1. 개요
氣壓 / Atmospheric pressure[math(1\,000\rm\,km)] 높이로 쌓인 공기[1]의 무게가 짓누르는 압력을 말하며, 대기압 또는 상압[2]이라고도 한다. 이를 측정하는 기계가 기압계로, 소비 전력을 측정하는 검류계나 일정 시간 동안 등속운동/자유낙하운동을 하는 물체의 모습을 정밀하게 촬영하는 다중 섬광 사진기와도 비교적 대비된다.
기압 관련해서는 물리학자 에반젤리스타 토리첼리의 실험이 가장 유명하다. [math(1\rm\,m)] 정도[3]로 적당히 긴 유리관을 준비해서[4] 수은을 가득 채우고, 수은이 담겨있는 큰 용기에 이 시험관을 거꾸로 세워서 기압을 측정했다. 수은 기둥의 무게로 수은 액체를 밀어내는 압력과 대기가 누르는 압력이 같다는 점을 이용한 것. [math(0\rm\,\degree\!C)]일 때[5] 수은은 높이 [math(76\rm\,cm)] 정도까지 내려오면서 유리관 내부에 진공[6]을 형성하게 되며, 대기압은 높이 [math(76\rm\,cm)]에 해당하는 수은 기둥의 압력와 평형을 이룬다. 오늘날에는 이 수치에서 유래한 [math(\rm mmHg)]라는 단위를 쓰기도 하는데 [math(1{\rm\,mmHg} = 133.322\,387\,415{\rm\,Pa})]이며 이는 수은의 밀도가 [math(13\,595.1{\rm\,kg/m^3})]이 되는 조건에서 수은주 [math(1\rm\,mm)]가 가하는 압력으로 [math(\dfrac1{760}{\rm\,atm} = \dfrac{101\,325}{760}{\rm\,Pa})]과 거의 같다.[7] 꼭 수은만 이런 것은 아니고 다른 액체 상태의 물질로도 정의할 수 있지만 굳이 수은을 이용한 것은 일상 생활에서 비교적 쉽게 접할 수 있는 액체 중에서 가장 밀도가 높아 기둥 높이가 낮게 측정되기 때문이다. 물을 이용해서 동일한 실험을 하려면 무려 [math(\bf10.3\,m)] 이상의 긴 시험관이 필요하다.[8]
[math(1\rm\,atm)]은 바다 표면에서 공기가 누르는 압력과 동일하며 [math(\rm Pa)](파스칼)로 나타내면 [math(101\,325{\rm\,Pa} = 1013.25{\rm\,hPa})](헥토파스칼)이 된다. 물론 해발고도가 높아지면 그만큼 짓누르는 공기의 양이 줄어드므로 기압은 약해진다. 높은 산에 올라가면 귀가 먹먹해지는 것 역시 기압이 약해지면서 내이의 압력이 상대적으로 높아지는 것이 원인이다.[9] 여객기의 이륙 및 착륙 시에 느껴지는 먹먹함도 (여객기가 자체적으로 많이 완화하기는 하지만) 여객기가 비행하는 고도의 압력을 어느 정도 반영한다. 높은 산꼭대기에서 밥을 지을 때 냄비뚜껑을 무거운 돌 등으로 눌러두는 경우가 많은데 이 역시 기압 때문이다. 참고로 대기권에 존재하는 공기의 [math(99\,\%)]는 해발고도 [math(30\rm\,km)] 이하에 몰려 있으며, [math(5{,}550\rm\,m)] 마다 기압이 반으로 줄어든다.
귀에서 느껴지는 먹먹함은 높은 곳에서 빠르게 낮은 곳으로 내려오기만 해도 불과 20m 높이의 차이에서도 느낄 수 있다. 사실 이 정도 기압차는 수치로 따지면 불과 [math(1\sim2\rm\,hPa)] 정도의 차이에 불과하다. 예민한 사람들은 고속 엘리베이터만 이용해도 느낀다. 혹은 지하철을 타고 (지하)서울역-남영역, (지하)청량리역-회기역, 디엠시역-(지하)가좌역을 이동하기만 해도 [10]느끼는 사람도 있다. 이처럼 미미한 차이이긴 해도, 수백미터가 넘는 고층 오피스 빌딩이나 고층 아파트에서 지내는 사람들은 다른 사람들에 비해 약간 더 기압이 낮아진 환경에서 지낸다고 봐도 된다.
