압력(壓力, pressure)은 물리학에서 단위 면적당 수직으로 가해지는 힘으로 정의되는 물리량이다. 기호로는 일반적으로 P 또는 p를 사용하며, 국제순수·응용화학연합(IUPAC)에서는 소문자 p 사용을 권장한다. 압력은 힘을 받는 면의 면적으로 나눈 값으로 나타낼 수 있으며, 수식으로는 p = F/A와 같이 표현한다. 여기서 F는 뉴턴(N) 단위의 힘, A는 제곱미터(m²) 단위의 면적을 의미한다.
스칼라 양으로서의 성질
압력은 방향을 갖지 않는 스칼라 양이다. "압력이 어느 방향으로 가해진다"라고 표현하는 것은 물리학적으로 정확하지 않으며, 압력은 물체의 표면에 대해 항상 수직으로 작용한다. 압력을 받는 물체의 표면 방향이 달라지더라도 압력의 크기 자체는 변하지 않는다. 이러한 특성은 응력(stress)이 텐서 양으로서 방향에 따라 값이 달라지는 것과 구별되는 점이다.
단위계
국제단위계(SI)에서 압력의 단위는 파스칼(Pa)이며, 1파스칼은 1제곱미터당 1뉴턴(N/m²)의 압력과 같다. 파스칼은 프랑스의 수학자이자 물리학자였던 블레즈 파스칼(Blaise Pascal, 1623~1662)의 이름에서 유래하였다. 파스칼은 압력의 크기가 작아 실용적인 측면에서는 킬로파스칼(kPa), 헥토파스칼(hPa), 바(bar), 기압(atm) 등 다양한 파생 단위가 사용된다.
이 외에도 압력을 나타내는 단위로는 다음이 있다.
- 공학 기압(at): 1 kgf/cm², 약 98,066.5 Pa
- 기압(atm): 지구 평균 해수면에서의 표준 대기압으로 정의된 상수로, 101,325 Pa
- 토르(Torr): 1/760 기압, 수은주 밀리미터(mmHg)와 거의 동일
- 제곱인치당 파운드(psi): 미국과 영국 등에서 주로 사용되는 관습 단위
종류와 응용
압력은 작용 대상에 따라 다양한 명칭으로 불린다. 물에 의한 압력은 수압, 기체에 의한 압력은 기압 또는 증기압, 혈관 내의 압력은 혈압이라고 한다. 절대 압력(absolute pressure)은 진공을 기준으로 한 압력이며, 게이지 압력(gauge pressure)은 대기압을 기준으로 측정한 압력을 말한다. 예를 들어 타이어 압력이나 가스통의 압력은 일반적으로 게이지 압력에 해당한다.
관련 법칙
기체의 압력과 관련하여, 일정 온도에서 일정량의 기체의 부피는 압력에 반비례한다는 보일의 법칙이 성립한다. 유체에 가해진 압력이 유체 전체에 동일하게 전달된다는 파스칼의 원리는 유압 시스템의 기본 원리로 활용된다. 압력은 열역학의 기본 상태 변수 중 하나이며, 유체역학, 기상학, 공학, 의학 등 광범위한 분야에서 핵심적인 물리량으로 사용된다.
