물 밀도 계산기: 온도·염분·압력

물의 밀도는 온도, 염분, 압력에 따라 크게 달라지며, 이러한 변화는 해양학, 수생생물학, 공학, 일상적인 응용에도 큰 영향을 줍니다. 순수한 물은 4°C에서 최대 밀도에 도달하며, 약 999.97 kg/m³(사실상 1.000 g/mL)입니다. 이 특이한 최대값 때문에 얼음은 물에 뜨고, 겨울철 호수는 층화되며, 해양 순환을 이끄는 대류 패턴이 만들어집니다. 물 밀도의 온도 의존성은 비선형이고 비대칭적입니다. 온도가 0°C에서 올라가면 밀도는 먼저 약간 증가해 4°C에서 최대가 된 뒤, 100°C 이상까지 단조롭게 감소합니다. 20°C(실온)에서는 순수한 물의 밀도가 약 998.2 kg/m³이고, 80°C에서는 약 971.8 kg/m³로 떨어집니다. 즉, 뜨거운 물은 실제로 더 가볍습니다. 이 성질은 열사이펀 난방과 자연대류 냉각에 활용됩니다. 염분은 물의 밀도를 크게 높입니다. 해양의 평균 염분은 약 35 ppt(3.5%)이며, 같은 온도의 담수보다 밀도를 약 25–28 kg/m³ 증가시킵니다. 25°C, 염분 3.5%의 해수 밀도는 약 1023–1027 kg/m³입니다. 염분이 30–34% 정도인 사해는 밀도가 약 1240 kg/m³에 이르러, 담수보다 훨씬 더 쉽게 뜹니다. 일반 조건에서는 압력의 영향이 온도와 염분보다 훨씬 작습니다. 해수면(1 atm)에서는 관례적으로 압력 효과를 0으로 봅니다. 심해에서는 압력이 1000 atm 이상에 이르러 물의 밀도가 약 4–5% 증가합니다. 이러한 심해 압축성은 열염순환과 심해 역학에서 중요한 역할을 합니다. 이 계산기는 해양학 계산의 국제 표준인 UNESCO(1981) 해수 상태방정식에 기반한 다항식을 사용합니다. 순수 물 밀도 다항식은 0–40°C 범위에서 ±0.001 kg/m³ 수준의 정확도를 가지며, 염분 보정은 대기압에서 0–40 ppt 염분에 유효한 Millero–Poisson 방정식을 따릅니다. 실측 밀도 기능을 통해 직접 측정한 질량/부피 값과 이론 예측을 비교할 수 있습니다. 공학적 적용에는 부력 계산, 배관 설계, 열교환기 분석, 담수화 설비 설계, 양식장 계획, 양조 및 식품 가공, 그리고 열·염수 방류의 환경 영향 평가가 포함됩니다.