캡슐(원기둥 양 끝에 반구가 붙은 입체도형)의 반지름과 원기둥 부분의 높이를 입력하세요. 겉넓이(S = 4πr² + 2πrh)와 그 내역, cm²·m²의 단위 환산도 보여 줍니다.
이 페이지에서 할 수 있는 것
- 반지름과 원기둥 부분의 높이만 넣으면 캡슐(원기둥 양 끝에 반구가 붙은 입체도형)의 겉넓이(\(S = 4\pi r^2 + 2\pi r h\))를 바로 알 수 있습니다
- 내역으로 구 부분의 겉넓이(\(4\pi r^2\))와 원기둥의 옆넓이(\(2\pi r h\))도 함께 보여 줍니다
- 넓이의 단위 환산(cm로 입력했을 때의 m², m로 입력했을 때의 cm²)도 함께 보여 줍니다
- 계산 결과는 3D 그림으로도 표시되며, 마우스나 손가락으로 돌려 보며 모양을 확인할 수 있습니다
- 공식의 쉬운 해설과 Excel·Google 스프레드시트·Python용 복사해서 쓰는 수식도 이 페이지에 정리되어 있습니다
이 계산은 어디에 쓰일까요?
약 캡슐에는 맛이나 냄새를 가리거나, 위가 아니라 장에서 녹도록 조절하기 위해 코팅(막)을 입히기도 합니다. 필요한 코팅제의 양은 캡슐의 겉넓이에 비례합니다.
반지름 0.35 cm, 원기둥 부분의 높이 1.2 cm(전체 길이 약 1.9 cm, 시판 약에서 흔한 크기)인 캡슐 1알의 겉넓이는 \(4\pi \times 0.35^2 + 2\pi \times 0.35 \times 1.2 \fallingdotseq 4.2\,\mathrm{cm^2}\)입니다. 10만 알을 만든다면 모두 약 42 m²의 막을 입히는 셈이 되어, 재료 준비량의 근거가 됩니다.
LPG 등의 압력 탱크에는 압력에 강한 ‘원통의 양 끝이 반구’인 캡슐 모양이 자주 쓰입니다. 녹 방지 도장을 다시 할 때는 페인트의 필요량을 겉넓이로 어림합니다.
반지름 1 m, 원통 부분의 길이 4 m인 탱크라면 겉넓이는 \(4\pi \times 1^2 + 2\pi \times 1 \times 4 = 12\pi \fallingdotseq 37.7\,\mathrm{m^2}\)입니다. 한 통으로 30 m²를 칠할 수 있는 페인트라면 2통이 필요하다는 발주 계산을 이 공식으로 할 수 있습니다(실제로는 배관이나 다리 부분만큼 조금 더 잡습니다).
소시지는 다진 고기를 케이싱이라는 껍질로 감싼, 거의 캡슐 모양의 식품입니다. 껍질의 필요량은 1개당 겉넓이로 정해집니다.
반지름 1 cm, 원기둥 부분의 길이 13 cm인 소시지 1개의 겉넓이는 \(4\pi \times 1^2 + 2\pi \times 1 \times 13 = 30\pi \fallingdotseq 94.2\,\mathrm{cm^2}\)입니다. 1000개를 만든다면 약 9.4 m²의 케이싱이 필요하다는 어림이 됩니다(실제로는 묶는 부분 등을 위해 조금 넉넉히 잡습니다).
전기온수기나 히트펌프 온수기의 저탕 탱크에도 양 끝이 둥근 원통형(캡슐에 가까운 모양)이 쓰입니다. 온수의 열은 탱크의 겉면으로 빠져나가므로 열 손실량도, 감아 두를 보온재의 양도 겉넓이로 정해집니다.
반지름 0.3 m, 원통 부분의 높이 1.2 m인 탱크라면 겉넓이는 \(4\pi \times 0.3^2 + 2\pi \times 0.3 \times 1.2 \fallingdotseq 3.4\,\mathrm{m^2}\)입니다. 같은 용량이라면 겉넓이가 작은 모양일수록 열이 덜 빠져나간다는 에너지 절약 설계의 기본도 이 공식으로 생각할 수 있습니다.
