전단 응력에 대한 내부 저항을 측정합니다

동적 점도(절대 점도라고도 함)는 유체의 한 층을 다른 층 위로 이동시키는 데 필요한 힘의 양을 정량화합니다. 이것은 밀도와 무관한 유체 자체의 고유한 특성입니다. 값이 높을수록 저항이 더 크다는 것을 의미합니다.

공식: τ = μ × (du/dy) 여기서 τ = 전단 응력, du/dy = 속도 구배

단위: Pa·s (SI), poise (P), centipoise (cP). 물 @ 20°C = 1.002 cP

동적 점도를 밀도로 나눈 값

동점도는 중력 하에서 유체가 얼마나 빨리 흐르는지를 측정합니다. 내부 저항(동적 점도)과 단위 부피당 질량(밀도)을 모두 고려합니다. 중력에 의한 흐름이 중요할 때, 예를 들어 오일을 배출하거나 액체를 따를 때 사용됩니다.

공식: ν = μ / ρ 여기서 μ = 동적 점도, ρ = 밀도

단위: m²/s (SI), stokes (St), centistokes (cSt). 물 @ 20°C = 1.004 cSt

• μ (동적) = 1.002 cP = 0.001002 Pa·s
• ρ (밀도) = 998.2 kg/m³
• ν (동점도) = μ/ρ = 1.004 cSt = 1.004 mm²/s
• 비율: ν/μ ≈ 1.0 (물이 기준)

• μ (동적) = 62 cP = 0.062 Pa·s
• ρ (밀도) = 850 kg/m³
• ν (동점도) = μ/ρ = 73 cSt = 73 mm²/s
• 참고: 동점도는 동적 점도보다 18% 더 높습니다 (밀도가 낮기 때문에)

• μ (동적) = 1,412 cP = 1.412 Pa·s
• ρ (밀도) = 1,261 kg/m³
• ν (동점도) = μ/ρ = 1,120 cSt = 1,120 mm²/s
• 참고: 매우 점성이 높음—물보다 1,400배 더 끈적거림

• μ (동적) = 0.0181 cP = 1.81×10⁻⁵ Pa·s
• ρ (밀도) = 1.204 kg/m³
• ν (동점도) = μ/ρ = 15.1 cSt = 15.1 mm²/s
• 참고: 낮은 동적 점도, 높은 동점도 (기체는 밀도가 낮음)

ASTM D88 표준으로, 북미에서 석유 제품에 널리 사용됩니다

ν(cSt) = 0.226 × SUS - 195/SUS (SUS > 32에 유효)

• 특정 온도에서 측정: 100°F (37.8°C) 또는 210°F (98.9°C)
• 일반적인 범위: 31-1000+ SUS
• 예: SAE 30 오일 ≈ 300 SUS @ 100°F
• 매우 점성이 높은 유체를 위한 세이볼트 퓨롤 (SFS) 변형: ×10 더 큰 구멍

영국 IP 70 표준으로, 영국 및 구 영연방에서 일반적입니다

ν(cSt) = 0.26 × RW1 - 179/RW1 (RW1 > 34에 유효)

• 70°F (21.1°C), 100°F 또는 140°F에서 측정
• 더 끈적한 유체를 위한 레드우드 No. 2 변형
• 변환: RW1 ≈ SUS × 1.15 (근사치)
• 대부분 ISO 표준으로 대체되었지만 오래된 사양에서는 여전히 참조됩니다

독일 DIN 51560 표준으로, 유럽 및 석유 산업에서 사용됩니다

ν(cSt) = 7.6 × °E - 6.0/°E (°E > 1.2에 유효)

• 20°C, 50°C 또는 100°C에서 측정
• 물 @ 20°C의 경우 °E = 1.0 (정의상)
• 일반적인 범위: 1.0-20°E
• 예: 디젤 연료 ≈ 3-5°E @ 20°C

세계에서 가장 오래 진행 중인 실험실 실험(1927년부터)인 퀸즐랜드 대학교의 실험은 피치(타르)가 깔때기를 통해 흐르는 것을 보여줍니다. 고체처럼 보이지만 실제로는 점도가 매우 높은 액체입니다—물보다 1000억 배나 더 점성이 높습니다! 94년 동안 9방울만 떨어졌습니다.

현무암질 용암(낮은 점도, 10-100 Pa·s)은 흐르는 강과 함께 완만한 하와이 스타일의 분출을 만듭니다. 유문암질 용암(높은 점도, 100,000+ Pa·s)은 가스가 빠져나갈 수 없기 때문에 폭발적인 세인트 헬렌스 산 스타일의 분출을 만듭니다. 점도가 말 그대로 화산 산을 형성합니다.

혈액은 적혈구 때문에 물보다 3-4배 더 점성이 높습니다(37°C에서 3-4 cP). 높은 혈액 점도는 뇌졸중/심장마비의 위험을 증가시킵니다. 저용량 아스피린은 혈소판 응집을 방지하여 점도를 감소시킵니다. 혈액 점도 검사는 심혈관 질환을 예측할 수 있습니다.

