투자율 변환기
투자율 변환기
과학적 정밀도로 4가지 종류의 투자율 단위 간에 변환하세요. 자기(H/m), 유체(darcy), 가스(barrer), 증기(perm) 투자율은 근본적으로 다른 물리적 특성을 측정하며 종류 간에 변환할 수 없습니다.
투자율이란?
투자율은 어떤 물질이 재료를 얼마나 쉽게 통과하는지를 측정하지만, 이 간단한 정의는 중요한 사실을 숨기고 있습니다: 물리학과 공학에는 완전히 다른 네 가지 종류의 투자율이 있으며, 각각 다른 물리량을 측정합니다.
네 가지 종류의 투자율
자기 투자율 (μ)
자기 선속이 재료를 얼마나 쉽게 통과하는지를 측정합니다. 자기 선속 밀도(B)를 자기장 세기(H)와 관련시킵니다.
단위: H/m, μH/m, nH/m, 상대 투자율 (μᵣ)
공식: B = μ × H
응용: 전자석, 변압기, 자기 차폐, 인덕터, MRI 기계
예: 진공 (μᵣ = 1), 철 (μᵣ = 5,000), 퍼멀로이 (μᵣ = 100,000)
유체 투과성 (k)
유체(오일, 물, 가스)가 암석이나 토양과 같은 다공성 매체를 얼마나 쉽게 통과하는지를 측정합니다. 석유 공학에서 중요합니다.
단위: darcy (D), millidarcy (mD), nanodarcy (nD), m²
공식: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
응용: 오일/가스 저류층, 지하수 흐름, 토양 배수, 암석 특성화
예: 셰일 (1-100 nD), 사암 (10-1000 mD), 자갈 (>10 D)
가스 투과성 (P)
특정 가스가 폴리머, 멤브레인 또는 포장재를 얼마나 빨리 투과하는지를 측정합니다. 포장 및 멤브레인 과학에서 사용됩니다.
단위: barrer, GPU (가스 투과 단위), mol·m/(s·m²·Pa)
공식: P = (N × L) / (A × Δp × t)
응용: 식품 포장, 가스 분리막, 보호 코팅, 우주복
예: HDPE (O₂에 대해 0.5 barrer), 실리콘 고무 (O₂에 대해 600 barrer)
수증기 투과성
건축 자재, 직물 또는 포장을 통한 습기 투과율을 측정합니다. 습기 제어 및 건축 과학에서 중요합니다.
단위: perm, perm-inch, g/(Pa·s·m²)
공식: WVTR = 투과도 × 증기압 차이
응용: 건물 증기 장벽, 통기성 직물, 습기 관리, 포장
예: 폴리에틸렌 (0.06 perm), 합판 (0.7 perm), 도색되지 않은 건식 벽체 (20-50 perm)
빠른 정보
종류 간 변환 불가
자기 투자율(H/m) ≠ 유체 투과성(darcy) ≠ 가스 투과성(barrer) ≠ 증기 투과성(perm). 이것들은 다른 물리학을 측정합니다!
극한 범위
유체 투과성은 21 자릿수에 걸쳐 있습니다: 빽빽한 셰일(10⁻⁹ darcy)에서 자갈(10¹² darcy)까지
단위 이름 혼동
'투자율'이라는 단어는 네 가지 종류 모두에 사용되지만, 완전히 다른 양입니다. 항상 어떤 종류인지 명시하세요!
재료 특정
가스 투과성은 재료와 가스 종류 모두에 따라 다릅니다. 같은 재료라도 산소 투과성 ≠ 질소 투과성입니다!
자기 투자율 (μ)
자기 투자율은 재료가 자기장에 어떻게 반응하는지를 설명합니다. 이것은 자기 선속 밀도(B) 대 자기장 세기(H)의 비율입니다.
공식: B = μ × H = μ₀ × μᵣ × H
B = 자기 선속 밀도(T), H = 자기장 세기(A/m), μ = 투자율(H/m), μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H/m (자유 공간), μᵣ = 상대 투자율(무차원)
재료 범주
| 종류 | 상대 투자율 | 예시 |
|---|---|---|
| 반자성체 | μᵣ < 1 | 비스무트 (0.999834), 구리 (0.999994), 물 (0.999991) |
| 상자성체 | 1 < μᵣ < 1.01 | 알루미늄 (1.000022), 백금 (1.000265), 공기 (1.0000004) |
| 강자성체 | μᵣ >> 1 | 철 (5,000), 니켈 (600), 퍼멀로이 (100,000) |
유체 투과성 (Darcy)
유체 투과성은 유체가 다공성 암석이나 토양을 얼마나 쉽게 통과하는지를 측정합니다. Darcy는 석유 공학의 표준 단위입니다.
공식: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Q = 유량(m³/s), k = 투과성(m²), A = 단면적(m²), ΔP = 압력 차(Pa), μ = 유체 점도(Pa·s), L = 길이(m)
Darcy란?
