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기압계

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목차

1. 개요

기압계는 대기압을 측정하는 데 사용되는 기구로, 1643년 에반젤리스타 토리첼리에 의해 발명된 것으로 알려져 있다. 기압계는 수은을 이용한 액체 기압계, 아네로이드 기압계, 전기식 기압계 등으로 분류되며, 초기에는 악천후 예측에 활용되었다. 오늘날에는 기상 관측 및 일기 예보에 널리 사용되며, 스마트폰과 같은 전자기기에도 탑재되어 일상생활에서도 기압 정보를 확인할 수 있다.

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기압계
지도 정보
기본 정보
종류측정기기
측정 대상대기압
작동 원리
작동 원리대기압의 변화를 측정
역사
발명자에반젤리스타 토리첼리
발명 시기1643년
최초의 기압계수은 기압계
종류
액체 기압계수은 기압계
물 기압계
비액체 기압계아네로이드 기압계
기압계
기압 기록계
정밀 기압계
활용 분야
기상학날씨 변화 예측 및 연구
항공항공기의 고도 측정
항해선박의 위치 파악
기타과학 실험
산업 공정 모니터링
등산
측정 단위
기압 단위헥토파스칼 (hPa)
밀리바 (mbar)
수은주밀리미터 (mmHg)
수은주인치 (inHg)
파운드 매 제곱인치 (psi)
압력 단위파스칼 (Pa)
참고 자료
추가 정보압력 측정

2. 역사

에반젤리스타 토리첼리는 일반적으로 1643년에 기압계를 발명한 것으로 알려져 있지만,[1][2][41][42][43] 역사학자 W. E. 놀즈 미들턴은 토리첼리가 처음으로 그의 실험 결과를 보고한 1644년이 더욱 가능성 있는 연도라고 제시한다.[3] 가스파로 베르티라는 이탈리아의 수학자이자 천문학자 또한 1640년에서 1644년 사이에 간단한 수은 기압계를 만들었지만, 변화하는 기압을 측정하고 기록하기 위한 것이 아니었기에 진정한 기압계는 아니었다.[1][3] 프랑스의 과학자이자 철학자인 르네 데카르트는 1631년 초에 대기압을 측정하기 위한 실험 설계를 설명했지만, 그 당시 그가 작동하는 기압계를 만들었다는 증거는 없다.[1][41]

에반젤리스타 토리첼리


토리첼리의 수은을 이용한 유리관 실험


가스파로 베르티의 실험


기압계가 만들어지면서 기압이 매일 변동한다는 사실이 알려지게 되었다. 블레즈 파스칼도 기압이 매일 변동한다는 것을 알고 있었다.

그러나 파스칼은 그 원인으로 "수증기가 많으면 대기가 무거워져 기압이 높아진다"고 생각했다.[45] 하지만 실제로는 수증기가 많으면 대기가 오히려 가벼워진다. 또한 기상학에 관심이 있던 독일의 수학자 고트프리트 라이프니츠와 영국의 수학자 존 월리스도 기압의 변동은 비가 내리면 그만큼 대기가 가벼워지기 때문이라고 생각했다.[46]

오토 폰 게리케는 자신의 기술을 이용하여 물을 사용한 기압계를 제작하여 자택에 설치했다. 1660년 12월 기압이 크게 떨어졌을 때 폭풍이 발생한 것을 통해 악천후 시 기압이 낮아진다는 것을 발견했다. 이것이 날씨와 기압의 관계를 보여준 최초의 사례로 알려져 있다. 게리케의 이러한 "기압 변화가 날씨와 관련이 있다"는 발견을 계기로 기압 하강을 악천후의 전조로 이용하게 되었다. 기압계는 폭풍을 피하는 필수품으로 특히 선원들에게 널리 보급되었다.[47]

푸이 드 돔


플로랑 페리에가 푸이 드 돔 정상 부근에서 토리첼리 기압계의 수은 수위를 측정하는 모습
푸이 드 돔에서의 플로랑 페리에


17세기에 기압계의 원리가 확립된 후 얼마 지나지 않아 저기압의 접근과 같은 악천후에 앞서 기압 변화가 발생한다는 사실이 발견되었다. 이를 응용한 제품은 '''우량계'''로서 선박 등에 보급되었고, 단시간 예측이지만, 그전까지 과학적 방법이 존재하지 않았던 기상 예보가 가능해졌다.

