seegongsik

소방설비기사 소방유체역학 · 유체의 기본 성질

Fluid Properties

유체는 아무리 작은 전단 응력이라도 걸리면 멈추지 않고 계속 변형하는 물질이다. 밀도 · 비중량 · 비중은 물을 기준으로 서로 이어지고, 점성은 소방 배관 속 물과 약제가 얼마나 잘 흐르는지를 좌우한다. 뉴턴의 점성 법칙 τ = μ(du/dy)로 속도 기울기와 전단 응력을 함께 읽어요. 첫 그림은 물의 밀도 · 비중량 · 비중 막대이고, 둘째 그림은 위판이 같은 속도로 움직일 때 점성 계수 μ 슬라이더를 올리면 전단 응력 τ 값이 커지는 평행판 그림이에요.

유체란 무엇인가

💧 유체의 정의
유체는 전단 응력(τ)이 걸리면 계속 변형하는 물질이다. 고체는 조금 변형된 뒤 멈추지만, 유체는 아무리 작은 힘에도 멈추지 않고 흐른다. 소방에서 다루는 물 · 포 소화 약제 · 가스가 모두 유체예요.
📐 밀도 · 비중량 · 비중
①밀도(ρ): 단위 부피당 질량 → ρ_물 = 1000 kg/m³
②비중량(γ): 단위 부피당 무게 → γ = ρg = 9810 N/m³
③비중(s): 물에 대한 밀도의 비 → s = ρ/ρ_물(단위 없음)
④셋 다 ρ 만 알면 구할 수 있어요

점성: 유체의 끈끈함

1.5 Pa·s

슬라이더의 가장 작은 값(0.5 Pa·s)도 물(약 0.001 Pa·s)보다 훨씬 크다

🍯 점성을 꿀과 물로 견주면
꿀(μ 큼)과 물(μ 작음)을 떠올리면 된다. 위판을 밀면 유체가 층마다 끌려가는데, μ 가 클수록 같은 속도를 내려면 더 큰 힘(τ)이 든다. 그림에서 위판 속도는 그대로 두고 μ 만 올리면 τ 값이 함께 커져요.

뉴턴의 점성 법칙

뉴턴의 점성 법칙
τ = μ dudy [Pa]
전단 응력 = 점성 계수 × 속도 기울기
동점성 계수
ν = μρ [m²/s]
동점성 계수 = 점성 계수 ÷ 밀도: 레이놀즈 수를 구할 때 씀
🎯 식의 뼈대
①τ(전단 응력)는 μ(점성)와 du/dy(속도 기울기)의 곱이다
②τ 와 du/dy 가 직선 관계면 뉴턴 유체(물, 공기), 곡선이면 비뉴턴 유체다
③소방 배관의 물은 뉴턴 유체라 이 식이 그대로 맞아요

비중량과 단위 체계

비중량
γ = ρg [N/m³]
물: γ = 1000 × 9.81 = 9810 N/m³
비중
s = ρρwater
단위 없음: 물이 기준(s = 1), 수은 s = 13.6
⚖️ 단위 환산의 뼈대
①1기압 = 101,325 Pa = 760 mmHg = 10.33 mH₂O
②1 kgf = 9.81 N 으로 SI 단위로 바꾼다
③밀도 ρ 만 알면 γ = ρg, s = ρ/1000 으로 바로 나온다
④소방 실무에서는 수두(mH₂O)와 압력(MPa)을 오가는 환산이 잦아요

총정리

뉴턴의 점성 법칙
τ = μ dudy
전단 응력 = 점성 계수 × 속도 기울기
비중량 관계
γ = ρg
비중량 = 밀도 × 중력 가속도
동점성 계수
ν = μρ
레이놀즈 수 계산에 바로 쓰는 값
🎯 시험에서 볼 자리 다섯
①ρ · γ · s 세 가지 관계를 정확히 쓸 수 있어야 한다
②μ(절대 점성)와 ν(동점성)의 차이: ν = μ/ρ
③뉴턴 유체는 τ ∝ du/dy(직선 관계)
④1기압 = 101.325 kPa = 10.33 mH₂O
⑤물의 비중량 γ = 9810 N/m³ 이 자주 쓰여요
← 이전
소화약제 종류와 특성
다음 →
유체정역학

마지막 수정