기압의 단위는 1990년대 초까지는 [math(\rm mbar)](밀리바)가 통용되었다가 1990년대 중반부터는 [math(\rm hPa)](헥토파스칼)로 교체되었다. 1밀리바 = 1헥토파스칼[11]이니 단위 이름만 바뀐 것. 다만 러시아에서는 특이하게 [math(\rm mmHg)](수은주밀리미터)를 사용하고 있다. 러시아어로는 миллиметр ртутного столба, 줄여서 мм рт.ст.로 적는다.[12]
2. 고기압과 저기압
2.1. 고기압
高氣壓High Pressure / Atmospheric / Anticyclone
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| 고기압 내의 광경(출처) | 고기압역[13] |
고기압 환경에서 날씨는 일반적으로 쾌청하고 맑다. 지표상에서 바람은 북반구에서는 시계 방향으로 불어나가며[16], 높은 하늘에서 공기가 가라앉아 내려온다. 이를 하강기류라고 한다. 하강기류가 중심기류이다. 반대로 고공에서는 공기가 모여들게 된다. 공기가 빽빽한 곳과 공기가 부족한 곳이 있을 때, 달리 장애물이 없다면 공기는 빽빽한 곳에서 부족한 곳으로 이동함으로써 기압의 평형을 맞출 것이라고 쉽게 상상해볼 수 있다. 그러나 거의 항상 기압차가 존재하는 것은 지형적 요인이나 일광의 불균등 가열 같은 별의별 변수들이 있기 때문. 날씨는 구름이 소멸되어 맑다.
그러나 고기압이 부르는 자연재해도 만만치 않다. 한파[17], 폭설[18], 가뭄, 산불, 황사, 폭염[19], 미세먼지를 부르는 주범이 바로 고기압이다. 대기가 안정되기 때문에 공기 중에 배출된 미세먼지가 계속 축적되면서 하늘을 뿌옇게 만드는 것. 인플루엔자와 구제역 바이러스도 고기압이 지배적일 때 잘 퍼진다.
지리에 따라서는 극고압대, 아열대고압대처럼 웬만해서는 기압이 낮아지지 않는 지역들도 있다. 사막은 주로 이런 지역에 형성된다.
한반도의 경우 봄과 가을에는 중심부가 서에서 동으로 이동하는 이동성 고기압의 영향을 자주 받으며, 겨울에는 북서계절풍의 영향이 강하다. 한여름 북태평양에서 한반도로 북상해 오는 북태평양 기단은 대표적인 온난고기압이며 습하다.
2.2. 저기압
低氣壓Low Pressure / Depression / Cyclone
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| 저기압 내의 광경(출처) | 저기압역[20] |
캠프파이어의 모닥불에서 뜨거워진 공기가 위로 올라가듯이 따듯한 공기가 상승하는 것이 저기압이다. 저기압에서는 공기가 위로 상승해 지표면의 기압이 낮아진다.
저기압 환경에서 날씨는 일반적으로 우울하거나 심하게는 헬게이트가 된다. 지표상에서 바람은 북반구에선 반시계 방향으로 불어오며[22], 높은 하늘로 공기가 솟구쳐 올라간다. 이를 상승기류라고 한다. 반대로 고공에서는 공기가 퍼져나가게 된다. 즉 고기압이 사방에서 내뱉는 공기들을 낮은 고도에서 배불리 먹은 저기압은 높은 하늘에서 그 공기를 다시 고기압에게 먹여준다. 저기압이라 해도 수증기가 없다면 날씨가 나빠지진 않지만, 언제나 그렇듯 악천후의 주범은 바로 수증기이므로 상승기류를 타고 올라가던 수증기가 이슬점에서 응결하게 되면 적운 및 적란운을 뭉게뭉게 만들어내고, 이는 온갖 악기상들의 원인이 된다. 최악의 경우 850hPa 근처까지 내려가기도 하는데, 기상관측 이래 최대규모의 열대성 저기압 팁(Tip)은 [math(870\rm\,hPa)]까지 낮아지기도 했으며,[23] 대부분의 토네이도 중심부의 기압이 보통 [math(850\rm\,hPa)] 근처쯤 된다.[24]
저기압 중에는 온대저기압과 열대성 저기압, 날씨폭탄이 따로 문서가 개설되어 있으니 이 역시 함께 참고.
동아시아와 정반대로 서유럽은 겨울에 저기압이 자주 찾아오며, 진원지는 주로 아이슬란드이다.
