배관 관경 계산기
물 유량과 마찰손실·유속 중 하나를 넣으면 필요 안지름과 추천 호칭, 그 호칭의 실제 유속과 마찰손실을 바로 구합니다. 호칭을 직접 골라 확인할 수도 있습니다. 식과 대입한 숫자는 결과 아래 「계산 과정」에, 규격표·상수·출처는 이 페이지 아래 「계산 근거」에 있습니다.
계산 근거
마찰손실은 Darcy-Weisbach 식(마찰계수는 Colebrook 식) 또는 Hazen-Williams 식으로 구합니다. 마찰손실이나 유속 기준이면 필요 안지름을 구하고, 규격표에서 그 이상인 가장 작은 호칭을 골라 실제 안지름으로 다시 계산합니다.
| 항목 | 식 | 설명·근거 |
|---|---|---|
| 마찰손실 (Darcy-Weisbach) | R = Δp/L = (f / D) · ρV²/2 | R Pa/m, D 안지름 m, ρ kg/m³, V m/s. 모든 유체·온도에 쓸 수 있는 기본 식 |
| 마찰계수 (Colebrook) | 1/√f = −2 log₁₀( ε/(3.7 D) + 2.51/(Re √f) ) | Re ≥ 2300. 덕트 계산기와 같은 풀이(Haaland 근사에서 출발해 반복). Re 2300~4000 천이 영역도 이 식을 써서 손실을 크게 봅니다 |
| 마찰계수 (층류) | f = 64 / Re | Re < 2300 (Hagen-Poiseuille). 결과에 「층류」로 표시 |
| Hazen-Williams (SI) | h/L = 10.67 Q^1.852 / (C^1.852 D^4.8704), R = ρ g h/L | Q m³/s, D m, h 손실수두 m. 상온 물의 난류에서 만든 실험식이라 점성(수온)과 층류를 반영하지 않습니다. 급수·소화 배관에서 흔히 씁니다 |
| 레이놀즈 수·유속 | Re = V·D / ν, V = Q / (πD²/4) | ν = μ/ρ. 유속 기준이면 D = √(4Q / (πV)) |
| 호칭 고르기 | 안지름 = 바깥지름 − 2 × 두께 ≥ D | 조건을 만족하는 가장 작은 호칭을 추천하고, 그 실제 안지름으로 유속·마찰손실을 다시 계산합니다. 한 단계 위 호칭도 함께 보여 줍니다 |
| 압력 단위 | 1 kPa/100m = 10 Pa/m, 1 mmAq = 9.80665 Pa | 단위 변환기와 같은 관례값. 300 Pa/m = 30 kPa/100m = 30.6 mmAq/m |
관 규격표
치수는 mm, 안지름 = 바깥지름 − 2 × 두께. 출처를 확인한 호칭만 넣었습니다. 발주·시공 전에는 규격서나 제조사 표와 대조하세요.
탄소강관 SGP (JIS G 3452)
JIS G 3452 배관용 탄소강관 SGP 의 바깥지름·두께. 국내 KS D 3507(SPP)도 같은 호칭 체계를 쓰지만 이 표는 JIS 값으로 확인했습니다.
| 호칭 | 바깥지름 mm | 두께 mm | 안지름 mm |
|---|---|---|---|
| 15A | 21.7 | 2.8 | 16.1 |
| 20A | 27.2 | 2.8 | 21.6 |
| 25A | 34.0 | 3.2 | 27.6 |
| 32A | 42.7 | 3.5 | 35.7 |
| 40A | 48.6 | 3.5 | 41.6 |
| 50A | 60.5 | 3.8 | 52.9 |
| 65A | 76.3 | 4.2 | 67.9 |
| 80A | 89.1 | 4.2 | 80.7 |
| 90A | 101.6 | 4.2 | 93.2 |
| 100A | 114.3 | 4.5 | 105.3 |
| 125A | 139.8 | 4.5 | 130.8 |
| 150A | 165.2 | 5.0 | 155.2 |
| 175A | 190.7 | 5.3 | 180.1 |
| 200A | 216.3 | 5.8 | 204.7 |
| 225A | 241.8 | 6.2 | 229.4 |
| 250A | 267.4 | 6.6 | 254.2 |
| 300A | 318.5 | 6.9 | 304.7 |
동관 L 타입 (ASTM B88)
ASTM B88 Type L 동관. 인치 치수(바깥지름 0.625 in 등)를 25.4 로 바꾼 값이고, 호칭은 국내 관례(1/2 = 15A)로 함께 적었습니다. KS D 5301 원문 치수는 확인하지 못했습니다.