이것이 사회에 가져온 영향은 컸으며, 현재도 다른 현상의 상징 또는 선행 지표, 그리고 그 변화를 가리켜 "바로미터"라고 부르는 것은 그 흔적을 남기고 있다.

1665년 로버트 훅은 수은을 사용한 기압계를 개량하여 수은의 높이(기압)를 판 위에서 회전하는 바늘로 나타내는 장치를 개발했다.[48] 이것은 휠 바로미터라고 불리며 널리 사용되었다. 또한 1700년에는 훅이 선박용 기압계(Marine barometer)를 만들었다. 이것은 온도계와 기압계가 결합되어 있어, 기압을 온도계로 보정할 수 있었다. 에드먼드 핼리는 이것을 항해에 사용하여 "결코 악천후 예측을 틀리지 않고, 모든 악천후를 조기에 알려준다"고 칭찬했다.[49] 그러나 훅이 속해 있던 왕립학회의 역사적 상황 때문인지도 모르지만, 이에 대한 자세한 자료는 훅의 다른 많은 자료와 함께 남아 있지 않다.

수은 기압계는 수은주 높이가 변하면 槽 내 수은면의 높이도 변하기 때문에, 수은주 높이를 정밀하게 측정하는 것은 번거로웠다. 파리의 측정기 제작자 니콜라 포르탱은 1800년경 기압계의 수은槽을 유리로 만들어 보이도록 하고, 槽의 천장에서 거꾸로 상아 바늘을 붙이고, 또한 수은槽의 바닥을 가죽으로 만들어 바닥의 높이를 상하로 조절하여 수은면이 상아 바늘 끝에 딱 맞도록 조절할 수 있도록 했다. 바늘 끝은 수은주의 눈금의 기준점이기도 하므로, 그 후에 수은주의 눈금을 읽으면 그대로 수은주 높이, 즉 기압을 알 수 있는 장치를 도입했다. 이것은 포르탱형 기압계라고 불린다.[47]

수은 기압계는 일반적으로 크고 정교하여 휴대하기 어려웠다. 휴대용 기압계는 1695년 영국의 시계 제작자 다니엘 퀘어에 의해 만들어졌다. 그것은 나무로 된 수은槽의 바닥이 가죽으로 되어 있고, 바닥에 있는 나사로 가죽 바닥을 움직여 수은을 조절할 수 있도록 한 것으로 널리 보급되었다. 이동시킬 때는 수은주에 공동이 생기지 않도록 나사로 가죽 바닥을 조절한 후 옮기고, 도착하면 역순으로 측정 상태로 되돌렸다. 이 휴대용 기압계는 많은 등산가가 휴대하여 산의 높이를 측정하는 데에도 사용되었다.[50] 19세기가 되어 영국의 의료 기기 제작자이자 기상학자이기도 했던 알렉산더 아디는 이 방식을 개량하여 1818년 심피에조미터(sympiesometer)로 특허를 취득한 후 기압계로 널리 사용되었다.[50]

수은을 사용하지 않고 내부를 저압으로 한 소형 금속제 공간(상자)을 사용하여 기압을 측정할 수 있도록 한 것이 아네로이드 기압계이다. "아네로이드"는 액체를 사용하지 않는다는 의미의 그리스어에서 유래했다. 이 작동 기구는 수학자 고트프리트 라이프니츠에 의해 처음 제안되었지만, 실제로는 제작되지 않았다.[50] 1844년 프랑스의 물리학자 루시앵 비디가 처음으로 실용적인 아네로이드 기압계를 제작했다. 이 형태의 기압계는 아네로이드 셀이라고 불리는 감압된 작은 금속 상자의 부피가 기압에 따라 변형되는 것을 이용하여 판 위의 바늘을 움직이는 장치이다. 이것은 소형 휴대용 기압계에 사용되었다.[47]

