방수 능력 30m(3atm) 의 오해 -2- 시계관련

0. 들어가기에 앞서.

팀장님이 3bar 가 어느 수준인지 아냐고 해서 시계 상식과 같이 일반 수도꼭지 수압 정도라고 대답했다가,

3bar 가 얼마나 센 압력인지 모르냐면서 한번 욕을 쎄게 먹은 이후로 의문을 가지게 되었습니다.

배관설계를 업으로 하고 있으면서 아무런 의심없이 시계상식을 받아들이고 있었다는게 어찌보면 한심하기도 하더라구요.

1. 30m 방수의 의미

대부분 이해하고 있는, 30m 높이의 물에 시계를 넣어 놓고 안 새는 정도가 맞습니다.

여기서 물기둥이 30m 라면 시계에 걸리는 압력이 3atm, 즉 3기압 정도 되는 거죠. 

대충 3bar 정도 됩니다. 1atm = 대충 1bar

즉, 1atm 이 1kgf/cm^2 니까, 시계의 모든 면에 1kgf/cm^2 의 수압이 가해지고 있는 상태를 견디는 방수 능력이라고 보면 됩니다.

2. 수압의 의미

많은 분들이 잘못 알고 있는게 이부분입니다. 

수압은 정압, 동압, 전압 으로 나뉘어집니다.

정압 + 동압 = 전압 이 되죠. 

정압은 물의 유동이 없는 상태에서의 사방으로 가해지는 압력을 말합니다. 즉, 수도꼭지에 물 안새게 손가락을 끼워놓고 물을 틀었을때 손가락에 걸리는 압이 되겠네요.

동압은 물의 유동에 의한 압력을 말합니다. 수도꼭지를 틀어놓고 손가락을 앞에 가져다 대었을때, 물줄기가 손을 때리면서 가해지는 압이 되겠네요. 

정압은 배관에 게이지 하나 달아놓으면 됩니다. 그냥 쭉 올라가죠.

동압은 밸브의 잠김/열림 상태에서 정압 게이지 차이로 측정하기도 하고, 피토게이지 같은 걸로 물줄기 앞에 대 보면 됩니다. 

소방호스 노즐 같은 경우, 노즐 앞에 게이지를 측정해서 압력 테스트를 하죠.

필요 관점에 따라서 동압의 측정 방식이 달라집니다.  

3. 물줄기가 시계에 가해지는 압력

이때는 동압의 측면에서 봐야 합니다. 즉, 수도꼭지에서 배출되는 물줄기가 속도 에너지를 가지게 되고, 이게 시계 표면에 닿으면서 압력을 가하게 되는 거죠. 

시계에 특정 수압이 가해졌을 때 견딜 수 있는 가를 판단해야 하기 때문입니다. 

이론상 수도꼭지 앞 부분에서 피토게이지를 대 놓고 3기압이 측정된 물줄기를 시계에 뿌렸을 때, 3기압 방수 제품이면 견뎌야 됩니다. 

시계 입장에서는 물기둥 30m 아래에서 3kgf/cm^2 로 압력이 가해지나, 물줄기로 3kg/cm^2 가 가해지나 똑같거든요.

4. 3기압이 그러면 대체 어느 정도 수준이야?

베르누이 정리에 의하면, P + 1/2 rho*V^2 + rho*g*h = C 입니다.

즉, 아무런 저항 없는 이상적인 물줄기의 피토 게이지 측정 동압이 3기압이면 공중으로 30m 올라가야 되는게 맞습니다. 

하지만 현실은 이상적이지 않기 때문에 공기 저항 기타 등등으로 인해 반토막, 즉 15m 정도는 올라가게 됩니다. (과연 진짜 올라갈지는.....)

http://ttl4103.blog.me/140003183061 

여기 블로그 보시면 소방호스 노즐 방수압 테스트 하는데, 저게 약 5~7 atm 정도 됩니다. 존나 쎄죠? 

또 다른 쉬운 예를 들면, 

3기압 = 3kgf/cm^2 이며, 대부분 수도꼭지가 15A 이므로 1cm^2 보다 조금 큽니다. 

즉, 물줄기 틀어놓고 아래에 체중계 놓았을 때,  3kg 이상 나와야 됩니다. 

5기압이면 5kg 이상 나와야 되구요. 

참고로 배의 해적 방지용 소방시설이 10bar 정도인데, 이거 물줄기가 100m 이상 날아갑니다. 수직으로는 45m 정도 올라간다고 보면 되구요. 

물론 동압 기준이구요. 

또한 소방차의 수압이 작은노즐은 8bar, 큰노즐은 13bar 정도 나옵니다. 

상수도 직관에 콸콸콸콸 쏟아지는 물줄기면 1.5~2 atm 정도 되겠네요. 

일반 수도꼭지가 이정도 나온다구요?

5. 그럼 수도가 5기압이라는 거는 뭐야?

이건 정압이라도 아슬아슬하겠네요. 보통 건물에 들어가는 상수도의 min 값을 4atm 정도로 보는데, 더 높게 공급된 수도관의 수도꼭지까지의 배관에 손실이 전혀 없을 때

시계를 수도꼭지에 딱 붙여 놓고 물 안새게 틀면 그정도 나올 수는 있겠네요.

물이 조금이라도 새면 5기압 안나옵니다. 

근데 시계를 수도꼭지에 딱 붙여 놓을 일이 없잖아요?

6,결론

 (1) 30m 방수되는 시계를 차고 샤워나 세수를 하다가 물이 샜다 -> 수압이 3atm 이상이다?   X

                                                                                       -> 시계가 3atm 을 못 버틴다? O

 (2) 내 시계는 30m 방수되는 시계인데 왜 그렇지? 

     가능성 1 : test 용 시계는 빡세게 만들고, 양산용은 마감 처리 잘 안할 경우. 대부분의 저가 시계 방수 능력이기 때문. 

     가능성 2 : 시계를 움직이는 과정에서 버튼이나 기타 부분에 틈이 생길 수 있음.

     가능성 3 : 무지막지한 샤워기 바로 앞에 시계를 가져다 대는 경우. 이 경우는 예외로 둡시다.

  그러니, 내 시계가 3기압 방수인데, 물이 샜다! 그러면 애꿎은 수도 탓하지 말고 시계 탓을 하면 됩니다. 

7. 혹시 다른 관점에서 다른 의견이 있으시면 알려주세요.

그나저나 저번 글에 비추 폭탄을 맞았더니 대기회원이 되어버렸네요 하하하하.