기술사 서브노트 | 오리피스
오리피스는 유체 흐름을 제어하고 측정하기 위해 사용되는 중요한 장치입니다. 기술사 시험에서 오리피스를 설명할 때 개념뿐만 아니라 실제 적용 사례와 계산 방법까지 숙지해야 합니다. 이 서브노트를 통해 오리피스의 핵심 내용을 정리하여 시험장에서 효과적으로 답안을 작성하는 데 도움이 되도록 준비했습니다.
📌 개요
오리피스는 배관 내에서 유량을 측정하거나 압력을 조절하기 위해 설치되는 작은 구멍이 있는 플레이트 형태의 장치입니다. 유체가 오리피스를 통과할 때 압력 강하가 발생하며, 이 압력 차이를 이용해 유량을 계산할 수 있습니다. 주로 가스 및 액체의 유량 측정, 유속 제어, 압력 강하 조정 등에 사용됩니다.
📌 원리
오리피스의 기본 원리는 베르누이 방정식과 연속 방정식에 기반합니다. 유체가 오리피스를 통과하면서 단면적이 감소하게 되고, 그에 따라 속도가 증가하며 정압이 감소합니다. 이때 발생하는 압력 차이를 측정하여 유량을 계산할 수 있습니다. 오리피스의 유량 공식은 다음과 같습니다.
여기서
Q : 유량
C : 유량 계수
A : 오리피스 면적
ΔP : 압력 강하
ρ : 유체 밀도
📌 종류
오리피스의 종류는 사용 목적과 배관 조건에 따라 다양한 형태로 구분됩니다. 대표적인 유형은 다음과 같습니다.
· 컨센트릭 오리피스 : 중심에 구멍이 위치하며 일반적인 유체 흐름에 사용됩니다.
· 이센트릭 오리피스 : 비대칭적으로 구멍이 위치하며, 침전물이 있는 유체에 적합합니다.
· 세그먼트 오리피스 : 반달 모양의 개구부로 점성이 높은 유체에 적합합니다.
· 쿼터 오리피스 : 작은 크기의 오리피스로 미세 유량 측정에 사용됩니다.
📌 장점과 단점
오리피스는 간단한 구조로 제작이 용이하고 유지보수가 쉽다는 장점이 있습니다. 또한 표준화된 디자인으로 다양한 산업에서 광범위하게 사용됩니다. 하지만 압력 손실이 크고, 정확한 측정을 위해 정밀한 설치가 필요하다는 단점이 있습니다.
📌 적용 사례
오리피스는 플랜트 및 HVAC 시스템의 유량 조절, 가스 및 액체의 정확한 계량, 펌프 보호 시스템, 산업용 배관의 압력 제어 등에 널리 사용됩니다. 특히 정유, 화학, 수처리 분야에서 빈번하게 적용됩니다.
📌 설계 시 고려 사항
오리피스를 설계할 때는 유체의 성질, 배관의 크기, 설치 환경, 정확도 요구 사항 등을 면밀히 분석해야 합니다. 적절한 차압 측정 기구와 함께 사용하여 신뢰할 수 있는 유량 값을 얻는 것이 중요합니다.
정리하자면, 오리피스는 다양한 산업에서 유량을 측정하고 조절하는 데 필수적인 장치로, 정확한 원리 이해와 실무 적용이 중요합니다.
