속도경사(G) 설명

속도경사란 무엇인가

속도경사는 물속에서 인접한 두 물덩어리가 서로 얼마나 세게 섞이는지를 나타낸다.

정식으로는 두 점 사이의 속도 차를 그 거리로 나눈 값, 즉 속도 구배다.

값이 크면 물이 강하게 섞이고, 값이 작으면 완만하게 섞인다.

계산식과 변수

속도경사는 교반 동력으로부터 구하는 기본식 G = √(P/μV)로 나타낸다.

P는 교반에 공급되는 동력, μ는 물의 점성계수, V는 공간의 부피다.

응집 효율은 G만으로 정해지지 않는다. 체류시간 t와 곱한 G·t도 함께 본다.

급속혼화와 완속혼화

급속혼화는 응집제를 원수 전체에 짧은 시간 안에 분산시키는 단계다.

이때는 G를 크게 유지하며, 체류시간은 수 초 이내로 짧다.

완속혼화는 플록이 깨지지 않도록 약하게 천천히 섞어 플록을 키운다.

뒤 칸으로 갈수록 G를 낮춰 플록 파괴를 막는다.

완속혼화 장치의 종류

완속혼화 장치는 기계식과 수력식으로 나뉜다.

기계식은 회전수로 G를 조절하기 쉽고, 수력식은 유량 변화에 따라 G가 달라진다.

수력식은 설비가 단순하지만 유량 변동에 취약하다. 기계식은 전력과 정비 비용이 든다.

G의 한계와 수온

플록을 키우려면 적절한 교반 강도가 필요하다.

G가 너무 크면 이미 생긴 플록이 부서지고, 너무 작으면 충돌 기회가 줄어든다.

수온이 낮으면 점성이 커져서 같은 G라도 응집 효과가 달라진다.

그래서 G와 GT 값을 함께 검토한다.

계산 예제와 직접 풀기

동력 500 W, 점성계수 1.0×10⁻³ Pa·s, 용량 500 m³인 반응조를 보자.

μV는 0.5가 되고, G는 √(500/0.5) = √1000 ≈ 31.6 1/s다.

완속혼화의 일반적인 범위 안에 있는 값이다.

이제 용량 V가 커지면 G가 어떻게 되는지 직접 풀어 보자.

정리

마지막으로 핵심을 정리한다.

속도경사 G는 단위 길이당 속도 변화량이고 단위는 1/s다.

급속혼화에는 큰 G, 완속혼화에는 낮은 G를 쓴다.

단위를 속도(m/s)로 쓰는 것이 가장 흔한 실수다.