절대압 게이지압 차압 차이｜기준압력과 측정 방식 비교

압력을 측정할 때 가장 먼저 확인해야 할 것은 “무엇을 0으로 보는가”입니다.

같은 공정 압력이라도 기준점에 따라 절대압(Absolute Pressure), 게이지압(Gauge Pressure), 차압(Differential Pressure)으로 구분됩니다.

세 방식의 핵심 차이는 센서의 정밀도나 출력 방식이 아니라 기준압력입니다. WIKA와 Emerson도 압력 측정 방식을 각각 진공, 대기압, 두 압력점의 차이를 기준으로 구분합니다.

절대압은 완전진공을 기준으로 측정한다

절대압은 완전진공을 0으로 두고 측정한 압력입니다.

표기는 보통 다음과 같이 사용합니다.

Pabs = 절대압

절대압 센서는 현재 대기압을 기준으로 영점을 잡는 것이 아니라 내부의 진공 기준과 비교해 압력을 측정합니다.

따라서 대기압 자체를 측정하거나, 진공도가 중요한 공정처럼 대기압이 아닌 고정된 기준이 필요한 경우에 사용됩니다. WIKA는 절대압을 이상적인 진공을 기준으로 하는 압력으로 정의합니다.

대표적인 적용은 다음과 같습니다.

• 진공 공정
• 증기압 측정
• 대기압 측정
• 증류·응축 공정
• 대기압 변화와 구분해야 하는 압력 측정

중요한 점은 절대압 센서가 대기압의 영향을 전혀 받지 않는다는 표현과, 실제 공정 압력이 대기압의 영향을 받지 않는다는 의미는 다르다는 것입니다.

절대압은 단지 측정 기준점이 진공이라는 뜻입니다.

게이지압은 현재 대기압을 기준으로 측정한다

게이지압은 현재 주변의 대기압을 0으로 두고 측정한 압력입니다.

관계식은 다음과 같습니다.

Pgauge = Pabs − Patm

또는

Pabs = Pgauge + Patm

여기서

• Pabs = 절대압
• Pgauge = 게이지압
• Patm = 대기압

입니다.

WIKA 역시 게이지압을 절대압과 현재 대기압의 차이로 정의합니다.

배관 내부 압력, 압축공기 압력처럼 주변 대기보다 얼마나 높은지 또는 낮은지를 알고 싶은 경우 게이지압을 사용하는 경우가 많습니다.

절대압과 게이지압을 숫자로 비교하면

다음은 원리를 설명하기 위한 계산 예시입니다. 특정 제조사나 트랜스미터의 성능값이 아닙니다.

현재 대기압을 100kPa로 가정하고, 어떤 용기의 게이지압이 200kPa라고 해보겠습니다.

그러면 절대압은

Pabs = Pgauge + Patm

= 200 + 100

= 300kPa

가 됩니다.

즉 같은 압력 상태를 표현하더라도

• 게이지압: 200kPa
• 절대압: 300kPa

처럼 기준점에 따라 숫자가 달라집니다.

따라서 데이터시트나 DCS 화면에서 압력 단위만 확인해서는 부족하고, Absolute인지 Gauge인지도 함께 확인해야 합니다.

차압은 두 지점의 압력 차이를 측정한다

차압은 진공이나 대기압을 고정 기준으로 사용하는 방식이 아닙니다.

두 지점의 압력을 비교합니다.

기본식은

ΔP = P1 − P2

입니다.

예를 들어 두 지점의 압력이 각각 500kPa와 480kPa라면 차압은

500 − 480 = 20kPa

입니다.

이 역시 측정원리를 설명하기 위한 단순 계산 예시입니다.

차압계 또는 차압 트랜스미터는 두 압력을 입력받아 그 차이를 측정합니다. WIKA는 두 입력 압력이 같으면 차압이 나타나지 않고, 두 압력이 달라질 때 그 차이가 측정된다고 설명합니다.

차압은 어디에 사용할까?

차압은 두 위치의 압력 차이 자체가 중요한 곳에 사용합니다.

대표적인 예가 다음 세 가지입니다.

필터 상태 확인

필터 전후의 압력 차이를 측정하여 필터에 발생하는 압력손실을 확인할 수 있습니다.

밀폐 탱크의 레벨 측정

탱크 하부 압력과 상부 기상부 압력의 차이를 이용하는 방식이 사용될 수 있습니다.

차압식 유량 측정

오리피스 등 1차 요소 전후에서 발생하는 차압을 이용해 유량을 계산할 수 있습니다.

WIKA도 차압의 대표적인 적용 분야로 필터 감시, 밀폐 탱크 레벨, 유량 측정을 제시합니다.

차압식 유량에서 차압과 유량이 어떻게 연결되는지는 차압 유량계 Square Root 원리｜차압에 제곱근을 적용하는 이유에서 별도로 다룹니다.

