PSI to GPM 계산기란?
이 계산기는 상류 압력(PSI, 제곱인치당 파운드), 구멍의 지름, 방출계수를 바탕으로 원형 오리피스를 통과하는 물의 체적 유량을 분당 갤런(GPM) 단위로 추정합니다. 소방, 관개, 배관, 유압 시스템 설계 등에서 압력이 노즐이나 구멍으로 물을 밀어낼 때 흐르는 유량을 예측하는 데 널리 사용됩니다. 참고로 PSI와 GPM은 모두 미국식 단위로, 국내에서는 압력을 보통 bar나 kgf/cm²로, 유량을 L/min로 표시한다는 점을 알아두면 좋습니다.
사용 방법
세 가지 값을 입력하세요. 물의 압력(PSI), 오리피스 지름(인치), 그리고 방출계수(Cd)입니다. 방출계수는 구멍에서 발생하는 에너지 손실과 유체의 수축을 반영하는 값으로, 매끄럽고 둥근 노즐은 약 0.97~0.99에 가깝고 날카로운 모서리의 오리피스는 0.62 정도에 가깝습니다. 입력 후 계산 버튼을 누르면 추정 유량이 표시됩니다.
공식 설명
표준 오리피스 유량 공식은 다음과 같습니다.
$$\text{GPM} = 29.84 \times \text{C}_{d} \times d^{2} \times \sqrt{\text{PSI}}$$
여기서 29.84는 중력, 유체 밀도, 미국 단위 변환 계수를 한데 모은 단위 상수이고, \(\text{C}_{d}\)는 무차원의 방출계수, \(d\)는 오리피스 지름(인치), \(\text{PSI}\)는 차압입니다. 유량은 지름의 제곱과 압력의 제곱근에 비례합니다. 따라서 압력을 두 배로 올려도 유량은 약 41%만 증가하지만, 지름을 두 배로 키우면 유량은 네 배로 늘어납니다.
계산 예시
40 PSI의 물이 방출계수 0.97인 0.5인치 오리피스를 통과한다고 가정해 봅시다. 그러면 $$\text{GPM} = 29.84 \times 0.97 \times 0.5^{2} \times \sqrt{40} = 29.84 \times 0.97 \times 0.25 \times 6.3246 \approx 45.76 \text{ GPM}$$이 됩니다.
자주 묻는 질문
어떤 방출계수를 사용해야 하나요? 매끄러운 노즐은 약 0.97, 일반적인 짧은 관은 약 0.80, 날카로운 모서리의 오리피스는 약 0.62를 사용하세요.
모든 액체에 적용되나요? 상수 29.84는 표준 조건의 물을 기준으로 합니다. 다른 유체의 경우 밀도와 점도가 달라 결과는 근사치가 됩니다.
유량이 왜 압력의 제곱근에 비례하나요? 베르누이 원리에 따라 압력은 속도로 전환되며, 이때 속도는 압력 수두의 제곱근에 비례하기 때문입니다.