3. 기타
고기압이나 저기압 같은 표현들은 어떤 사람의 감정 상태를 비유하는 표현으로도 쓰인다. 예를 들어 그 중에서도 저기압은 기분이 토라지고 예민해져서 누가 건드리기라도 하면 폭발할 듯한 아슬아슬한 경우에 쓰인다. 또한 매체에서는 이런 사람의 머리 근처에 먹구름이 끼거나 번개가 치는 듯한 모양으로 묘사되곤 한다.운항 중인 국제선 여객기의 기내 기압은 [math(810\rm\,hPa)]로, 이는 승객들이 한라산 백록담 정도(해발 [math(6000{\rm\,ft} \fallingdotseq 1830{\rm\,m})]) 높이에 머무르는 것과 유사하며, 지상에서의 기압의 [math(80\,\%)] 수준이다. 이 정도 기압의 유지가 가능하게 해주는 것이 여압장치이다. 만일 지나치게 고압이 되면 동체가 이를 견디지 못하고 폭발할 수 있으며, 지나치게 저압이 되면 저산소증을 유발할 수 있다. 때문에 기내에서는 기압을 항상 적절한 수준으로 유지하기 위해 노력한다.
다만 비행기가 긴급착륙 등의 비상상황에서는 이러한 여압장치가 제대로 작동하지 않을 수도 있다. 그래서 비상 시에는 객석 상단에서 산소 마스크가 내려오고, 승객들은 산소 마스크로 숨을 쉬게 된다. 하지만 작동시간에 한계가 있기 때문에 그사이 파일럿들은 적정 고도로 하강할 것이다,
기압이 낮은 고지대에서는 물의 끓는점이 낮아지므로 밥을 하거나 라면을 끓일 때 물은 끓는데 쌀이나 면이 잘 익지 않는 경우가 많다.
스마트폰에 내장된 기압 센서로 기압을 측정할 수 있다. sensors multitool이라는 앱에서 측정값을 볼 수 있다.
애플 모바일 기기의 경우, 기본 앱인 '날씨' 에 들어가서 각종 기상정보를 볼 수 있는데 GPS상 현재 자신의 지역의 기압을 볼 수 있다. 또한 표시계가 나타나서 저기압일수록 좌측, 고기압일수록 우측으로 바늘이 기운다.
기압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 공기가 흐르므로, 기갑장비의 화생방방어에도 이용된다. 정화된 공기를 실내에 계속 불어넣음으로써 독가스나 방사능 낙진, 그리고 사격시에 발생하는 포연이 차량내로 들어오는 것을 막는다. 군용 장비외에도 반도체공장등 내부청결을 유지해야하는 곳에서도 사용된다.이때 사용되는 장비를 양압장치라고 부른다. 반대로 내부의 물질이 유출되지 않게 내부의 기압을 낮추는 경우도 있으며, 이게 병원에 설치되면 그 유명한 음압병실이 된다.
고기압에서 호흡시 인체 내의 혈액에 질소가 과도하게 녹아드는데, 이때 빠르게 저기압으로 감압되면 녹아있던 질소가 기포로 변하면서 문제가 생기는 것이 잠수병(감압병)이라고 한다.
985 hPa은 헥토파스칼 킥문서에 정리되어 있다. 1기압이 약 1010hPa 이라는 것을 기억하기 어렵다면, 약 985hPa이 열대성 저기압이라는 것으로 유추, 기억해 낼 수 있다.