| 호칭 | 바깥지름 mm | 두께 mm | 안지름 mm |
|---|---|---|---|
| 15A (1/2) | 15.88 | 1.02 | 13.84 |
| 20A (3/4) | 22.23 | 1.14 | 19.94 |
| 25A (1) | 28.58 | 1.27 | 26.04 |
| 32A (1-1/4) | 34.92 | 1.4 | 32.13 |
| 40A (1-1/2) | 41.28 | 1.52 | 38.23 |
| 50A (2) | 53.98 | 1.78 | 50.42 |
| 65A (2-1/2) | 66.68 | 2.03 | 62.61 |
| 80A (3) | 79.38 | 2.29 | 74.8 |
| 100A (4) | 104.78 | 2.79 | 99.19 |
동관 M 타입 (ASTM B88)
ASTM B88 Type M 동관 (L 타입과 바깥지름이 같고 두께만 얇음).
| 호칭 | 바깥지름 mm | 두께 mm | 안지름 mm |
|---|---|---|---|
| 15A (1/2) | 15.88 | 0.71 | 14.45 |
| 20A (3/4) | 22.23 | 0.81 | 20.6 |
| 25A (1) | 28.58 | 0.89 | 26.8 |
| 32A (1-1/4) | 34.92 | 1.07 | 32.79 |
| 40A (1-1/2) | 41.28 | 1.25 | 38.78 |
| 50A (2) | 53.98 | 1.47 | 51.03 |
| 65A (2-1/2) | 66.68 | 1.65 | 63.37 |
| 80A (3) | 79.38 | 1.83 | 75.72 |
| 100A (4) | 104.78 | 2.41 | 99.95 |
스테인리스 Sch 10S (JIS G 3459)
JIS G 3459 배관용 스테인리스 강관 Sch 10S (KS D 3576 의 같은 계열). 90A 는 확인하지 못해 뺐습니다.
| 호칭 | 바깥지름 mm | 두께 mm | 안지름 mm |
|---|---|---|---|
| 15A | 21.7 | 2.1 | 17.5 |
| 20A | 27.2 | 2.1 | 23.0 |
| 25A | 34.0 | 2.8 | 28.4 |
| 32A | 42.7 | 2.8 | 37.1 |
| 40A | 48.6 | 2.8 | 43.0 |
| 50A | 60.5 | 2.8 | 54.9 |
| 65A | 76.3 | 3.0 | 70.3 |
| 80A | 89.1 | 3.0 | 83.1 |
| 100A | 114.3 | 3.0 | 108.3 |
| 125A | 139.8 | 3.4 | 133.0 |
| 150A | 165.2 | 3.4 | 158.4 |
| 200A | 216.3 | 4.0 | 208.3 |
| 250A | 267.4 | 4.0 | 259.4 |
| 300A | 318.5 | 4.5 | 309.5 |
거칠기 ε (Darcy-Weisbach)
Moody (1944) 마찰계수 도표에 실린 재료값을 mm 로 바꾼 것입니다. 같은 재료라도 사용 연수와 수질로 커지므로, 다른 값은 「직접 입력」으로 넣으세요.
| 재료 | ε (mm) | Moody 원래 값 |
|---|---|---|
| 상업용 강관 | 0.046 | 0.00015 ft |
| 아연도 강관 | 0.15 | 0.0005 ft |
| 인발관 (동관·황동관) | 0.0015 | 0.000005 ft |
유속계수 C (Hazen-Williams)
ASHRAE Handbook Fundamentals 「Pipe Sizing」 장은 플라스틱관·동관 150, 새 강관 140, 심하게 부식되거나 거친 관 100 이하를 대표값으로 듭니다. NFPA 13(스프링클러)은 습식 강관 120, 동관·스테인리스관·CPVC 150 으로 정합니다. C 가 작을수록 손실을 크게 봅니다.
