버니어 캘리퍼스
버니어 캘리퍼스 (Vernier caliper) 는 물체의 길이나 두께, 안지름, 바깥지름, 깊이 등을 정밀하게 측정하는 데 사용되는 측정 도구이다. 자와 버니어(부척)라는 두 개의 눈금으로 구성되어 있으며, 버니어를 이용하여 자의 최소 눈금보다 더 작은 간격까지 정확하게 읽을 수 있도록 설계되었다. 1631년 프랑스의 수학자 피에르 베르니에(Pierre Vernier)가 발명했으며, 그의 이름을 따서 명명되었다.
원리 및 구조
버니어 캘리퍼스의 기본 원리는 주척의 눈금 간격과 버니어의 눈금 간격에 약간의 차이를 두어, 두 눈금이 일치하는 지점을 찾아 측정값을 읽는 것이다. 일반적으로 주척의 최소 눈금 간격은 1mm이며, 버니어는 주척의 n-1 간격을 n등분하여 제작된다. 이렇게 하면 버니어의 한 눈금은 주척의 한 눈금보다 약간 짧아지며, 이 차이를 이용하여 더 정밀한 측정이 가능하다.
버니어 캘리퍼스는 크게 다음과 같은 부분으로 구성된다.
- 주척 (Main Scale): 일반적인 자와 같이 mm 또는 inch 단위로 눈금이 표시되어 있다.
- 버니어 (Vernier Scale, 부척): 주척의 눈금을 더욱 세밀하게 읽을 수 있도록 돕는 보조 눈금이다.
- 바깥지름 측정 날 (Outside Jaws): 물체의 바깥쪽 길이 또는 두께를 측정하는 데 사용된다.
- 안지름 측정 날 (Inside Jaws): 원통형 물체의 안지름을 측정하는 데 사용된다.
- 깊이 측정 막대 (Depth Bar): 구멍의 깊이 등을 측정하는 데 사용된다.
- 고정 나사 (Lock Screw): 버니어를 고정하여 측정값을 정확하게 읽을 수 있도록 한다.
사용 방법
- 측정하고자 하는 물체를 바깥지름 또는 안지름 측정 날 사이에 위치시킨다.
- 측정 날이 물체에 밀착되도록 버니어를 움직인다.
- 고정 나사를 조여 버니어를 고정시킨다.
- 주척의 0점(버니어의 첫 번째 눈금)이 가리키는 눈금을 읽는다. 이것이 측정값의 기본값이 된다.
- 버니어의 눈금 중 주척의 눈금과 정확히 일치하는 눈금을 찾는다.
- 일치하는 버니어 눈금에 해당하는 값을 버니어 캘리퍼스의 최소 눈금 간격에 곱하여 보정값을 구한다.
- 기본값과 보정값을 더하여 최종 측정값을 얻는다.
주의사항
- 측정 날에 먼지나 이물질이 묻어있지 않도록 깨끗하게 유지해야 한다.
- 측정 날을 과도하게 조이지 않도록 주의해야 한다.
- 버니어 캘리퍼스를 떨어뜨리거나 충격을 주지 않도록 주의해야 한다.
- 사용 후에는 깨끗하게 닦아 보관해야 한다.
응용 분야
버니어 캘리퍼스는 기계 공학, 금속 가공, 목공, 보석 세공 등 다양한 분야에서 정밀한 측정을 위해 널리 사용된다. 또한, 교육 현장에서도 측정 원리를 이해하고 정확한 측정 기술을 습득하는 데 활용된다.