1 darcy는 1 센티푸아즈 점도의 유체 1 cm³/s가 1 atm/cm의 압력 구배 하에서 1 cm² 단면적을 통과할 수 있게 하는 투과성입니다.
SI 등가: 1 darcy = 9.869233 × 10⁻¹³ m²
석유 공학의 투과성 범위
| 카테고리 | 투과성 | 설명 | 예: |
|---|---|---|---|
| 초밀도 (셰일) | 1-100 nanodarcy (nD) | 경제적 생산을 위해 수압 파쇄가 필요합니다 | 바켄 셰일, 마르셀러스 셰일, 이글 포드 셰일 |
| 밀도 높은 가스/오일 | 0.001-1 millidarcy (mD) | 생산이 어려우며 자극이 필요합니다 | 밀도 높은 사암, 일부 탄산염 |
| 일반 저류층 | 1-1000 millidarcy | 좋은 오일/가스 생산성 | 대부분의 상업용 사암 및 탄산염 저류층 |
| 우수한 저류층 | 1-10 darcy | 우수한 생산성 | 고품질 사암, 균열된 탄산염 |
| 매우 투과성이 높음 | > 10 darcy | 매우 높은 유량 | 자갈, 굵은 모래, 심하게 균열된 암석 |
가스 투과성 (Barrer)
가스 투과성은 특정 가스가 폴리머와 멤브레인을 얼마나 빨리 통과하는지를 측정합니다. Barrer는 물리학자 Richard Barrer의 이름을 딴 표준 단위입니다.
공식: P = (N × L) / (A × Δp × t)
P = 투과성(barrer), N = 투과된 가스의 양(STP에서 cm³), L = 재료 두께(cm), A = 면적(cm²), Δp = 압력 차(cmHg), t = 시간(s)
Barrer란?
1 barrer = 10⁻¹⁰ cm³(STP)·cm/(s·cm²·cmHg). 이것은 표준 온도 및 압력에서 단위 두께당, 단위 면적당, 단위 시간당, 단위 압력 차당 투과하는 가스의 부피를 측정합니다.
대체 단위: 1 barrer = 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa)
예: 실리콘 고무: H₂ (550 barrer), O₂ (600 barrer), N₂ (280 barrer), CO₂ (3200 barrer)
응용 분야
| 분야 | 응용 분야 | 예시 |
|---|---|---|
| 식품 포장 | 낮은 O₂ 투과성으로 신선도 유지 | EVOH (0.05 barrer), PET (0.05-0.2 barrer) |
| 가스 분리 | 높은 투과성으로 가스 분리(O₂/N₂, CO₂/CH₄) | 실리콘 고무, 폴리이미드 |
| 의료 포장 | 차단 필름이 습기/산소로부터 보호 | 블리스터 팩, 의약품 병 |
| 타이어 라이너 | 낮은 공기 투과성으로 압력 유지 | 할로부틸 고무 (30-40 barrer) |
수증기 투과성 (Perm)
수증기 투과성은 재료를 통한 습기 투과를 측정합니다. 건축 과학, 곰팡이, 결로 및 구조적 손상 방지에 중요합니다.
공식: WVTR = 투과도 × (p₁ - p₂)
WVTR = 수증기 투과율, 투과도 = 투과성/두께, p₁, p₂ = 양쪽의 증기압
Perm이란?
US Perm: 1 perm (미국) = 1 grain/(h·ft²·inHg) = 5.72135 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²)
Metric Perm: 1 perm (미터법) = 1 g/(Pa·s·m²) = 57.45 perm-inch (미국)
참고: Perm-inch는 두께를 포함합니다. perm은 투과도입니다(이미 두께로 나눔).
건축 자재 분류
| 카테고리 | 설명 | 예: |
|---|---|---|
| 증기 장벽 (< 0.1 perm) | 거의 모든 습기 투과를 차단합니다 | 폴리에틸렌 시트 (0.06 perm), 알루미늄 포일 (0.0 perm), 비닐 벽지 (0.05 perm) |
| 증기 지연재 (0.1-1 perm) | 습기를 크게 늦추지만 완전한 장벽은 아닙니다 | 유성 페인트 (0.3 perm), 크라프트지 (0.4 perm), 합판 (0.7 perm) |
| 반투과성 (1-10 perm) | 일부 습기 투과를 허용합니다 | 라텍스 페인트 (1-5 perm), OSB 합판 (2 perm), 건축용 종이 (5 perm) |
| 투과성 (> 10 perm) | 자유롭게 습기 투과를 허용합니다 | 도색되지 않은 건식 벽체 (20-50 perm), 유리섬유 단열재 (>100 perm), 하우스 랩 (>50 perm) |
추운 기후: 추운 기후에서는 실내 습기가 차가운 벽 공동에서 응축되는 것을 방지하기 위해 증기 장벽을 따뜻한 (실내) 쪽에 배치합니다.
