파이프 벽 두께 계산기란?
이 도구는 주어진 내부 압력을 안전하게 견디는 데 필요한 파이프의 최소 벽 두께를 산출합니다. 배관·파이프라인·압력 용기 설계에서 널리 쓰이는 바로(Barlow) 공식을 사용하며, 이 공식은 내부 압력, 외경, 그리고 재료의 허용 응력을 하나로 연결해 줍니다. 참고로 압력과 응력 단위가 psi(미국 단위계) 기준이므로, KS·ISO 기준 설계 시에는 단위 환산과 해당 규격의 설계 계수를 별도로 확인하시기 바랍니다.
사용 방법
내부 압력 \(P\)를 psi 단위로, 파이프 외경 \(D\)를 인치 단위로, 파이프 재료의 허용 응력(또는 항복 응력) \(S\)를 psi 단위로 입력하세요. 계산기는 최소 벽 두께를 인치와 밀리미터(mm) 두 단위로 함께 보여 줍니다. 실제 설계에서는 이 최솟값에 부식 여유(corrosion allowance), 제조 공차(mill tolerance), 그리고 적절한 안전계수·설계계수를 추가로 반영해야 합니다.
공식 설명
바로 공식은 $$t = \frac{\text{Pressure (psi)} \times \text{Diameter (in)}}{2 \times \text{Stress (psi)}}$$ 입니다. 이는 얇은 벽 원통에 작용하는 후프 응력(원주 방향 응력) 균형에서 유도됩니다. 파이프 단면을 바깥쪽으로 밀어내는 압력을 벽의 인장력이 버텨 내는 원리이지요. 외경을 기준으로 계산하기 때문에 바로 공식은 결과가 약간 보수적으로 나오며, 그래서 빠른 검토용으로 널리 쓰입니다. 식을 변형하면, 두께를 알 때의 최대 허용 압력은 \(P = \frac{2 S t}{D}\) 로 구할 수 있습니다.
계산 예시
\(P = 1000\) psi, \(D = 10\) in, \(S = 20000\) psi 라고 가정해 봅시다. 그러면 $$t = \frac{1000 \times 10}{2 \times 20000} = \frac{10000}{40000} = 0.25 \text{ in}$$ 이 되고, 이는 \(0.25 \times 25.4 = 6.35\) mm 입니다. 즉, 어떤 여유분도 더하기 전의 순수한 최소 벽 두께는 1/4인치(0.25인치)인 셈입니다.
자주 묻는 질문
안전계수가 포함되어 있나요? 아니요. 입력하는 허용 응력 \(S\)에 이미 규격 기반 설계계수가 반영되어 있어야 합니다. 계산 결과는 이론상 최솟값입니다.
내경인가요, 외경인가요? 바로 공식은 외경을 사용하며, 이 때문에 결과가 약간 보수적으로 나옵니다.
S 값으로 무엇을 써야 하나요? 항복 강도 원값이 아니라, 적용 규격에서 정한 허용 응력(예: 재료 항복 강도나 인장 강도의 일정 비율)을 사용하세요.
