홍라이프 계산기노멀·실제 세제곱미터 환산 쉽게 이해하기 — 개념과 원리
기체의 부피는 온도와 압력에 따라 크게 달라지므로, 기체 1 m³라고만 하면 의미가 분명하지 않습니다. 그래서 배기가스, 압축공기, 천연가스, 공정 가스는 기준 상태의 부피로 나타냅니다. 흔히 Nm³는 0 °C·1기압, 15 °C·1기압 기준은 Sm³로 표기합니다. 이 계산기는 Nm³와 덕트나 용기 속 실제 부피(Am³)를 서로 바꾸고 15 °C 기준 부피도 함께 보여 줍니다. 송풍기·덕트 용량 산정, 배출 농도 환산, 유량계 해석에 쓰입니다.
계산 방법
V₂ = V₁ · (T₂ / T₁) · (P₁ / P₂), 온도는 켈빈, 압력은 절대압입니다.
- Nm³ → 실제: V_실 = V_N · (T + 273.15)/273.15 · 101.325/P
- 실제 → Nm³: V_N = V_실 · 273.15/(T + 273.15) · P/101.325
- 15 °C 기준: 기준 온도를 288.15 K로 두고 같은 방식으로 계산합니다.
원리
이상기체는 PV = nRT를 따르므로 양이 일정하면 PV/T가 일정합니다. 부피는 절대온도에 비례하고(샤를 법칙) 절대압력에 반비례합니다(보일 법칙). 기준 상태로 환산하면 운전 조건의 영향이 사라져 1 Nm³는 언제나 같은 몰수, 약 44.6 mol을 뜻합니다. 0 °C·1기압에서 이상기체 1 mol은 약 22.414 L이기 때문입니다.
예제 풀이
- 입력: 1000 Nm³, 실제 온도 150 °C, 압력 101.325 kPa(절대)
- 온도비: 423.15 ÷ 273.15 = 1.54915
- 압력비: 101.325 ÷ 101.325 = 1
- 실제 부피: 1000 × 1.54915 = 1,549.149 m³
- 15 °C·1기압 부피: 1000 × 288.15 ÷ 273.15 = 1,054.915 Sm³
| 실제 압력 (kPa 절대압) | 변환값 |
|---|---|
| 25.3 | 6,196.583046 |
| 50.7 | 3,098.297639 |
| 76 | 2,065.5304 |
| 101 | 1,549.148819 |
| 127 | 1,239.321502 |
| 152 | 1,032.762482 |
| 203 | 774.5744097 |
결과 해석
150 °C의 기체는 0 °C일 때보다 약 55% 더 큰 부피를 차지하므로 덕트도 그만큼 커야 합니다. 반대로 절대압 2 bar라면 실제 부피는 노멀 부피의 약 절반입니다. 기준 온도가 0 °C, 15 °C, 20 °C 중 무엇인지에 따라 최대 약 7%까지 차이가 나므로 항상 기준을 확인하셔야 합니다. 국내 대기 분야에서는 0 °C·1기압을 표준상태로 보고 Sm³로 쓰는 경우도 있습니다.
흔한 실수
- 절대압 대신 게이지압을 넣는 경우
- 비율 계산에 켈빈 대신 섭씨를 그대로 쓰는 경우
- 배출 농도가 건조 기준이나 표준 산소 농도로 보정된 값임을 놓치는 경우
자주 묻는 질문
Nm³와 Sm³는 무엇이 다른가요?
둘 다 기준 상태 부피입니다. 보통 Nm³는 0 °C·1기압이고 Sm³는 15 °C를 뜻할 때가 많지만 분야마다 다릅니다.
실제 상태 mg/m³를 mg/Nm³로 바꾸려면?
같은 질량을 노멀 부피로 나누면 되므로 mg/Am³ × V_실/V_N입니다.
습도도 영향을 주나요?
네. 수증기도 부피를 차지하므로 습가스와 건가스 부피가 다르며, 이 계산은 입력한 기체를 그대로 환산합니다.
출처: ISO 13443, Natural gas — Standard reference conditions