유량-유속 변환 계산기란?
이 도구는 원형 관을 흐르는 체적 유량(Q)을 평균 유속(v)으로 환산해 줍니다. 배관, 공조(HVAC), 관개, 공정 엔지니어링 등에서 관 내부의 유속이 권장 범위 안에 들어오는지 확인할 때 널리 쓰입니다(급수 배관의 물은 보통 1~3 m/s 수준이 권장됩니다). 단위계만 일관되게 맞춰 쓰면 어떤 액체나 기체에도 적용할 수 있는 범용 계산기입니다.
사용 방법
먼저 체적 유량을 입력하고 단위(m³/s, m³/h, L/s, L/min, 미국식 GPM)를 선택하세요. 이어서 관의 내경을 입력하고 mm, cm, m, 인치 중에서 단위를 고릅니다. 계산기는 모든 값을 SI 단위로 환산한 뒤 원형 단면적을 구하고, 평균 유속을 m/s와 ft/s로 함께 보여 줍니다.
공식 이해하기
연속 방정식에 따르면 유량은 유속과 단면적의 곱과 같습니다: \(Q = v \cdot A\). 원형 관의 단면적은 \(A = \frac{\pi D^2}{4}\)이며, 여기서 \(D\)는 내경입니다. 이를 정리하면 다음과 같습니다.
$$v = \frac{Q}{\frac{\pi D^2}{4}}$$단면적은 지름의 제곱에 비례해 커지므로, 같은 유량이라면 지름을 2배로 키울 때 유속은 1/4로 줄어듭니다.
계산 예시
예를 들어 \(Q = 0.05 \ \text{m}^3/\text{s}\)의 유량이 100 mm(0.1 m) 관을 흐른다고 합시다. 단면적은 다음과 같습니다.
$$A = \frac{\pi \times 0.1^2}{4} = 0.0078539816 \ \text{m}^2$$유속은 다음과 같습니다.
$$v = \frac{0.05}{0.0078539816} = 6.366 \ \text{m/s}$$물 기준으로는 상당히 빠른 속도이므로, 관 지름을 키우면 유속을 낮출 수 있습니다.
자주 묻는 질문
내경과 외경 중 어느 쪽을 입력해야 하나요? 실제로 유체가 지나가는 면적은 내경 기준이므로 항상 내경(보어)을 사용하세요.
이 값은 평균 유속인가요, 최대 유속인가요? 단면 전체의 평균 유속입니다. 층류에서는 관 중심부의 국소 최대 유속이 평균보다 더 큽니다.
기체에도 사용할 수 있나요? 해당 조건에서 기체를 거의 비압축성으로 볼 수 있다면 사용할 수 있습니다. 다만 고속의 압축성 유동에서는 밀도 변화를 함께 고려해야 합니다.
