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건축설비기사 건축설비설계 · 배관 설계와 마찰저항

Pipe Friction & Diameter

공조 배관 관경은 유량과 설계 유속으로 먼저 잡으며, 연속식 Q = AV로 필요한 단면을 구한 뒤 그보다 큰 표준 호칭 구경을 고른다. 유속을 크게 잡으면 관은 가늘어지지만 마찰과 소음이 커지고, 마찰손실수두는 관 길이와 유속의 제곱에 비례하고 관경에 반비례한다. 그림은 고른 호칭 구경의 관과 실제 유속에 따라 촘촘해지는 흐름 화살표, 관 길이에 따른 마찰손실수두 막대를 그려요. 유량 · 설계 유속 · 관 길이 슬라이더를 옮기면 관경 후보와 손실수두가 다시 계산돼요.

관경 선정의 출발

🔧 연속식과 유속
①Q = A · V로 단면적을 구한다
②냉온수 배관 설계 유속은 대략 1 ~ 2 m/s다
③유속이 크면 관은 가늘어지지만 마찰과 소음이 커져요
④호칭 구경(A)은 계산 직경 이상의 표준 치수를 고른다

유량 · 유속으로 관경 구하기

30 m³/h
1.5 m/s
50 m
계산 직경
d ≈ 84.1 mm
Q=30 m³/h, V=1.5 m/s
호칭 후보
100 A
실제 유속 ≈ 1.06 m/s, hf ≈ 0.72 m (Δp ≈ 7.0 kPa)

마찰 공식과 시험

연속방정식
Q = A V = π d24 V
체적유량 = 단면 × 유속
Darcy-Weisbach
hf = f Ld V22g
그림의 마찰계수 f = 0.025는 어림 상수다. 마찰손실수두 [m]
🎯 시험에서 묻는 것
①관경은 Q와 V로 A를 구한 뒤 표준 구경을 고른다
②f가 일정하면 hf ∝ L · V² / d
③국부손실은 ζ · V²/(2g) 또는 상당길이로 더해요
④펌프 전양정 = 실양정 + 마찰 + 국부 + 여유
📝 대표 기출 유형
①유량과 유속으로 관경 계산
②마찰손실수두 구하기
③유속이 지나칠 때의 문제(소음 · 침식 · 손실)

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