2. 1. 초기 역사

에반젤리스타 토리첼리는 1643년에 수은을 사용한 최초의 기압계를 발명한 것으로 알려져 있다.[1][2][41][42][43] 그러나 역사학자 W. E. 놀즈 미들턴은 토리첼리가 실험 결과를 처음 보고한 1644년이 더 가능성 있는 연도라고 제시한다.[3] 토리첼리는 대기의 무게가 수은 기둥을 지탱하는 힘이라고 주장하며, 기압계를 진공 생성 도구가 아닌 측정 도구로 보았다.[6]

토리첼리 이전, 조반니 바티스타 발리아니는 사이펀 실험을 통해 대기압의 존재를 암시하는 현상을 발견했다.[4] 갈릴레오 갈릴레이는 물을 위로 잡아두는 힘은 진공의 힘이며, 특정 높이 이상에서는 물의 무게 때문에 이 힘이 더 이상 버틸 수 없다고 설명했다.[4][5][6]

사이펀


가스파로 베르티는 1640년에서 1644년 사이에 물을 이용한 기압계 실험을 통해 토리첼리의 실험과 유사한 결과를 얻었다.[1][3] 베르티의 실험은 물이 채워진 긴 관을 물이 담긴 용기에 세워 관 아래를 열었을 때, 관 속의 물이 일정 높이(약 10.3m)까지만 내려오는 현상을 관찰한 것이다. 이는 발리아니가 사이펀 실험에서 관찰한 높이 제한과 같았다.[6][8] 베르티는 이 실험으로 물 위의 공간에 진공이 존재할 가능성을 제시했다.

르네 데카르트는 1631년 초에 대기압 측정을 위한 실험 설계를 제안했지만, 실제로 기압계를 제작했다는 증거는 없다.[1][41]

기압계가 발명된 이후, 블레즈 파스칼은 기압이 매일 변동한다는 사실을 확인했다. 그러나 파스칼은 수증기가 많으면 대기가 무거워져 기압이 높아진다고 잘못 생각했다.[45] 오토 폰 게리케는 물 기압계를 자택에 설치하여 기압 변화와 날씨의 관계를 최초로 발견했다.[47]

17세기에 기압계의 원리가 확립된 후, 저기압 접근과 같은 악천후에 앞서 기압 변화가 발생한다는 사실이 발견되면서, 기압계는 '''우량계'''로 선박 등에 보급되어 기상 예보에 활용되었다.

1665년 로버트 훅은 수은 기압계를 개량하여 수은 높이를 회전하는 바늘로 나타내는 휠 바로미터를 개발했다.[48] 1700년에는 훅이 온도계와 기압계를 결합한 선박용 기압계를 만들었으며, 에드먼드 핼리는 이를 항해에 사용하여 악천후 예측에 유용하다고 평가했다.[49]

1800년경, 니콜라 포르탱은 수은면 높이 조절이 가능한 포르탱형 기압계를 개발했다.[47] 1695년 다니엘 퀘어는 휴대용 수은 기압계를 만들었으며, 19세기에는 알렉산더 아디가 이를 개량하여 심피에조미터(sympiesometer)로 특허를 받았다.[50]

1844년 루시앵 비디는 아네로이드 기압계를 최초로 제작했다. 아네로이드 기압계는 수은 대신, 내부가 저압인 소형 금속 상자를 사용하여 기압을 측정하는 방식이다.[47]

2. 2. 발전

블레즈 파스칼(Blaise Pascal)은 에반젤리스타 토리첼리의 실험을 발전시켜 고도에 따른 기압 변화를 측정하는 실험을 수행했다. 그의 매형인 플로랑 페리에는 푸이 드 돔 산에서 실험을 진행하여 고도가 높아질수록 기압이 낮아진다는 것을 확인했다.[6] 이 실험은 공기가 무게를 가지며, 고도가 높아질수록 기압이 낮아진다는 기계적 이론을 뒷받침했다.