일반적인 통념과는 달리, 오래된 창문은 흐름 때문에 바닥이 더 두껍지 않습니다. 실온에서 유리의 점도는 10²⁰ Pa·s(물의 1조 x 1조 배)입니다. 1mm 흐르려면 우주의 나이보다 더 오랜 시간이 걸릴 것입니다. 이것은 진짜 고체이지 느린 액체가 아닙니다.

SAE 10W-30은 다음을 의미합니다: 10W = 0°F에서의 겨울 점도(저온 유동성), 30 = 212°F에서의 점도(작동 온도 보호). 'W'는 겨울(winter)을 의미하며, 무게(weight)가 아닙니다. 멀티그레이드 오일은 추울 때 코일(낮은 점도)을 형성하고 뜨거울 때 팽창하는(점도를 유지하는) 폴리머를 사용합니다.

소금쟁이는 표면 장력을 이용하지만, 물의 점도도 활용합니다. 다리 움직임은 점성 저항에 맞서 밀어내는 소용돌이를 만들어 앞으로 나아가게 합니다. 점도가 없는 유체(이론상)에서는 움직일 수 없을 것입니다—견인력 없이 미끄러질 것입니다.

아이작 뉴턴은 프린키피아 마테마티카에서 점도를 설명합니다. 유체 내 '내부 마찰' 개념을 도입했습니다.

장 푸아죄유는 모세혈관의 혈류를 연구합니다. 유량과 점도를 연관시키는 푸아죄유의 법칙을 도출했습니다.

조지 스토크스는 점성 흐름에 대한 방정식을 도출합니다. 동적 점도와 동점도 사이의 관계를 증명했습니다.

오즈번 레이놀즈는 레이놀즈 수를 도입합니다. 점도를 유동 체제(층류 대 난류)와 연관시켰습니다.

세이볼트 점도계가 미국에서 표준화됩니다. 유출 컵 방법이 석유 산업 표준이 되었습니다.

포아즈와 스토크스가 CGS 단위로 명명됩니다. 1 P = 0.1 Pa·s, 1 St = 1 cm²/s가 표준이 되었습니다.

퀸즐랜드 대학교에서 피치 드롭 실험이 시작됩니다. 여전히 진행 중—역사상 가장 긴 실험실 실험입니다.

SI가 Pa·s와 m²/s를 표준 단위로 채택합니다. 센티포아즈(cP)와 센티스토크스(cSt)는 여전히 일반적으로 사용됩니다.

ASTM D445가 동점도 측정을 표준화합니다. 모세관 점도계가 산업 표준이 되었습니다.

회전 점도계는 비뉴턴 유체의 측정을 가능하게 합니다. 페인트, 폴리머, 식품에 중요합니다.

디지털 점도계가 측정을 자동화합니다. 온도 조절 욕조는 ±0.01 cSt의 정밀도를 보장합니다.

모터 오일, 유압유 및 베어링 윤활유 선택:

• SAE 등급: 10W-30은 0°F에서 10W, 212°F에서 30을 의미합니다 (동점도 범위)
• ISO VG 등급: VG 32, VG 46, VG 68 (40°C에서의 동점도, cSt 단위)
• 베어링 선택: 너무 묽으면 마모, 너무 끈적거리면 마찰/열 발생
• 점도 지수 (VI): 온도 민감도를 측정합니다 (높을수록 좋음)
• 멀티그레이드 오일: 첨가제가 온도에 따라 점도를 유지합니다
• 유압 시스템: 최적의 성능을 위해 일반적으로 40°C에서 32-68 cSt

연료, 원유 및 정제 점도 사양:

• 중유: 50°C에서 cSt 단위로 측정 (펌핑하려면 가열해야 함)
• 디젤: 40°C에서 2-4.5 cSt (EN 590 사양)
• 원유 분류: 경질 (<10 cSt), 중질, 중질 (>50 cSt)
• 파이프라인 흐름: 점도가 펌핑 동력 요구 사항을 결정합니다
• 벙커유 등급: IFO 180, IFO 380 (50°C에서의 cSt)
• 정제 공정: 점도 파괴는 무거운 분획을 줄입니다

품질 관리 및 공정 최적화:

• 꿀 등급: 20°C에서 2,000-10,000 cP (습도에 따라 다름)
• 시럽 농도: 메이플 시럽 150-200 cP, 옥수수 시럽 2,000+ cP
• 유제품: 크림의 점도가 질감과 입맛에 영향을 미칩니다
• 초콜릿: 40°C에서 10,000-20,000 cP (템퍼링 공정)
• 음료 탄산화: 점도가 거품 형성에 영향을 미칩니다
• 식용유: 20°C에서 50-100 cP (발연점은 점도와 관련이 있음)

페인트, 접착제, 폴리머 및 공정 제어:

