압력용기 – MyEngNote https://myengnote.com Wed, 08 Jul 2026 04:42:30 +0000 ko-KR hourly 1 https://wordpress.org/?v=7.0.2 압력용기 계산기 & 시뮬레이터 https://myengnote.com/thin-walled-pressure-vessel-calculator-2/ https://myengnote.com/thin-walled-pressure-vessel-calculator-2/#respond Thu, 11 Jun 2026 23:05:44 +0000 https://myengnote.com/thin-walled-pressure-vessel-calculator-2/ 🚀 압력용기 계산기 & 시뮬레이터

PRESSURE VESSEL

압력용기 응력 계산기 & 실시간 2D 파열 시뮬레이터
VESSEL CORE ACTIVE

시뮬레이션 제어 변수

탱크 내 가스압 (0.0 ~ 10.0 MPa)
MPa
내경 (100 ~ 2000 mm)
mm
용기 철판 두께 (2 ~ 100 mm)
mm
철판 한계 내력 (100 ~ 600 MPa)
MPa

용기 팽창 거동 & 고압 파열 가상 모사

✅ 박막 압력용기 조건 만족 (Thin-walled active)
원주 응력 (σh): 0.0 MPa
두께 대 직경 비율 (t/D)
0.020
원주응력 대비 축방향 비율
2 : 1
현재 벽면 안전율 (F.S.)
2.45
탄성 거동 상태
원주 / 호프 응력 (σh) 0.0 MPa
축 방향 응력 (σl) 0.0 MPa
최대 전단 응력 (τmax) 0.0 MPa

박막 이론 팽창 응력식

σh = p × D / (2 × t)
σl = p × D / (4 × t)
면책 조항 (Disclaimer): 본 시뮬레이터의 계산 결과는 교육 및 참고용으로만 제공되며, 실제 제품 설계나 제작 시에는 반드시 최신 공학 규격 및 공식 표준 설계 기준을 재확인하시기 바랍니다. 계산 값의 무결성을 보장하지 않으며, 이로 인해 발생하는 직접적/간접적 손해에 대해 제작자 및 본 블로그는 어떠한 책임을 지지 않습니다.
💡 간편 사용 설명서
  1. 용기 형상 타입 선택: 상단 탭에서 가스 탱크에 쓰이는 실린더형 용기(Cylindrical Vessel) 또는 구형 저장 탱크(Spherical Vessel) 중 하나를 선택합니다.
  2. 용기 치수 및 허용 압력 입력: 슬라이더로 내부 지름(D), 외벽 두께(t), 내부 작용 가스/액체 압력(p)을 입력합니다.
  3. 재료 한계치 조절: 압력 용기 철판의 고유 한계값인 항복 강도(Sy)를 세부 설정합니다.
  4. 안전 진단 및 초고압 파열 관찰: 용기 두께 조건(t/D < 0.1 박막 이론 범위)을 진단받고, 내부 압력이 강도 한계를 초과하여 발생하는 국부 파열(Burst) 및 초고압 가스 분사 입자 애니메이션을 확인합니다.
📚 박막 압력용기(Thin-Walled Pressure Vessel) 공학 이론 공식 확인하기 ▼

1. 박막 압력용기(Thin-Walled Pressure Vessel)의 전제 조건

내부에 고압의 가스나 액체를 저장하는 용기를 압력용기(Pressure Vessel)라고 부릅니다. 이 용기 중 외벽 두께 t가 용기 내부 반지름 r 또는 내경 D에 비해 매우 얇은 부류를 박막 압력용기(Thin-Walled Pressure Vessel)로 정의합니다.

통상적으로 두께 대 내경 비율이 다음과 같은 조건을 만족할 때 박막 이론을 안전하게 적용합니다:

t / D ≤ 0.1  (혹은  t / r ≤ 0.1)

이 조건 하에서는 벽 두께 전반에 걸친 응력 분포가 매우 균일하다고 가정할 수 있어 단순 대수방정식으로 벽면에 유도되는 평면 응력(Normal Stress)을 정밀 산출할 수 있습니다.

2. 원주 응력(Hoop Stress)과 축방향 응력(Longitudinal Stress)

내부 가스압에 의해 용기가 팽창하려 할 때, 내부 벽면에 수직하게 유도되는 주요 응력들은 다음과 같습니다.

① 실린더형 용기 (Cylindrical Pressure Vessel):

  • 원주 응력/호프 응력 (Hoop Stress, σ_h): 실린더 원주 방향으로 둥글게 찢어지려는 응력으로, 종방향 용접부 등에 직접 작용하는 지표입니다.
    σ_h = (p × D) / (2 × t)  [MPa]
  • 축방향 응력 (Longitudinal Stress, σ_l): 실린더 축 길이 방향으로 밀어내는 응력입니다.
    σ_l = (p × D) / (4 × t)  [MPa]

σ_h가 σ_l에 비해 정확히 2배 더 큽니다. 따라서 실린더 가스 용기가 터질 때는 항상 세로 방향으로 길게 갈라지면서 파단됩니다.

② 구형 용기 (Spherical Pressure Vessel):

모든 방향으로 완벽한 대칭을 이룸에 따라, 모든 접선 방향 응력이 축방향 응력 공식과 같아집니다.

σ_h = σ_l = (p × D) / (4 × t)  [MPa]

따라서 구형 용기는 동일 지름과 압력 조건 하에서 실린더형 용기보다 두께를 절반으로 얇게 설계해도 동일한 안전 수준을 확보하므로 고압 대형 저장소에 매우 경제적인 형상입니다.

3. 구조 파손 및 최대 전단 응력(Max Shear Stress) 계산

압력용기 판재 내에서 45도 미끄러짐을 일으켜 면외(Out-of-Plane) 소성 유동을 야기하는 최대 전단 응력(τ_max)은 다음과 같이 모원의 역학 관계에서 정의됩니다.

실린더형 용기 최대 전단 응력:

τ_max = σ_h / 2 = (p × D) / (4 × t)

허용 응력 혹은 항복 강도(Sy)에 도달하면 용기 쉘 벽면의 국부 부위가 인장 파괴 한계에 직면하여 파열(Burst) 현상이 초래되므로 밸브 보호와 비파괴 가공 관리가 철저히 준수되어야 합니다.

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