이 계산기의 기능
GPM 배관 유속 계산기는 분당 갤런(GPM, gallons per minute)으로 측정한 체적 유량을 원형 배관 내부의 평균 유속으로 변환해 주며, 단위는 초당 피트(ft/s)입니다. 유속을 파악하는 것은 배관 사이징, 침식(erosion) 방지, 소음 및 수격현상(water hammer) 제어, 그리고 배관 규정 한도 준수에 꼭 필요합니다. 일반적으로 급수관의 권장 유속은 5~8 ft/s입니다. 참고로 GPM과 ft/s는 미국식 단위계로, 국내에서 흔히 쓰는 L/min·m/s와는 단위가 다르니 미국 규격 배관이나 자료를 다룰 때 활용하세요.
사용 방법
유량을 GPM 단위로 입력하고, 배관의 내경(inside diameter)을 인치 단위로 입력하세요. 이때 호칭 지름이 아니라 실제 내경(ID) 값을 사용해야 합니다. 입력하면 계산기가 평균 유속은 물론, 배관의 단면적과 초당 세제곱피트(cfs)로 환산한 유량까지 즉시 보여줍니다.
공식 설명
간편 공식은 다음과 같습니다.
$$V = \frac{0.4085 \times \text{Flow Rate (GPM)}}{\text{Diameter (in)}^{2}}$$
상수 0.4085 안에는 여러 단위 변환이 한꺼번에 담겨 있습니다. 면적을 기준으로 한 정확한 관계식은 유속 = 유량 ÷ 면적입니다. GPM을 초당 세제곱피트로 환산하고(\(\times 0.133681 \div 60\)), 이를 배관 단면적(제곱피트 단위로 \(\pi \cdot (d/24)^{2}\))으로 나누면, 지름을 인치로 둘 경우 상수 0.4085로 정리됩니다. 유속은 지름의 제곱에 반비례하므로, 배관 지름을 2배로 키우면 유속은 4분의 1로 줄어듭니다.
계산 예시
내경 2인치 배관에 50 GPM이 흐른다고 가정해 봅시다.
$$V = \frac{0.4085 \times 50}{2^{2}} = \frac{20.425}{4} = 5.106 \ \text{ft/s}$$
이는 동관(copper)이나 PEX 급수관의 일반적인 권장 범위에 안정적으로 들어가는 값입니다.
자주 묻는 질문
유속이 얼마면 너무 빠른가요? 급수관에서 약 8 ft/s를 넘으면 침식, 소음, 수격현상이 발생할 수 있습니다. 많은 설계자들이 5~7 ft/s를 목표로 잡습니다.
호칭 지름과 실제 지름 중 무엇을 써야 하나요? 항상 실제 내경을 사용하세요. "2인치" 호칭 배관이라도 실제 내경은 2.000인치와 다른 경우가 많습니다.
물 외의 유체에도 사용할 수 있나요? 네. 유속 계산은 순수하게 기하학적이며 유량과 배관 단면적에만 의존하므로, 비압축성 액체라면 어떤 것이든 적용됩니다.