덥고 습한 기후: 덥고 습한 기후에서는 증기 장벽이 외부에 있거나 양방향 건조를 허용하기 위해 투과성 벽을 사용해야 합니다.
빠른 변환 표
자기 투자율
| 에서 | 까지 |
|---|---|
| 1 H/m | 1,000,000 μH/m |
| 1 H/m | 795,774.7 μᵣ |
| μ₀ (진공) | 1.257 × 10⁻⁶ H/m |
| μ₀ (진공) | 1.257 μH/m |
| μᵣ = 1000 (철) | 0.001257 H/m |
유체 투과성 (Darcy)
| 에서 | 까지 |
|---|---|
| 1 darcy | 1,000 millidarcy (mD) |
| 1 darcy | 9.869 × 10⁻¹³ m² |
| 1 millidarcy | 10⁻⁶ darcy |
| 1 nanodarcy | 10⁻⁹ darcy |
| 1 m² | 1.013 × 10¹² darcy |
가스 투과성
| 에서 | 까지 |
|---|---|
| 1 barrer | 10,000 GPU |
| 1 barrer | 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa) |
| 1 GPU | 10⁻⁴ barrer |
| 100 barrer | 좋은 장벽 |
| > 1000 barrer | 나쁜 장벽 (높은 투과성) |
수증기 투과성
| 에서 | 까지 |
|---|---|
| 1 perm (미국) | 5.72 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²) |
| 1 perm-inch | 1.459 × 10⁻¹² kg·m/(Pa·s·m²) |
| 1 perm (미터법) | 57.45 perm-inch (미국) |
| < 0.1 perm | 증기 장벽 |
| > 10 perm | 증기 투과성 |
자주 묻는 질문
darcy를 barrer나 perm으로 변환할 수 있나요?
아니요! 이것들은 완전히 다른 물리적 특성을 측정합니다. 유체 투과성(darcy), 가스 투과성(barrer), 증기 투과성(perm), 자기 투자율(H/m)은 서로 변환할 수 없는 네 가지 별개의 양입니다. 변환기에서 카테고리 필터를 사용하세요.
가스 투과성이 가스에 따라 다른 이유는 무엇인가요?
가스마다 분자 크기와 재료와의 상호 작용이 다릅니다. H₂와 He는 O₂나 N₂보다 빠르게 투과합니다. 항상 가스를 명시하세요: 'O₂ 투과성 = 0.5 barrer'가 아니라 '투과성 = 0.5 barrer'.
perm과 perm-inch의 차이점은 무엇인가요?
Perm-inch는 투과성(두께에 독립적인 재료 특성)입니다. Perm은 투과도(두께에 따라 다름)입니다. 관계: 투과도 = 투과성/두께. 재료를 비교하려면 perm-inch를 사용하세요.
석유 기술자들은 darcy를 어떻게 사용하나요?
저류층의 투과성이 오일/가스 유량을 결정합니다. 100 mD 저류층은 하루에 500 배럴을 생산할 수 있습니다. 1 mD의 밀도 높은 가스 저류층은 수압 파쇄가 필요합니다. 셰일 지층(1-100 nD)은 매우 빽빽합니다.
상대 투자율(μᵣ)이 무차원인 이유는 무엇인가요?
이것은 재료의 투자율을 진공의 투자율(μ₀)과 비교하는 비율입니다. H/m 단위의 절대 투자율을 얻으려면: μ = μ₀ × μᵣ = 1.257×10⁻⁶ × μᵣ H/m. 철의 경우(μᵣ = 5000), μ = 0.00628 H/m입니다.
높은 투과성이 항상 좋은가요?
응용 분야에 따라 다릅니다! 높은 darcy는 유정에 좋지만 봉쇄에는 나쁩니다. 높은 barrer는 통기성 직물에 좋지만 식품 포장에는 나쁩니다. 엔지니어링 목표를 고려하세요: 장벽(낮음) 또는 흐름(높음).
건물의 증기 장벽 위치는 무엇에 의해 결정되나요?
기후입니다! 추운 기후는 실내 습기가 차가운 벽에서 응축되는 것을 막기 위해 따뜻한 (실내) 쪽에 증기 장벽이 필요합니다. 덥고 습한 기후는 외부에 장벽이 필요하거나 양방향 건조를 허용하기 위해 투과성 벽이 필요합니다. 잘못된 배치는 곰팡이와 부패를 유발합니다.
어떤 재료가 가장 높거나 가장 낮은 투과성을 가지고 있나요?
자기: 슈퍼말로이(μᵣ~1M) 대 진공(μᵣ=1). 유체: 자갈(>10 D) 대 셰일(1 nD). 가스: 실리콘(CO₂에 대해 3000+ barrer) 대 금속화 필름(0.001 barrer). 증기: 유리섬유(>100 perm) 대 알루미늄 포일(0 perm).