점도

점도는 유체의 층이 서로 다른 속도로 움직일 때 생기는 마찰 성분을 정량화한 물리량이다. 흐름이 생겼을 때 그 흐름을 억제하는 정도를 나타내므로, 액체와 기체를 포함한 실제 유체의 거동을 설명하는 데 널리 쓰인다.^[1]

점도는 밀도와 구별된다. 밀도가 단위 부피당 질량을 뜻한다면, 점도는 흐름에 대한 저항이다. 동점도는 동적 점도를 밀도로 나눈 값으로 정의되며, 같은 유체라도 상태가 달라지면 동점도와 동적 점도의 해석이 함께 달라질 수 있다.^[2]

전단 응력이 가해지면 유체 내부에는 층 사이의 속도 차이가 생기고, 점도는 이 속도 차이를 얼마나 강하게 억제하는지를 보여준다. 이런 성질 때문에 점도는 단순한 "끈적임"이 아니라, 유동 상태와 변형 응답을 함께 설명하는 척도다.^[1]

뉴턴 유체에서는 전단 응력과 변형률 속도의 비가 일정하게 유지되지만, 비뉴턴 유체는 전단 속도나 시간에 따라 점도가 달라진다. 따라서 같은 물질이라도 측정 조건이 달라지면 서로 다른 점도 값이 관찰될 수 있다.^[1][4]

동적 점도는 유체의 전단 응력과 변형률 속도의 관계로 정의되는 기본 점도이다. 동점도는 동적 점도를 밀도로 나눈 값으로, 흐름 비교나 중력 하의 유동 해석에 자주 사용된다.^[2][3]

점도는 모세관 점도계, 회전식 점도계, 낙구식 장치 등으로 측정할 수 있다. 다만 비뉴턴 유체는 전단 조건에 따라 값이 달라지므로, 수치만 적는 것보다 온도와 전단 조건을 함께 기록하는 편이 해석에 유리하다.^[3][4]

점도는 온도와 밀도에 민감하다. 일반적으로 액체는 온도가 올라가면 점도가 감소하고, 기체는 온도가 올라가면 점도가 증가하는 경향을 보인다. 그래서 실험실에서 얻은 값이라도 공정 온도에서의 값과는 차이가 날 수 있다.^[1][2]

이 성질은 유체역학, 펌프, 파이프라인, 항력 계산에 직접 연결된다. 윤활유, 공정 유체, 식품, 혈류처럼 흐름이 중요한 대상에서는 점도가 설계와 운영의 핵심 변수로 작용한다.^[1][4]

점도는 일상적으로는 점성이라는 말과 가깝게 쓰이지만, 공학과 물리에서는 문맥에 따라 성질 자체와 수치 표현을 구분해 읽는 편이 정확하다. 같은 현상을 설명하더라도, 유체의 내부 저항이 무엇을 뜻하는지와 그 값을 어떻게 재는지의 질문은 분리해서 다루어야 한다.^[1]

실무에서는 점도를 단독으로 보지 않고 유체역학적 조건과 함께 읽는다. 압력, 밀도, 유량, 항력, 온도 조건이 함께 맞물리기 때문에, 점도는 여러 변수 가운데 하나가 아니라 흐름 전체를 해석하는 축으로 작동한다.^[1][4]

• 유체
• 밀도
• 전단 응력

^[1] Wwww.nist.gov(새 탭에서 열림)

^[2] Ssrd.nist.gov(새 탭에서 열림)

^[3] Ttsapps.nist.gov(새 탭에서 열림)

^[4] Ttsapps.nist.gov(새 탭에서 열림)