공식과 그림
용어·기호 해설
기호
| \(S\) | 에스 | 넓이를 나타낼 때 자주 쓰는 기호입니다. 영어 surface(겉면)나 square(사각형·제곱)를 떠올리면 기억하기 쉽습니다. 이 페이지에서는 캡슐 전체의 겉넓이를 나타냅니다. |
| \(S_1\) | 에스 일 | 이 페이지에서 ‘구 부분의 겉넓이’(\(4\pi r^2\))를 나타내는 기호입니다. 오른쪽 아래의 작은 1은 ‘첫 번째 부분’이라는 뜻의 첨자입니다. |
| \(S_2\) | 에스 이 | 이 페이지에서 ‘원기둥의 옆넓이’(\(2\pi r h\))를 나타내는 기호입니다. 오른쪽 아래의 작은 2는 ‘두 번째 부분’이라는 뜻의 첨자입니다. |
| \(r\) | 알 | 캡슐의 반지름(굵기의 절반)입니다. 원기둥 부분과 양 끝의 반구에 공통입니다. 영어 radius(반지름)의 첫 글자이며, 지름의 절반입니다. |
| \(h\) | 에이치 | 원기둥 부분의 높이(양 끝의 반구를 뺀 가운데 곧은 부분의 길이)입니다. 영어 height(높이)의 첫 글자입니다. 캡슐 전체의 길이는 \(h + 2r\)입니다. |
| \(\pi\) | 파이 | 원주율을 나타내는 그리스 문자입니다. 원주 ÷ 지름의 값으로, \(3.14159\ldots\)로 끝없이 이어집니다. 초등학교에서 쓰는 ‘3.14’는 이 값의 어림값입니다. |
| \(r^2\) | 알의 제곱 | 같은 수 \(r\)을 2번 곱한 값(\(r \times r\))입니다. 오른쪽 위의 작은 2는 ‘2번 곱한다’는 뜻의 지수입니다. |
| \(\mathrm{cm^2}\) | 제곱센티미터 | 넓이의 단위입니다. 한 변이 1 cm인 정사각형의 넓이가 1 cm²입니다. |
| \(\mathrm{m^2}\) | 제곱미터 | 넓이의 단위입니다. 한 변이 1 m인 정사각형의 넓이가 1 m²이며, \(1\,\mathrm{m^2} = 10000\,\mathrm{cm^2}\)입니다. |
용어
| 캡슐 | 원기둥의 위아래(또는 양옆) 면에 반지름이 같은 반구를 꼭 맞게 붙인 입체도형입니다. 약 캡슐·가스 저장 탱크 등 주변과 공업 제품에서 자주 볼 수 있는 모양입니다. |
| 반구 | 구를 중심을 지나는 평면으로 딱 반으로 자른 입체도형입니다. 캡슐의 양 끝이 이 반구이며, 2개를 합치면 구 1개가 됩니다. |
| 겉넓이 | 입체도형의 겉면 전체의 넓이입니다. 입체도형을 종이로 쌀 때의 ‘종이의 넓이’에 해당합니다. 캡슐에서는 구 부분과 원기둥 옆면의 합입니다. |
| 옆넓이 | 기둥 모양 입체도형의 옆을 둘러싼 면(옆면)의 넓이입니다. 원기둥에서는 옆면을 잘라 펼치면 직사각형이 되며, 원주 × 높이(\(2\pi r h\))로 구합니다. |
| 전개도 | 입체도형을 잘라 펼쳐 한 장의 평면으로 나타낸 그림입니다. 원기둥 옆면의 전개도는 ‘가로 = 원주, 세로 = 높이’인 직사각형이 되며, 옆넓이 공식의 바탕이 됩니다. |
| 원주 | 원의 둘레의 길이입니다. 지름 × 원주율(\(2\pi r\))로 구합니다. 원기둥의 옆넓이에서는 ‘직사각형의 가로 길이’ 역할을 합니다. |
| 원주율 | 원주가 지름의 몇 배인지를 나타내는 수입니다. 어떤 크기의 원이든 같은 값이 되며, 기호 \(\pi\)로 나타냅니다(약 3.14). |
| 단위 환산 | 같은 양을 다른 단위로 다시 나타내는 것입니다. 넓이의 경우 길이의 환산 비율(1 m = 100 cm)을 제곱한 값이 넓이의 환산 비율(1 m² = 10000 cm²)이 된다는 점이 핵심입니다. |
먼저 알아 두면 좋은 내용
이 페이지의 계산을 ‘뜻을 알고’ 쓸 수 있도록, 먼저 알아 두면 좋은 내용을 정리했습니다.