4. 관련문서
[1] 이 범위를 보통 대기권이라고 한다.[2] [math(25\rm\,\degree\!C)]를 실온, 상온이라 하는 것처럼 표준적인 압력([math(1\rm\,atm)], 1기압)을 뜻한다.[3] 수은주 밀리미터 문서를 보면 알 수 있지만, 그가 살던 시대에는 미터 개념이 없었고 '[math(2)]브랏초'(braccio)라는 단위로 기록되어있는데, 브랏초는 팔꿈치에서 중지 끝까지 정도의 길이로 약 [math(58.4\rm\,cm)]로 추정된다.[4] 압력 [math(P)]는 단위 면적 [math(S)]에 가해지는 힘의 크기 [math(F)], 즉 [math(P = \dfrac FS)]로 정의되기 때문에 유리관의 단면적은 중요하지 않다. 액체의 밀도를 [math(\rho)]라고 하면 부피 [math(V)], 중력 가속도 [math(g)]에 대해 무게가 [math(\rho Vg)]이고 단면적이 [math(S)]로 일정하다면 높이를 [math(h)]라 할 때 [math(\dfrac VS = h)]이므로 [math(P = \dfrac{\rho Vg}S = \rho hg)]가 되어 오로지 밀도와 높이에만 의존하게 된다. 물론 단면적이 넓으면 그만큼 시험관을 채울 수은의 양이 늘어나므로 되도록 단면적이 작은 시험관을 쓰는 것이 경제적일 것이다.[5] 온도에 따라 수은의 밀도가 변하므로 이 조건은 매우 중요하다. 일례로 [math(20\rm\,\degree\!C)]에서 같은 실험을 진행하면 수은의 높이는 [math(76.2763\rm\,cm)]가 된다.[6] 물론 극미량의 수은 기체가 차게 된다.[7] 1954년에 1기압의 정의가 정확하게 [math(101\,325\rm\,Pa)]로 정의하도록 합의됨에 따라 [math(760\rm\,mmHg)]는 [math(1\rm\,atm)]과 미묘한 차이가 있으며, [math(760{\rm\,mmHg} = 101\,325.014\,435\,4{\rm\,Pa})]로 [math(1\rm\,atm)]보다 살짝 더 크다.[8] 물의 밀도는 [math(4\rm\,\degree\!C)]에서 [math(1000\rm\,kg/m^3)]이므로 앞선 식 [math(P = \rho hg)]을 이용해서 높이를 계산하면 [math(h = 10.3323\rm\,m)]가 된다. 실제 물기둥 실험을 실시한 블로그의 출처 #[9] 엄밀하게 따지면 비강 ~ 중이를 연결하는 유스타키오관이 내이에서 닫혀있기 때문에 일어나는 현상으로, 보통은 하품을 하면 이 관이 열리면서 압력이 맞춰진다. 훈련을 하다보면 하품 없이 목젖을 낮추거나 해서 구강 내부를 확장시키는 방식으로 유스타키오관을 수의적으로 열어서 압력을 맞출 수도 있는데 이때 귀 안쪽에서 '뜨득'하는 작은 소리가 나는 것으로 확인할 수 있다.[10] 지하철 터널 내의 기압과 지상의 기압차. 사실 이건 열차가 [math(80\rm\,km/h)] 정도의 고속으로 진입하는 경우에나 느끼는 거긴 하지만. 일반인이 체감하려면 KTX 정도는 되어야 하지만, 굳이 수도권 전철 내의 구간을 집는다면 디엠시-가좌 사이가 가장 느끼기 좋다. 용산선은 비교적 최근에 지은 관계로, 고속진입이 가능한 설계로 되어 있어, 열차가 터널에 [math(100\rm\,km/h)] 내외의 거의 시속 200km 고속으로 진입하기 때문.[11] [math(1{\rm\,bar} = 10^5{\rm\,Pa})]이므로 [math(1{\rm\,mbar} = 10^{-3}\times10^5{\rm\,Pa} = 10^2{\rm\,Pa} = 1{\rm\,hPa})]이다.[12] 러시아에서는 단위를 라틴 문자가 아닌 키릴 문자로 적는다. 킬로미터는 [math(\rm km)]이 아닌 км으로, 리터는 [math(\rm L)]이 아닌 л로, 킬로그램은 [math(\rm kg)]가 아닌 кг로 적는다.[13] 어스 널스쿨에서 볼 수 있다.[14] 드물지만 [math(1000\rm\,hPa)]보다 기압이 낮은 고기압도 존재하고, [math(1000\rm\,hPa)]이상의 열대저기압도 찾을 수 있다. 다만 기압이 낮은 고기압의 경우 대기 불안정으로 마른 하늘에 날벼락이 치기도 한다.[15] '고' 또는 '高'도 가끔 쓰인다.[16] 남반구에서는 반시계 방향.[17] 동아시아에서 한파의 원인은 다들 알다시피 시베리아 기단이다.[18] 시베리아 고기압이 확장하여 차가운 북서풍이 불면 해기차로 인해 서해안에 폭설이 내린다.[19] 동아시아의 폭염의 원인은 다들 알다시피 북태평양 기단과 티베트 고기압이다. 특히 2024년 폭염의 경우 북태평양 고기압과 티베트 고기압이 한반도 전여에 이중 열돔 현상을 장기간 생성시켜 지속성 면에서는 그 어느 해보다 비교 불가능한 역대급 최악의 폭염이다.[20] 2016년 제14호 태풍 므란티를 어스 널스쿨을 통해서 본 것이다. 움직이는 것이 바람.[21] '저' 또는 '低'도 가끔 쓰이며, 열대성 저기압은 따로 🌀라는 기호를 쓴다.[22] 남반구에선 시계 방향[23] 자세한 내용은 열대성 저기압 문서 참고.[24] 자세한 내용은 토네이도 문서 참고.