차압 유량계 Square Root 원리｜차압에 제곱근을 적용하는 이유

절대압·게이지압·차압을 한 번에 비교하면

구분	기준압력	측정하는 값
절대압	완전진공	진공을 기준으로 한 압력
게이지압	현재 대기압	대기압과 공정압력의 차이
차압	두 측정 지점	두 압력의 차이

가장 간단한 구분법은 0점이 어디인지 확인하는 것입니다.

절대압은 진공이 0이고, 게이지압은 주변 대기압이 0입니다.

차압은 고정된 0점을 기준으로 공정압력을 보는 방식이 아니라 두 입력 압력 사이의 차이를 측정합니다.

같은 단위라도 압력 종류가 다르면 같은 값이 아니다

현장에서 자주 생기는 혼동 중 하나입니다.

예를 들어 사양서에 단순히 100kPa라고만 적혀 있다면 이것만으로는 압력 기준을 완전히 알 수 없습니다.

해당 값이

• 100kPa absolute
• 100kPa gauge
• 100kPa differential

중 무엇인지에 따라 의미가 달라집니다.

따라서 트랜스미터 선정이나 설정값 확인에서는 단위와 함께 측정 방식까지 확인해야 합니다.

Emerson의 Rosemount 3051 계열처럼 하나의 제품군에서도 Differential, Gauge, Absolute 측정용 구성이 각각 제공될 수 있습니다. 따라서 모델명만 보고 압력 기준을 추정하지 말고 정확한 모델 코드와 데이터시트를 확인해야 합니다.

Gauge와 Absolute를 혼용하면 안 되는 이유

게이지압에 대기압을 더하면 수학적으로 절대압을 계산할 수 있습니다.

하지만 실제 측정시스템에서는 현재 대기압을 어떻게 취득하고 보정하는지까지 고려해야 합니다.

절대압 측정이 필요한 공정에서 게이지압 트랜스미터를 사용한 뒤 임의의 고정 대기압을 더하면, 실제 대기압 변화가 필요한 정확도로 반영되지 않을 수 있습니다.

반대로 공정에서 필요한 값이 주변 대기에 대한 압력 차이라면 굳이 절대압으로 측정한 뒤 매번 대기압을 빼는 구성이 필요한지도 검토해야 합니다.

센서를 선택할 때는 압력 범위보다 먼저 어떤 기준압력이 필요한지 확인하는 것이 좋습니다.

차압 트랜스미터의 High·Low 포트는 기준압과 같은 개념일까?

그렇지는 않습니다.

차압 트랜스미터의 High와 Low는 일반적으로 두 입력 측을 구분하기 위한 것입니다.

기본적인 차압 계산은

ΔP = PH − PL

과 같은 형태로 이해할 수 있습니다.

하지만 실제 배관 연결 방향은 측정 목적과 공정 구성에 따라 결정해야 합니다.

예를 들어 일반적인 차압 유량 측정에서는 정상 흐름에서 1차 요소 상류 압력이 하류보다 높은 구성이 흔하지만, 이것을 모든 차압 측정에 적용되는 절대적인 배관 규칙으로 보면 안 됩니다.

실제 설치는 해당 트랜스미터와 측정 시스템의 제조사 배관 지침을 따라야 합니다.

트랜스미터 설정 전 압력 종류부터 확인해야 한다

압력 트랜스미터를 설정할 때 LRV와 URV만 맞춘다고 끝나는 것이 아닙니다.

먼저 해당 계기가

Gauge / Absolute / Differential

중 어떤 압력을 측정하도록 설계된 모델인지 확인해야 합니다.

그 다음 실제 공정 범위에 맞게 LRV와 URV를 설정합니다.

LRV·URV와 4-20mA 출력범위의 관계는 아래 글에서 따로 정리했습니다.

압력 트랜스미터의 LRV와 URV 설정 방법

핵심 정리

절대압·게이지압·차압의 차이는 무엇을 기준으로 압력을 측정하느냐입니다.

절대압
: 완전진공을 기준으로 측정

게이지압
: 현재 대기압을 기준으로 측정

차압
: 두 지점의 압력 차이를 측정

따라서 현장에서 압력값을 확인할 때는 숫자와 단위만 보지 말고 Absolute, Gauge, Differential 중 어떤 압력인지 먼저 확인하는 습관이 중요합니다.

압력 기준을 정확히 구분해야 트랜스미터 선정, LRV·URV 설정, 차압 유량 및 레벨 계산도 올바르게 이어갈 수 있습니다.

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참고자료

• WIKA, Difference between Gauge Pressure and Absolute Pressure Measurement — 절대압과 게이지압의 기준점 및 관계식.
• WIKA, Types of Pressure: Absolute, Relative, Differential — 절대압·게이지압·차압의 정의와 적용.
• WIKA, Pressure Gauges Technical Information IN 00.01 — 절대압 및 차압 측정 구조와 측정원리.
• Emerson, Pressure Transmitters — Gauge, Absolute, Differential Pressure Transmitter 구분 및 적용.
• Emerson, Rosemount 3051S Reference Manual — Differential, Gauge, Absolute 측정 모델 구성에 관한 제조사 자료.