의적으로 응용한다면, 실생활에 유용한 새로운 장치나 아이디어를 개발할 수 있을 것입니다.
여러분도 압축공기와 진공압의 특성을 활용하여 어떤 유익한 제품이나 시스템을 만들 수 있을지 고민해 보시길 바랍니다. 작은 아이디어가 혁신적인 발명으로 이어질 수도 있습니다. 이를 통해 실생활을 더욱 편리하고 효율적으로 만드는 기회를 가져보시길 바랍니다.
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