| 원의 넓이와 원주(초등학교 6학년, 11~12세) |
|
| 넓이의 단위(초등학교 5학년, 10~11세) |
|
| 원기둥의 전개도와 옆넓이(중학교 1학년, 12~13세) |
|
| 구의 겉넓이(중학교 1학년, 12~13세) |
|
| 원주율과 문자를 사용한 식(중학교 1학년, 12~13세) |
|
| 소수의 계산(초등학교 4~5학년, 9~11세) |
|
Excel로 계산하는 방법
| 반지름 r | 3 |
| 원기둥 부분의 높이 h | 10 |
| 캡슐의 겉넓이 | =4*PI()*B1^2+2*PI()*B1*B2 |
| 반지름 r | 3 |
| 구 부분의 겉넓이(4πr²) | =4*PI()*B1^2 |
| 반지름 r | 3 |
| 원기둥 부분의 높이 h | 10 |
| 원기둥의 옆넓이(2πrh) | =2*PI()*B1*B2 |
| cm²로 나타낸 넓이 | 301.6 |
| m²로 나타낸 넓이 | =B1/10000 |
수식 안의 ‘PI()’는 원주율 π(3.14159…)를 돌려주는 Excel 함수이고, ‘B1’, ‘B2’는 ‘그 셀에 들어 있는 수를 쓴다’는 뜻, ‘*’는 곱셈, ‘/’는 나눗셈, ‘^’는 거듭제곱(몇 번 곱하는지) 기호입니다.
예를 들어 첫 번째 표라면 B3에 약 301.593이 표시됩니다(cm로 입력했으므로 cm²). 두 번째 표는 B2에 약 113.097, 세 번째 표는 B3에 약 188.496, 네 번째 표는 B2에 0.03016이 나옵니다. 입력 칸의 수를 자신의 캡슐 치수로 바꾸기만 하면 됩니다.
Google 스프레드시트로 계산하는 방법
| 반지름 r | 3 |
| 원기둥 부분의 높이 h | 10 |
| 캡슐의 겉넓이 | =4*PI()*B1^2+2*PI()*B1*B2 |
| 반지름 r | 3 |
| 구 부분의 겉넓이(4πr²) | =4*PI()*B1^2 |
| 반지름 r | 3 |
| 원기둥 부분의 높이 h | 10 |
| 원기둥의 옆넓이(2πrh) | =2*PI()*B1*B2 |
| cm²로 나타낸 넓이 | 301.6 |
| m²로 나타낸 넓이 | =B1/10000 |
Python으로 계산하는 방법
import math
radius = 3 # 반지름(이 예에서는 cm)
height = 10 # 원기둥 부분의 높이(반지름과 같은 단위로. 전체 길이가 아닌 점에 주의)
sphere_area = 4 * math.pi * radius ** 2 # 구 부분의 겉넓이(양 끝 반구 2개 = 구 1개. 이 예에서는 cm2)
lateral_area = 2 * math.pi * radius * height # 원기둥의 옆넓이(이 예에서는 cm2)
surface_area = sphere_area + lateral_area # 캡슐의 겉넓이(이 예에서는 cm2)
print(f"구 부분의 겉넓이: {sphere_area} cm2")
print(f"원기둥의 옆넓이: {lateral_area} cm2")
print(f"캡슐의 겉넓이: {surface_area} cm2")
LaTeX 등 수식 언어로 쓰는 법(복사 가능)
S = 4πr² + 2πrh
S = 4 \pi r^{2} + 2 \pi r h
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>S</mi>
<mo>=</mo>
<mn>4</mn>
<mo>⁢</mo>
<mi>π</mi>
<mo>⁢</mo>
<msup><mi>r</mi><mn>2</mn></msup>
<mo>+</mo>
<mn>2</mn>