오토 폰 게리케는 물 기압계를 통해 기압 변화와 날씨 변화의 연관성을 발견했고, 이는 기상 예보에 기압계가 활용되는 계기가 되었다.[47] 그는 1660년 12월 기압이 크게 떨어졌을 때 폭풍이 발생한 것을 통해 악천후 시 기압이 낮아진다는 것을 발견했다.

로버트 훅은 수은 기압계를 개량하여 수은의 높이(기압)를 판 위에서 회전하는 바늘로 나타내는 장치를 개발했다.[48] 이것은 휠 바로미터라고 불리며 널리 사용되었다. 또한 1700년에는 훅이 선박용 기압계(Marine barometer)를 만들었다.[49]

장 니콜라 포르탱은 1800년경 기압계의 수은槽을 유리로 만들어 보이도록 하고, 수은면의 높이를 조절할 수 있는 포르탱형 기압계를 개발하여 측정 정확도를 높였다.[47]

다니엘 퀘어는 휴대용 기압계를 만들어 등산 등 다양한 분야에서 활용될 수 있도록 했다.[50]

알렉산더 아디는 이 방식을 개량하여 1818년 심피에조미터로 특허를 취득한 후 기압계로 널리 사용되었다.[50]

1844년, 프랑스의 과학자 뤼시앵 비디는 수은을 사용하지 않는 아네로이드 기압계를 발명하여 기압계의 소형화와 대중화에 기여했다.[47]

2. 3. 한국에서의 기압계

한국에서는 전통적으로 기압계를 사용하지 않았으나, 개항 이후 서양 문물의 유입과 함께 기압계가 도입되었다. 1883년 부산해관에서 최초로 근대적인 기상 관측이 시작되었고, 이후 전국 각지에 측후소가 설치되면서 기압 관측이 이루어졌다. 일제강점기에는 조선총독부 관측소에서 기상 관측을 담당했으며, 해방 이후 대한민국 기상청이 설립되어 기상 관측을 이어받았다. 현재 대한민국 기상청은 전국 각지의 관측소에서 기압을 포함한 다양한 기상 요소를 관측하고 있으며, 이를 바탕으로 일기 예보를 제공하고 있다.

3. 종류

기압계는 크게 액체 기압계와 아네로이드 기압계, 그리고 전기식 기압계로 나눌 수 있다.

포르탕 수은 기압계


'''포르탕수은 기압계'''라고도 한다. 한쪽 끝을 막은 유리관 내부에 수은을 채워 수은조에 거꾸로 세우고, 유리관 상부에 토리첼리의 진공을 만든 구조이다. 수은조의 액면에 가해지는 대기압과 유리관 내부의 수은 기둥의 무게(∝높이)의 균형으로 기압을 측정할 수 있다. 기상 관측에서 기준계기로 자주 사용된다.[51] 보다 정밀한 측정에는 온도 및 중력 가속도를 이용한 보정이 필요하다. 따라서 기온 측정용과 동등한 '''부착 온도계'''라고 불리는 온도계가 부속된다. 유리관 상단에 레이저를 이용한 거리 측정 장치를 갖추어 측정값의 전기적 출력을 할 수 있는 것도 있다. 그 원리상 매우 정밀한 측정이 가능한 반면, 고가이고, 전체 길이가 길고 무게가 무겁고, 충격·경사에 약하며 운반에 적합하지 않고, 측정에 숙련을 필요로 하는 등의 단점이 있어 일상적인 관측, 특히 무인 운영에 의한 자동 관측에는 적합하지 않다. 일본 기상청에서는 지방 관서에서 기준계기로 사용하지 않기로 했기 때문에, 국유 재산으로서의 사용 기한이 지난 것부터 순차적으로 헐값에 처분하고 있다. 기상 관측용으로는 측정 범위가 적어도 870-1050hPa[52]가 필요하며, 허용되는 계기 오차는 0.7hPa이다.

