고도차에 따른 수압 손실 계산기

계산 입력

고도차 (ft)

비중

물의 비중 = 1.0. 대부분의 물 관련 용도에서는 약 1.0을 사용하세요.

결과

고도차에 따른 압력 손실

43.3

psi

환산 수두	100 ft
압력 (bar)	2.9854 bar

개요

물을 위쪽으로 펌핑하거나 송수할 때, 수직으로 1피트 올라갈 때마다 그만큼의 압력이 소모됩니다. 이 계산기는 수직 고도차를 정압 손실(psi, 제곱인치당 파운드)로 환산해 줍니다. 여기서 사용하는 상수 0.433 psi/ft는 표준 조건의 담수 1피트 높이 물기둥이 만들어내는 압력입니다. (참고로 미국식 단위계인 피트·psi를 기준으로 하며, 국내에서 주로 쓰는 m·kgf/cm²·bar 단위와는 다릅니다.)

수압은 수직 낙차에 따라 증가하며, 1피트당 약 0.433 psi씩 올라갑니다.

사용 방법

수직 고도차를 피트 단위로 입력하세요. 이는 수평 거리는 무시하고 입구와 출구의 높이 차이만을 의미합니다. 다음으로 유체의 비중을 입력합니다. 담수는 1.0, 해수나 더 무거운 액체는 그보다 약간 높은 값을 사용하면 됩니다. 계산기는 압력 손실(psi), 환산 수두(피트), 그리고 bar로 변환한 값을 함께 보여줍니다.

공식 설명

기본 공식은 다음과 같습니다.

$$\Delta P = 0.433 \times \text{비중} \times h$$

여기서 0.433이라는 값은 물의 밀도(\(62.4\ \text{lb/ft}^3\))를 단위 환산용 \(144\ \text{in}^2/\text{ft}^2\)로 나누어 얻은 수치입니다. 즉 물기둥이 1피트 높아질 때마다 바닥에서는 0.433 psi가 더해집니다. 여기에 비중을 곱하면 물보다 무겁거나 가벼운 유체에 맞게 결과가 보정됩니다.

압력 손실은 0.433 × 비중 × 높이(피트)와 같습니다.

계산 예시

비중 1.0인 물을 언덕 위로 150피트 끌어올려야 한다고 가정해 봅시다. 압력 손실은 다음과 같습니다.

$$0.433 \times 1.0 \times 150 = 64.95\ \text{psi}$$

따라서 바닥에 설치된 펌프는 마찰 손실을 고려하기에 앞서 이 정압 수두부터 극복해야 하며, 출구에서 잔압이 전혀 없는 상태로 꼭대기에 도달하려면 최소 약 65 psi가 필요합니다.

자주 묻는 질문

왜 0.434가 아니라 0.433인가요? 정확한 값은 물의 온도와 밀도에 따라 달라집니다. 0.433 psi/ft(그 역수인 2.31 ft/psi)는 일반적인 온도의 담수에 대해 엔지니어링 분야에서 널리 쓰이는 표준값입니다.

마찰 손실도 포함되나요? 아니요. 이 값은 정압 수두만을 나타냅니다. 펌프가 내야 할 전체 압력에는 배관 마찰, 이음새 손실, 그리고 출구에서 필요한 잔압까지 추가로 고려해야 합니다.

아래로 내려갈 때의 압력 상승은 어떤가요? 동일한 크기가 압력 상승으로 작용합니다. 물을 100피트 떨어뜨리면 낮은 지점에서 약 43.3 psi가 더해집니다.