| 관 | C | 근거 |
|---|---|---|
| 강관 120 (NFPA 13) | 120 | NFPA 13 (습식 강관) |
| 새 강관 140 (ASHRAE) | 140 | ASHRAE (새 강관) |
| 부식된 강관 100 (ASHRAE) | 100 | ASHRAE (부식·거친 관), NFPA 13 (건식 강관) |
| 동관·스테인리스·플라스틱 150 | 150 | ASHRAE (플라스틱·동관), NFPA 13 (동관·스테인리스·CPVC) |
물 물성 (101.325 kPa)
밀도는 IAPWS-95, 점성은 IAPWS 2008 식으로 계산한 값입니다. 계산기는 5 °C 간격 표(5~95 °C)를 이웃 4점으로 보간하며, 표 사이 오차는 0.02 % 안입니다.
| 온도 °C | 밀도 ρ kg/m³ | 점성계수 μ mPa·s | 동점성계수 ν m²/s |
|---|---|---|---|
| 5 | 999.967 | 1.5182 | 1.518 × 10⁻⁶ |
| 10 | 999.702 | 1.3059 | 1.306 × 10⁻⁶ |
| 15 | 999.103 | 1.1376 | 1.139 × 10⁻⁶ |
| 20 | 998.207 | 1.0016 | 1.003 × 10⁻⁶ |
| 30 | 995.649 | 0.7972 | 8.007 × 10⁻⁷ |
| 40 | 992.216 | 0.6527 | 6.579 × 10⁻⁷ |
| 50 | 988.035 | 0.5465 | 5.531 × 10⁻⁷ |
| 60 | 983.196 | 0.4660 | 4.740 × 10⁻⁷ |
| 70 | 977.765 | 0.4036 | 4.127 × 10⁻⁷ |
| 80 | 971.790 | 0.3540 | 3.643 × 10⁻⁷ |
| 90 | 965.310 | 0.3142 | 3.255 × 10⁻⁷ |
| 95 | 961.888 | 0.2971 | 3.089 × 10⁻⁷ |
유속과 마찰손실 잡는 법
ASHRAE Handbook Fundamentals 「Pipe Sizing」 장은 냉난방 배관의 흔한 설계 관행으로 50 mm 이하 관은 유속 1.2 m/s 이하, 그보다 큰 관은 마찰손실 400 Pa/m 이하를 소개합니다. 일부 자료(Carrier 1960)는 어떤 경우에도 4.6 m/s 를 넘지 않도록 권합니다. 이 계산기는 추천 호칭과 한 단계 위 호칭을 이 기준으로 점검해 알려 줍니다.
소음·침식 한계는 관 재질, 연간 운전 시간, 물에 섞인 공기와 입자에 따라 달라집니다. 수치는 해당 장과 제조사 자료를 함께 보세요.
기본값 300 Pa/m 는 400 Pa/m 안쪽의 예시입니다. 펌프 양정을 줄이려면 낮게, 관 크기를 줄이려면 높게 잡습니다.
예제
유량 100 L/min, 물 20 °C, SGP 강관(ε 0.046 mm), 마찰손실 300 Pa/m, Darcy-Weisbach: Q = 1.667 × 10⁻³ m³/s, 필요 안지름 44.87 mm → 추천 50A(안지름 52.9 mm): V = 0.758 m/s, Re = 39,979, f = 0.0245, R = 132.8 Pa/m (13.3 kPa/100m, 13.5 mmAq/m). 한 단계 위 65A: V = 0.460 m/s, R = 39.0 Pa/m.
같은 조건을 Hazen-Williams C = 120 으로 계산하면 필요 안지름 47.30 mm, 50A 에서 R = 173.9 Pa/m 입니다. 같은 관인데 Darcy 결과보다 30 % 쯤 큽니다. C 를 어떻게 잡느냐에 따라 결과가 크게 달라집니다.
출처
- ASHRAE Handbook Fundamentals (SI), 「Pipe Sizing」 장: Darcy-Weisbach·Colebrook 식, Hazen-Williams C 대표값, 유속·마찰손실 설계 관행
- Moody, L. F. (1944), Friction factors for pipe flow, Transactions of the ASME 66: 재료 거칠기
- Colebrook, C. F. (1939), Turbulent flow in pipes, Journal of the Institution of Civil Engineers 11
- NFPA 13, Standard for the Installation of Sprinkler Systems: Hazen-Williams C 값 표
- IAPWS R6-95 (물 상태식, 밀도), IAPWS R12-08 (물 점성)
- JIS G 3452 배관용 탄소강관, JIS G 3459 배관용 스테인리스 강관, ASTM B88 이음매 없는 동관(급수용)
최종 수정 2026-10-07.