아네로이드식 자기 기압계


아네로이드(Aneroid) 기압계는 내부를 거의 진공으로 만든 원반형 또는 원통형 금속제 밀폐 용기[53]가 대기압에 의해 눌리는 힘과 내부 기구에 내장된 용수철의 반발력의 균형을 이용하여 기압을 측정하는 장치이다. 수은을 사용하지 않는다는 점에서 그리스어의 "a"(부정의 의미)와 "neros"(젖은, 액체의)를 어원으로 하는 이름을 가지고 있다. 소형·경량이며 구조 및 취급이 간단하기 때문에 가정용이나 휴대용으로 널리 사용되고 있으며, 온도계와 일체형으로 된 제품도 많다. 수은 기압계에 비해 정밀도가 떨어진다고 여겨지기 때문에, 기상 관측용으로 검정 대상이 되는 것은 2개의 베로우즈(bellows)를 대칭으로 설치하거나 바이메탈에 의한 온도 보상을 실시하는 구조의 것이 많다. 기압과 고도의 대응 눈금이 있는 소형의 것이 등산용 고도계라는 이름으로 많은 제조사에서 판매되고 있다. 아네로이드 기압계의 일종으로, 지침 대신 기록 펜을 구동하여 태엽 등의 동력으로 회전하는 드럼에 감긴 기록지에 기압의 시계열을 자동으로 기록하는 '''자기 기압계'''가 있다. 기상 관측용으로는 측정 범위 920-1040hPa[54]가 필요하며, 허용되는 오차[55]는 0.7hPa[56]이다.

부르동관 기압계


Tube de Bourdon프랑스어(Bourdon tube) 기압계는 C자 형태의 편평한 밀폐관이 대기압에 의해 변형되는 것을 이용하여 지침을 움직이도록 만든 압력계이다. 1849년 프랑스의 외젠 부르동/Eugène Bourdon프랑스어가 발명하여 프랑스에서 특허를 취득했다. 기압과 같은 미세한 압력 변화에서는 편평한 밀폐관의 변형량이 작아 직접 읽기가 어렵기 때문에 지렛대와 기어의 조합으로 변형량을 확대하여 지침을 구동한다. 기압계로서의 정확도는 다소 낮지만, 구조가 간단하고 견고하며 큰 압력 차이에 대해서는 직선성과 정확도가 높은 것을 제조할 수 있기 때문에 현재는 산업용 압력계로 가장 많이 사용되고 있다.

21세기 초엽부터는 반도체 등을 이용한 센서로 기압을 전기 신호로 출력하여 디지털 신호로 출력·기록하는 것이 이루어지고 있다. 센서에는 정전용량식과 진동식이 있다. 집적회로 기술을 응용하여 제조된 칩형의 것은 가공 정도가 매우 높기 때문에 정확도와 안정성 면에서 뛰어나고, 기기에 탑재하기도 용이하다는 점에서 널리 사용되고 있다. 정전용량식 센서는 실리콘(ケイ素) 등으로 만들어진 챔버가 축전기(コンデンサ)를 형성하고 있는 것으로, 기압에 의한 전극 간 거리의 변화를 정전용량의 변화로 검출한다. 진동식 센서는 금속, 실리콘 등으로 만들어진 챔버에 수정(水晶) 등의 압전소자에서 진동을 가하고, 기압의 변화에 따라 변하는 챔버 면의 장력을 공진 주파수의 변화로 검출하여 측정한다. 원통 진동식 기압계(円筒振動式気圧計)라고 불리는 캔 형태의 센서가 사용되어 왔지만, 칩형이 보급되고 있다. 기상청에서는 아메다스(アメダス) 등의 자동 관측 장치에 탑재용으로 1982년부터 원통 진동식 기압계를, 1995년부터 정전용량식 센서를 이용한 기압계를 채택하고 있다. 기상 관측용으로는 측정 범위 870~1050hPa[57]이 필요하며, 허용되는 기차는 0.7hPa[58]이다.

