이 계산기의 기능
이 도구는 원형 배관을 흐르는 유체의 평균 유속을 계산합니다. 미국식 분당 갤런(GPM, U.S. gallons per minute) 단위의 체적 유량과 배관 안지름(인치)만 알면 됩니다. 참고로 GPM은 미국에서 주로 쓰는 유량 단위로, 국내에서 흔히 쓰는 L/min(분당 리터)이나 m³/h와는 단위가 다르므로 입력 시 주의하세요. 유속은 배관 규격 산정, 침식이나 수격 현상(워터해머) 방지, 그리고 시스템이 권장 속도 범위(물의 경우 보통 5~8 ft/s) 안에 있는지 확인하는 데 꼭 필요한 값입니다.
사용 방법
유량을 GPM 단위로, 배관 안지름을 인치 단위로 입력하면 유속이 초당 피트(ft/s)로 표시되며, 미터법 환산값(m/s)도 함께 나옵니다. 정확한 결과를 얻으려면 배관의 호칭 규격(nominal size)이 아니라 반드시 실제 안지름을 입력해야 합니다.
공식 설명
유속은 유량을 단면적으로 나눈 값입니다:
$$V = \frac{Q}{A} \qquad \text{where}\quad \left\{ \begin{aligned} Q &= \text{Flow (GPM)} \times \frac{0.133681}{60} \\ A &= \frac{\pi}{4}\left(\frac{\text{Diameter (in)}}{12}\right)^{2} \end{aligned} \right.$$단위를 일치시키기 위해 GPM은 초당 세제곱피트(ft³/s)로 변환하고(1 갤런 = 0.13368 ft³를 60초로 나눔), 직경은 인치에서 피트로 환산합니다(÷12). 원의 면적은 \(\frac{\pi}{4}\cdot D^{2}\)이며, 유량을 이 면적으로 나누면 ft/s 단위의 유속이 나옵니다.
계산 예시
2인치 배관에 50 GPM이 흐르는 경우:
$$Q = 50 \times \frac{0.13368}{60} = 0.11140 \ \text{ft}^3/\text{s}$$직경 = \(2/12 = 0.16667\) ft이므로 단면적
$$A = \frac{\pi}{4} \times 0.16667^{2} = 0.021817 \ \text{ft}^2$$따라서 유속
$$V = \frac{0.11140}{0.021817} \approx 5.11 \ \text{ft/s}$$(약 1.56 m/s)입니다.
자주 묻는 질문
호칭 직경과 실제 직경 중 무엇을 입력해야 하나요? 항상 실제 안지름을 사용하세요. 대부분의 배관 스케줄에서 실제 안지름은 호칭 규격보다 작습니다.
유속이 얼마나 높으면 위험한가요? 물의 경우 급수관에서는 소음, 침식, 압력 손실을 줄이기 위해 대략 5~8 ft/s 이하로 유지하는 것이 좋습니다.
모든 액체에 적용할 수 있나요? 네, 유속은 유량과 단면적에만 의존하므로 어떤 액체에도 같은 공식을 적용할 수 있습니다. 다만 압력 손실 특성은 점도에 따라 달라집니다.
