분야 11
유체 배관망
압력과 흐름, 그리고 필요한 곳까지 물을 보내는 관
유체 배관망은 물이나 다른 액체를 관, 펌프, 밸브, 탱크를 통해 옮겨요. 엔지니어는 모든 수도꼭지와 밭, 기계에 알맞은 압력으로 충분한 유량이 전달되도록 배관망을 설계해요.
이런 사람에게 잘 맞아요
관과 수도꼭지로 무언가 만들기를 좋아하는 어린이, 그리고 농업, 집, 물 공급에 관심 있는 학습자.
배우게 될 내용
- 압력이란 무엇이고, 물은 왜 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르는지
- 관의 길이, 굵기, 굽은 곳이 흐름을 어떻게 방해하는지
- 탱크, 펌프, 밸브가 물을 어떻게 저장하고, 밀어내고, 조절하는지
- 여러 사용자를 위한 간단한 급수 시설을 계획하는 방법
실험 예시
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물탱크를 더 높이 올리고, 그 아래 수도꼭지의 압력이 어떻게 바뀌는지 살펴보세요.
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가는 관과 굵은 관을 지나는 유량을 비교해 보세요.
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밸브를 열고 닫아 두 텃밭에 물을 나눠 보세요.
만들어 볼 수 있는 것
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작은 학교를 위한 급수 시설
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중력으로 물이 흐르는 텃밭 관개 시설
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가득 차면 물 채우기를 멈추는 탱크
이 예시는 이 분야에서 어떤 활동을 하는지 보여 줘요. 실제로 공개되는 수업은 다를 수 있어요.
시뮬레이션이 단순화하는 부분
- 흐름은 관으로 이루어진 배관망에 대해 단순화한 규칙으로 계산해요. 완전한 유체 역학(CFD) 시뮬레이션이 아니에요.
- 물은 이상적인 것으로 다뤄요. 누수, 공기 방울, 실제 관의 마모는 고려하지 않아요.
모든 시뮬레이션은 현실을 단순화해요. 어떻게 단순화하는지 아는 것도 공학을 배우는 과정의 일부예요.
관련 교과
물리(압력), 수학(변화율과 측정), 지리(물 공급), 농업
다른 분야와의 연결
유체 배관망은 역학(압력과 힘), 제어 시스템(수위 유지), 자동화(켜졌다 꺼지는 펌프)와 연결돼요.
알아 두면 좋아요
급수탑이 높이 서 있는 이유는 중력만으로 압력을 만들어 마을의 관 곳곳으로 물을 밀어 보내기 위해서예요.