이 계산기의 기능
이 도구는 원형 배관 내부를 흐르는 물의 평균 유속을, 분당 갤런(GPM) 단위의 체적 유량과 인치 단위의 배관 내경을 이용해 계산합니다. 유속은 초당 피트(ft/s) 단위로 표시되며, 이는 배관, 관개, HVAC(냉난방·공조) 관경 산정에서 널리 쓰이는 표준 단위입니다. 참고로 GPM과 ft/s는 미국식(임페리얼) 단위로, 국내에서 흔히 쓰는 L/min·m/s와는 다릅니다.
사용 방법
유량을 GPM으로, 배관 내경(호칭 지름이 아닌 실제 안지름)을 인치로 입력하면 유속이 계산됩니다. 관 벽 두께만큼 유로 단면적이 줄어들기 때문에 반드시 실제 내경을 사용해야 합니다. 일반적인 설계 기준은 소음, 침식(부식), 수격 현상(워터해머)을 줄이기 위해 유속을 약 5~8 ft/s 이하로 유지하는 것입니다.
공식 설명
이 관계식은 \( v = Q / A \) 에서 출발합니다. 원의 유로 단면적은 \( A = \pi D^2 / 4 \) 입니다. GPM을 초당 입방피트로, 인치를 피트로 환산하면 여러 상수가 하나의 계수로 합쳐집니다:
$$ v\,(\text{ft/s}) = 0.4085 \times \frac{\text{GPM}}{D^2} $$ 여기서 \(D\)는 인치 단위의 내경입니다. 단면적이 지름의 제곱에 비례하므로, 같은 유량에서 지름을 두 배로 늘리면 유속은 4분의 1로 줄어듭니다.
계산 예시
내경 1인치인 배관에 10 GPM을 흘려보낸다고 가정해 봅시다. 이때 $$ v = 0.4085 \times \frac{10}{1^2} = 4.085 \text{ ft/s} $$ 입니다. 만약 지름이 2인치라면 $$ v = 0.4085 \times \frac{10}{4} = 1.02 \text{ ft/s} $$ 가 됩니다.
자주 묻는 질문
호칭 지름과 실제 지름 중 무엇을 써야 하나요? 실제 내경을 사용하세요. 호칭 관경(예: "1인치")은 재질과 스케줄(두께 규격)에 따라 실제 안지름과 차이가 나는 경우가 많습니다.
유속이 어느 정도면 너무 빠른 건가요? 많은 설계 규정에서는 침식과 소음을 줄이기 위해 냉수의 경우 5~8 ft/s 이하, 온수의 경우 그보다 낮게 유지하도록 권장합니다.
마찰 손실도 반영되나요? 아니요. 이 계산기는 유속만 제공합니다. 마찰(수두) 손실을 구하려면 하젠-윌리엄스(Hazen-Williams) 공식이나 다르시-바이스바흐(Darcy-Weisbach) 방정식이 필요합니다.