3. 1. 액체 기압계

액체 기압계는 액체의 높이 변화를 통해 기압을 측정하는 기압계이다. 가장 대표적인 액체 기압계는 수은 기압계로, 수은 기둥의 높이를 통해 기압을 측정한다.[1] 수은 기압계는 위쪽이 닫힌 수직 유리관이 아래쪽의 수은이 채워진 개방된 용기에 놓여 있는 구조로, 관 속의 수은은 그 무게가 저장소에 작용하는 대기압과 균형을 이룰 때까지 조절된다. 대기압이 높으면 수은 기둥이 더 높이 올라가고, 낮으면 더 낮은 수준으로 내려간다.[1]

수직 수은 기둥과 바닥에 있는 저장소가 있는 간단한 수은 기압계의 개략도


토리첼리는 수은 기둥의 높이가 매일 약간씩 변하는 것을 보고 대기압의 변화 때문이라고 결론지었다.[1] 오토 폰 게리케는 토리첼리의 영향을 받아 1660년 12월 5일 대기압이 낮아진 것을 확인하고 폭풍을 예측했는데, 실제로 다음 날 폭풍이 발생했다.[15] 수은 기압계의 설계는 대기압을 인치 또는 밀리미터 수은(mmHg)으로 표현하는 방법을 만들어냈으며, 1토르(torr)는 원래 1mmHg로 정의되었다.[1]

포르탱 기압계


포르탱 기압계의 저수조


'''포르탱 수은 기압계'''는 포르탱이 개발한 정밀 기압계로, 가변 변위 수은 저장조를 사용하여 기압 변화에 따른 수은 변위를 보상한다. 가죽 격막 바닥을 조절하여 수은의 높이를 0으로 설정하고, 베르니어 눈금을 조절하여 기둥의 압력을 읽는다.[51] 일부 모델은 운반 중 손상을 방지하기 위해 저장조를 닫는 밸브를 사용하기도 한다. 포르탱 수은 기압계는 정밀한 기압 측정을 위해 사용되며, 기상 관측의 기준계기로 사용되기도 한다.[52]

물 기압계는 수은 대신 물을 사용하는 기압계이다. 괴테 기압계(요한 볼프강 폰 괴테)는 토리첼리의 원리를 이용하여 개발한 간단한 물 기압계이다.[11] 프랑스어 이름인 ''le baromètre Liègeois''는 벨기에 리에주의 유리 세공사들을 반영한다.[11][12]

괴테의 장치

3. 2. 아네로이드 기압계

아네로이드 기압계는 기구의 일종으로, 액체를 사용하지 않고 기압을 측정하는 데 사용된다. 1844년 프랑스 과학자 뤼시앵 비디[23]가 발명하였으며, 베릴륨과 구리의 합금으로 만들어진 아네로이드 셀(캡슐)이라고 하는 작고 유연한 금속 상자를 사용한다. 진공 상태의 캡슐은 외부 기압의 미세한 변화에 따라 팽창하거나 수축한다. 이러한 팽창과 수축은 기계식 레버를 작동시켜 캡슐의 미세한 움직임을 증폭시켜 아네로이드 기압계의 표면에 표시한다.[23] 많은 모델에는 현재 측정값을 표시하는 수동으로 설정하는 바늘이 포함되어 있어 상대적인 변화를 확인할 수 있다.

아네로이드 기압계


이러한 유형의 기압계는 가정집과 레저용 보트에서 흔히 사용된다. 또한 기상학에서, 주로 기압계와 라디오존데의 압력 측정 장치로 사용된다.

