투수계수란?
투수계수(K)는 흙, 모래, 자갈, 균열 암반과 같은 다공질 매질을 통해 물이 얼마나 쉽게 흐르는지를 나타내는 값입니다. 지하수 수리학, 지반공학, 환경 부지 조사에서 매우 중요한 변수로 쓰입니다. K가 크면(예: 깨끗한 자갈) 물이 자유롭게 흐르고, K가 작으면(예: 점토) 물의 흐름이 크게 제한됩니다. 이 계산기는 정수두(constant-head) 투수시험 결과를 다르시 법칙에 대입해 K를 구합니다.
계산 공식
다르시 법칙으로부터 투수계수는 다음과 같이 표현됩니다.
$$K = \frac{Q \cdot L}{A \cdot \Delta h}$$
여기서 \(Q\)는 체적 유량(m³/s), \(L\)은 흐름 방향을 따라 측정한 시료의 길이(m), \(A\)는 흐름에 수직인 단면적(m²), \(\Delta h\)는 시료 양단의 수두차(수두 손실, m)입니다. 결과값 \(K\)는 속도와 같은 단위(m/s)를 가집니다.
사용 방법
측정한 유량, 시료 길이, 시료의 단면적, 그리고 유입부와 유출부 사이의 수두차를 입력하세요. 계산기는 \(K\)를 m/s 단위로 보여 주고, 사용 편의를 위해 m/day로도 변환해 줍니다. 모든 입력값은 반드시 일관된 SI 단위로 맞춰 주세요.
예제로 따라 하기
\(Q = 0.0001\) m³/s, \(L = 0.5\) m, \(A = 0.01\) m², \(\Delta h = 1.0\) m라고 가정해 봅시다. 그러면 $$K = \frac{0.0001 \times 0.5}{0.01 \times 1.0} = \frac{0.00005}{0.01} = 0.005 \text{ m/s}$$가 됩니다. 여기에 하루의 초 수인 86,400을 곱하면 432 m/day가 되는데, 이는 굵은 모래(조사)에서 흔히 볼 수 있는 값입니다.
자주 묻는 질문
어떤 단위를 써야 하나요? 전체적으로 SI 단위를 사용하세요. 유량은 m³/s, 길이·면적·수두는 미터(m) 기준입니다. 그러면 \(K\)는 m/s 단위로 나옵니다.
일반적인 K 값은 어느 정도인가요? 자갈: \(10^{-2}\)~\(1\) m/s, 모래: \(10^{-5}\)~\(10^{-2}\), 실트: \(10^{-9}\)~\(10^{-5}\), 점토: \(10^{-9}\) m/s 이하입니다.
투수성(permeability)과 같은 개념인가요? 아닙니다. 고유 투수성(intrinsic permeability)은 매질의 특성에만 좌우되지만, 투수계수는 매질뿐 아니라 유체의 밀도와 점성(즉 물의 물성)에도 영향을 받습니다.
