100피트당 마찰 손실 계산기란?
이 도구는 Hazen-Williams 공식을 사용해 파이프 내 마찰 손실을 추정하며, 결과는 파이프 100피트당 물 높이(피트, ft)로 표시됩니다. 상온에서 가압된 만관(滿管) 상태로 물이 흐르는 소방(NFPA 13), 배관, 상수도 설계 분야에서 폭넓게 사용됩니다. 참고로 이 계산기는 미국 관행 단위(gpm, 인치, 피트)를 기준으로 하므로, 국내(SI 단위)에서는 ㎥/h, mm, m 등으로 환산해 적용해야 합니다.
사용 방법
유량은 미국 갤런/분(gpm), 파이프 내경은 인치(in), 그리고 Hazen-Williams 조도 계수 \(C\)를 입력하세요. \(C\) 값은 대략 새 플라스틱·PVC 관이 150, 시멘트 라이닝 관이나 새 강관이 130, 노후 강관·주철관이 100 정도입니다. 결과는 직선 파이프 100피트마다 발생하는 마찰 손실입니다. 전체 손실을 구하려면 실제 배관 길이를 100으로 나눈 값을 곱하면 됩니다.
공식 설명
여기서 사용하는 미국 단위 Hazen-Williams 공식은 $$h_f = 0.2083 \left(\frac{100}{\text{C}}\right)^{1.852} \frac{\text{Flow (gpm)}^{1.852}}{\text{Diameter (in)}^{4.8655}}$$ 이며, 100피트당 손실 높이(피트)를 나타냅니다. \(C\) 값이 클수록(관이 매끄러울수록) 손실은 줄어들고, 지수항 \(d^{4.8655}\) 때문에 관경이 작아질수록 손실은 급격히 커집니다.
계산 예시
\(C = 130\)인 2인치 파이프에 50 gpm이 흐르는 경우: \((100/130)^{1.852} = 0.6149\), \(50^{1.852} = 1387.0\), \(2^{4.8655} = 29.16\). 따라서 $$h_f = 0.2083 \times 0.6149 \times \frac{1387.0}{29.16} \approx 6.09$$ 100피트당 약 6.09피트입니다(반올림에 따라 값이 약간 달라질 수 있습니다).
자주 묻는 질문
C 값은 어떤 것을 써야 하나요? 파이프 재질과 사용 연수에 맞는 설계값을 사용하세요. 안전을 중시하는 소방 설계에서는 강관에 대해 보수적으로 \(C = 120\)을 적용하는 경우가 많습니다.
온도가 영향을 주나요? Hazen-Williams 공식은 약 60°F(약 15.6°C)의 상온수를 전제로 합니다. 고온 유체나 물이 아닌 액체에는 적용할 수 없습니다.
만관 상태에만 적용되나요? 그렇습니다. 이 공식은 가압되어 가득 찬 상태로 흐르는 파이프에만 유효하며, 부분적으로 채워진 중력식 흐름에는 사용할 수 없습니다.