아네로이드(Aneroid) 기압계는 내부를 거의 진공으로 만든 원반형 또는 원통형 금속제 밀폐 용기[53]가 대기압에 의해 눌리는 힘과 내부 기구에 내장된 용수철의 반발력의 균형을 이용하여 기압을 측정하는 장치이다. 수은을 사용하지 않는다는 점에서 그리스어의 "a"(부정의 의미)와 "neros"(젖은, 액체의)를 어원으로 하는 이름을 가지고 있다.

소형·경량이며 구조 및 취급이 간단하기 때문에 가정용이나 휴대용으로 널리 사용되고 있으며, 온도계와 일체형으로 된 제품도 많다. 기압과 고도의 대응 눈금이 있는 소형의 것이 등산용 고도계라는 이름으로 많은 제조사에서 판매되고 있다.

기록식 기압계(Barograph)는 아네로이드 기압계의 일종으로, 기압 변화를 자동으로 기록하는 장치이다. 태엽 등의 동력으로 회전하는 드럼에 감긴 기록지에 기압의 시계열을 자동으로 기록하는 '''자기 기압계'''가 있다. 기상 관측용으로는 측정 범위 920-1040hPa[54]가 필요하며, 허용되는 오차[55]는 0.7hPa[56]이다.

5개의 아네로이드 기압계 셀을 사용하는 아날로그 기록식 기록식 기압계

3. 3. 전기식 기압계

전기식 기압계는 반도체 등을 이용한 센서를 통해 기압을 전기 신호로 변환하여 측정하는 방식이다.[57] 센서에는 정전용량식과 진동식이 사용된다.[57]

정전용량식 센서는 실리콘 등으로 만들어진 챔버가 축전기를 형성하며, 기압에 의한 전극 간 거리 변화를 정전용량 변화로 감지한다.[57] 진동식 센서는 금속, 실리콘 등으로 만들어진 챔버에 수정 등의 압전소자로 진동을 가하고, 기압 변화에 따라 변하는 챔버 면의 장력을 공진 주파수 변화로 측정한다.[57]

집적회로 기술을 응용한 칩 형태의 센서는 가공 정밀도가 높아 정확도와 안정성이 우수하며, 기기 탑재가 용이하다는 장점 때문에 널리 사용된다.[57]

대한민국 기상청은 자동 관측 장비(AWS)에 1995년부터 정전용량식 센서를 이용한 기압계를 채택하고 있다.[57] 기상 관측용으로는 870~1050hPa의 측정 범위가 필요하며, 허용 오차는 0.7hPa이다.[58]

3. 4. 기타 기압계



심피에조미터(sympiesometer)는 19세기 초에 선박에서 널리 사용되었던 소형 경량 기압계이다. 이 기압계의 민감도는 고도 측정에도 사용되었다.[18] 심피에조미터는 두 부분으로 구성된다. 하나는 기압계 내부 유체의 팽창 또는 수축을 계산하는 데 필요한 기존의 수은 온도계이다. 다른 하나는 기압계로, 아래쪽은 열리고 위쪽은 닫힌 J자형 관으로 구성되며, 관의 양 끝에는 작은 저장소가 있다.

Tube de Bourdon프랑스어(Bourdon tube) 기압계는 C자 형태의 편평한 밀폐관이 대기압에 의해 변형되는 것을 이용하여 지침을 움직이도록 만든 압력계이다. 1849년 프랑스의 외젠 부르동/Eugène Bourdon프랑스어가 발명하여 프랑스에서 특허를 취득했다. 기압과 같은 미세한 압력 변화에서는 편평한 밀폐관의 변형량이 작아 직접 읽기가 어렵기 때문에 지렛대와 기어의 조합으로 변형량을 확대하여 지침을 구동한다. 기압계로서의 정확도는 다소 낮지만, 구조가 간단하고 견고하며 큰 압력 차이에 대해서는 직선성과 정확도가 높은 것을 제조할 수 있기 때문에 현재는 산업용 압력계로 가장 많이 사용되고 있다.