• 페인트 점도: 도포 일관성을 위한 70-100 KU (크렙스 단위)
• 스프레이 코팅: 일반적으로 20-50 cP (너무 끈적거리면 막히고, 너무 묽으면 흐름)
• 접착제: 도포 방법에 따라 500-50,000 cP
• 폴리머 용융물: 100-100,000 Pa·s (압출/성형)
• 인쇄 잉크: 플렉소그래피용 50-150 cP, 오프셋용 1-5 P
• 품질 관리: 점도는 배치 일관성과 유통 기한을 나타냅니다

동적 점도(Pa·s, 포아즈)는 유체의 전단에 대한 내부 저항, 즉 절대적인 '점성'을 측정합니다. 동점도(m²/s, 스토크스)는 동적 점도를 밀도로 나눈 값으로, 중력 하에서 얼마나 빨리 흐르는지를 나타냅니다. 두 점도 사이를 변환하려면 밀도가 필요합니다: ν = μ/ρ. 이렇게 생각해 보세요: 꿀은 동적 점도가 높지만(점성이 높음), 수은도 '묽은'데도 불구하고 동점도가 높습니다(매우 밀도가 높기 때문).

측정 온도에서의 유체 밀도를 알지 못하면 변환할 수 없습니다. 20°C 근처의 물의 경우, 1 cP ≈ 1 cSt입니다(물의 밀도가 ≈ 1 g/cm³이기 때문). 하지만 모터 오일의 경우(밀도 ≈ 0.9), 90 cP = 100 cSt입니다. 당사의 변환기는 오류를 방지하기 위해 유형 간 변환을 차단합니다. 이 공식을 사용하세요: cSt = cP / (g/cm³ 단위의 밀도).

SAE 점도 등급은 동점도 범위를 지정합니다. '10W'는 저온 유동 요구 사항을 충족한다는 의미입니다(W = winter, 0°F에서 테스트). '30'은 고온 점도 요구 사항을 충족한다는 의미입니다(212°F에서 테스트). 멀티그레이드 오일(예: 10W-30)은 단일 등급 오일(SAE 30)과 달리 뜨거워지면 급격히 묽어지는 것과는 대조적으로 온도에 따라 점도를 유지하기 위해 첨가제를 사용합니다.

세이볼트 유니버설 초(SUS)는 60mL의 유체가 보정된 구멍을 통해 배출되는 데 걸리는 시간을 측정합니다. 경험적 공식은 cSt = 0.226×SUS - 195/SUS(SUS > 32)입니다. 예를 들어, 100 SUS ≈ 21 cSt입니다. SUS는 더 오래된 방법임에도 불구하고 석유 사양에서 여전히 사용됩니다. 현대 실험실에서는 ASTM D445에 따라 cSt를 직접 측정하는 동점도계를 사용합니다.

온도가 높을수록 분자에 더 많은 운동 에너지가 주어져 서로 더 쉽게 미끄러질 수 있습니다. 액체의 경우, 점도는 일반적으로 °C당 2-10% 감소합니다. 20°C에서의 모터 오일은 200 cP일 수 있지만 100°C에서는 15 cP에 불과합니다(13배 감소!). 점도 지수(VI)는 이러한 온도 민감도를 측정합니다. VI가 높은 오일(100+)은 점도를 더 잘 유지하고, VI가 낮은 오일(<50)은 가열 시 급격히 묽어집니다.

대부분의 유압 시스템은 40°C에서 25-50 cSt에서 가장 잘 작동합니다. 너무 낮으면(<10 cSt) 내부 누출과 마모가 발생합니다. 너무 높으면(>100 cSt) 반응이 느려지고 전력 소비가 높으며 열이 축적됩니다. 펌프 제조업체의 사양을 확인하세요—베인 펌프는 25-35 cSt를 선호하고, 피스톤 펌프는 35-70 cSt를 견딜 수 있습니다. ISO VG 46(40°C에서 46 cSt)은 가장 일반적인 범용 유압유입니다.

이론적인 최대값은 없지만, 실제 측정은 100만 cP(1000 Pa·s)를 초과하면 어려워집니다. 비투멘/피치는 1000억 Pa·s에 도달할 수 있습니다. 일부 폴리머 용융물은 100만 Pa·s를 초과합니다. 극단적인 점도에서는 액체와 고체의 경계가 모호해집니다—이러한 물질은 점성 흐름(액체처럼)과 탄성 회복(고체처럼)을 모두 나타내며, 이를 점탄성이라고 합니다.

포아즈는 모세혈관의 혈류를 연구한 장 레오나르 마리 푸아죄유(1840년대)를 기리기 위한 것입니다. 스토크스는 점성 흐름에 대한 방정식을 도출하고 동적 점도와 동점도 사이의 관계를 증명한 조지 가브리엘 스토크스(1850년대)를 기리기 위한 것입니다. 레인(평방 인치당 파운드-힘 초)은 유체 역학의 레이놀즈 수로 유명한 오즈번 레이놀즈(1880년대)의 이름을 따서 명명되었습니다.