<mo>⁢</mo>
<mi>π</mi>
<mo>⁢</mo>
<mi>r</mi>
<mo>⁢</mo>
<mi>h</mi>
</mrow>
</math>
S = 4 pi r^2 + 2 pi r h
4*Pi*r^2 + 2*Pi*r*h
S := 4*Pi*r^2 + 2*Pi*r*h;
S = 4*pi*r^2 + 2*pi*r*h;
S = 4πr^2 + 2πrh
S₁ = 4πr²
S_1 = 4 \pi r^{2}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msub><mi>S</mi><mn>1</mn></msub>
<mo>=</mo>
<mn>4</mn>
<mo>⁢</mo>
<mi>π</mi>
<mo>⁢</mo>
<msup><mi>r</mi><mn>2</mn></msup>
</mrow>
</math>
S_1 = 4 pi r^2
4*Pi*r^2
S1 := 4*Pi*r^2;
s1 = 4*pi*r^2;
S_1 = 4πr^2
S₂ = 2πrh
S_2 = 2 \pi r h
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msub><mi>S</mi><mn>2</mn></msub>
<mo>=</mo>
<mn>2</mn>
<mo>⁢</mo>
<mi>π</mi>
<mo>⁢</mo>
<mi>r</mi>
<mo>⁢</mo>
<mi>h</mi>
</mrow>
</math>
S_2 = 2 pi r h
2*Pi*r*h
S2 := 2*Pi*r*h;
s2 = 2*pi*r*h;
S_2 = 2πrh
S[m²] = S[cm²] ÷ 10000
S_{\mathrm{m^2}} = S_{\mathrm{cm^2}} \div 10000
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msub><mi>S</mi><mrow><msup><mi mathvariant="normal">m</mi><mn>2</mn></msup></mrow></msub>
<mo>=</mo>
<msub><mi>S</mi><mrow><msup><mi mathvariant="normal">cm</mi><mn>2</mn></msup></mrow></msub>
<mo>÷</mo>
<mn>10000</mn>
</mrow>
</math>
S_(m^2) = S_(cm^2) -: 10000
sCm2/10000
sM2 := sCm2/10000;
s_m2 = s_cm2/10000;
S(m²) = S(cm²)/10000
ChatGPT 에게 물어서 계산하는 방법
당신은 산수·수학 계산 도우미입니다. 다음 계산을 반드시 Python 코드를 실제로 실행해서 하고, 실행 결과의 수치만을 근거로 답하세요(암산이나 추측으로 답하지 마세요). 반지름 3 cm, 원기둥 부분의 높이 10 cm인 캡슐(원기둥 양 끝에 반구가 붙은 입체도형)이 있습니다. 다음 값을 각각 구하세요. 1. 구 부분의 겉넓이(4πr²)는 몇 cm²인가 2. 원기둥의 옆넓이(2πrh)는 몇 cm²인가 3. 캡슐 전체의 겉넓이는 몇 cm²인가 계산에 사용한 식과 실행 결과의 수치를 보여 주세요.
사용법
-
1숫자 입력계산하고 싶은 숫자를 입력란에 입력합니다
-
2계산‘계산’ 버튼을 누릅니다
-
3결과 확인계산 결과가 바로 표시됩니다. 계산의 원리와 공식 해설도 같은 페이지에서 확인할 수 있습니다
DataChef의 특징
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