그 외에도 여러 가지 특이한 종류의 기압계가 있다. 콜린스 특허 테이블 기압계와 같은 폭풍 기압계의 변형부터 후크의 오테오미터(Hooke's Otheometer)와 로스 심피에시오미터(Ross Sympiesometer)와 같은 전통적인 디자인까지 다양하다. 상어 기름 기압계[30]와 같이 일부 기압계는 더 따뜻한 기후에서 달성되는 특정 온도 범위에서만 작동한다.

타이맥스 익스페디션 WS4 기압계 모드(일기예보 기능 포함)

4. 활용

기압계는 기상 관측 및 예보에 가장 널리 활용된다.[31] 19세기 후반부터 기압과 기압 경향(시간에 따른 기압 변화)은 일기 예보에 사용되어 왔으며, 바람 관측과 함께 사용하면 상당히 정확한 단기 예보를 할 수 있다.[32] 여러 기상 관측소의 동시 기압 측정을 통해 일기도를 만들 수 있는데, 등압선(같은 기압의 선)을 그리면 고기압과 저기압 지역을 보여주는 등고선 지도가 된다.[33] 국지적인 고기압은 접근하는 기상 시스템에 대한 장벽 역할을 하여 경로를 바꾸고, 지표면으로의 저층 바람 수렴에 의한 대기 상승은 구름과 때로는 강수를 가져온다.[34] 특히 3.5 hPa(0.1 inHg) 이상으로 기압 변화가 클수록 예상되는 날씨 변화가 커진다. 기압이 급격히 떨어지면 저기압계가 접근하고 있으며, 비가 올 가능성이 커진다. 급격한 기압 상승은, 맑은 하늘과 같은 날씨 개선과 관련이 있다.[35]

기압이 떨어지면 깊은 광산의 석탄에 갇힌 가스가 더 자유롭게 빠져나갈 수 있어 그레이스 가스 축적 위험을 증가시키기 때문에, 탄광에서는 기압을 추적한다. 1882년 트림던 그레이지 탄광 재해의 경우 광산 감독관은 "대기 및 온도 조건이 위험한 수준에 도달했다"고 보고했다.[36]

아네로이드 기압계는 잠수에 사용된다. 잠수 가능 압력계는 잠수부의 공기통 내용물을 추적하는 데 사용되며, 또 다른 계기는 해수의 깊이로 표현되는 정수압을 측정하는 데 사용된다. 하나 또는 두 가지 계기 모두 전자식 변형 또는 다이브 컴퓨터로 대체할 수 있다.[37]

최근에는 스마트폰, 스마트워치 등 다양한 전자기기에 기압 센서가 탑재되어 일상생활에서도 기압 정보를 쉽게 확인할 수 있다.

디지털 기록식 기압계

5. 같이 보기

참조

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[3] 백과사전 Berti, Gasparo Charles Scribner's Sons
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[5] 서적 Designing Experiments & Games of Chance: The Unconventional Science of Blaise Pascal https://books.google[...] Science History Publications 2003
[6] 웹사이트 History of the Barometer http://www.strange-l[...] Strange-loops.com
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[9] 웹사이트 Torricelli's letter to Michelangelo Ricci http://web.lemoyne.e[...] Web.lemoyne.edu 2010-02-04
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[39] 논문 On the barometric formula
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[41] 웹사이트 The Invention of the Barometer http://www.islandnet[...]
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[45] 논문 Pascalの「真空論」について
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[49] 논문 Brief historical account of the barometer: BRIEF HISTORICAL ACCOUNT OF THE BAROMETER http://doi.wiley.com[...] 1886-07
[50] 서적 Invention of the Meteorological Instruments. The Johns Hopkins Press
[51] 일반텍스트
[52] 일반텍스트
[53] 일반텍스트
[54] 일반텍스트
[55] 일반텍스트
[56] 일반텍스트
[57] 일반텍스트
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