레이놀즈수란?
레이놀즈수(Re)는 유체역학에서 사용하는 무차원 수로, 유동이 층류(매끄러운 흐름)가 될지 난류(불규칙한 흐름)가 될지를 예측하는 지표입니다. 움직이는 유체에서 관성력과 점성력의 비율을 나타내며, 엔지니어는 이 값을 활용해 배관, 항공기, 펌프, 열교환기를 비롯해 유체 거동이 중요한 수많은 시스템을 설계합니다.
계산기 사용법
네 가지 값을 입력하면 됩니다. 유체 밀도 \(\rho\)(kg/m³), 유속 \(v\)(m/s), 특성 길이 \(L\)(m)—관 내부 유동에서는 보통 관의 지름을 사용합니다—그리고 동점도가 아닌 점성계수 \(\mu\)(Pa·s)입니다. 계산기는 레이놀즈수를 산출하고 해당 유동이 어떤 형태인지 분류해 줍니다.
공식 풀이
레이놀즈수는 다음과 같이 계산합니다.
$$Re = \frac{\text{Density } \rho \cdot \text{Velocity } v \cdot \text{Length } L}{\text{Viscosity } \mu}$$Re가 크면 관성력이 우세해 난류가 되고, Re가 작으면 점성력이 우세해 층류가 됩니다. 원형 관 내부 유동의 경우 일반적인 기준은 다음과 같습니다. \(Re < 2300\)이면 층류, 2300~4000이면 천이 영역, \(Re > 4000\)이면 난류입니다.
계산 예시
물(\(\rho = 1000\) kg/m³, \(\mu = 0.001\) Pa·s)이 지름 \(L = 0.05\) m인 관을 통해 \(v = 2\) m/s로 흐른다고 합시다. 그러면
$$Re = \frac{1000 \times 2 \times 0.05}{0.001} = \frac{100}{0.001} = 100{,}000$$이 됩니다. 이 값은 4000을 훨씬 넘기 때문에 유동은 난류입니다.
자주 묻는 질문
레이놀즈수에는 단위가 없나요? 네, 무차원입니다. SI 단위를 일관되게 사용하면 모든 단위가 서로 약분되어 순수한 무차원 수만 남습니다.
특성 길이는 무엇을 써야 하나요? 다루는 형상에 맞는 특성 길이를 사용하세요. 관 내부 유동이라면 관의 지름, 에어포일이라면 코드 길이, 평판 위 유동이라면 평판의 길이를 씁니다.
동점성계수(동점도)를 대신 사용할 수 있나요? 네. \(\nu = \mu/\rho\) 이므로 \(v \cdot L\)을 동점성계수 \(\nu\)(m²/s)로 나누면 됩니다.
