물리 게이트 치트시트 · 책상 위에 두고 봅니다

물리 게이트 치트시트 (A4 용지 1장)

Claude Code 자동화 에이전트 교육 · 한양대학교 기계공학부 대학원 · 책상 위에 두고 봅니다.

게이트는 "결과를 믿어도 되는가"를 기계가 먼저 거르는 장치입니다. 탈락 행은 지우지 않고 gate_fail 플래그를 남깁니다. 기준값을 바꾸는 것은 언제나 사람이 결정합니다.

게이트 3종

게이트	판정식	물리적 의미	걸리면 먼저 의심할 것
① 에너지 수지	\|Q_water − Q_ref\| / Q_water < 3 %	냉매가 내준 열 = 물이 받은 열 (제1법칙). 다르면 센서나 단위가 틀렸다	유량계 드리프트, 단위 혼재(kPa/bar), 결측 보간, 정지·기동 과도 구간, 물성 호출 오류
② 카르노 기준 (간이 상한)	COP ≤ T_h / (T_h − T_c), 온도는 K · T_h = 물 출구, T_c = 열원수 입구	정상 운전 COP가 이 값을 넘으면 의심합니다. 엄밀한 상한(Lorenz)보다 낮게 잡은 보수적 기준입니다	정지 직후 잔열 행(W가 0에 가까움), 스파이크, °C로 계산한 상한
③ 핀치 ΔT	모든 노드에서 T_ref − T_w > 0	대향류에서 냉매가 물보다 뜨거워야 열이 흐름 (제2법칙)	센서 채널 뒤바뀜(냉매·물 컬럼), 대향류에서 노드를 거꾸로 짝지음, K와 °C 섞임, 온도 역전

① 허용치 3 %의 근거: 허용치는 계측 불확도로 정합니다. 실습 데이터는 합성 불확도 약 0.7 % × 2(약 95 %) + 열손실 여유. 내 장치는 센서 데이터시트 정확도로 다시 계산합니다.
② T_h = 물 출구(T_w_out_C), T_c = 열원수 입구(T_src_in_C)는 고온 히트펌프 문헌의 관례인 간이 상한입니다. 물이 크게 데워지는 장치의 엄밀한 상한은 평균 온도로 계산하는 Lorenz COP(더 큼)입니다. 어느 온도 쌍을 쓰는지 CLAUDE.md와 논문에 한 줄로 고정합니다.
③ 권장: ΔT_pinch가 측정 불확도의 2배보다 작으면(> 0이어도) 의심합니다.
Q_water = ṁ_w · c_p · (T_w,out − T_w,in), c_p ≈ 4.19 kJ/(kg·K) · Q_ref = ṁ_ref · (h(P_dis, T_dis) − h(P_dis, T_gc,out)), h는 CoolProp('CO2') · COP = Q_water / W_comp

계산	T_h (물 출구)	T_c (열원수 입구)	카르노 COP	결과
맞음 (K)	90 °C = 363.15 K	20 °C = 293.15 K	363.15 / 70 ≈ 5.19	COP 3~4 행 통과
틀림 (°C)	90	20	90 / 70 ≈ 1.29	COP 3~4 행 전부 탈락

온도 차(T_h − T_c)는 °C와 K가 같지만, 분자 T_h는 반드시 절대온도입니다. 탈락률이 갑자기 90 %를 넘으면 단위부터 확인합니다.

제2법칙 효율 η_II = COP / COP_Lorenz (0 < η_II < 1, 1 이상이면 계산 오류). 조건이 다른 날끼리 장치 성능을 비교할 때 씁니다. 간이 카르노로 나눈 비율(이 데이터 정상 0.67~0.77)은 1을 넘어도 '의심 신호'로만 보고, 먼저 온도 단위(K)와 온도 쌍을 확인합니다.
노드별 S_gen = ṁ_ref · Δs_ref + ṁ_w · Δs_w ≥ 0, 엑서지 파괴 = T0 · S_gen (T0 = 25 °C = 298.15 K, P0 = 101.325 kPa)
먼저 제1법칙 수지(3 %)가 닫히는지, 그다음 모든 구간 S_gen ≥ 0. 음수가 있으면 물성 호출(단위, 상태), 노드 순서, 대향류 방향(물의 Δs 방향)을 확인합니다.

바꿀 것	식	메모
bar → kPa	× 100	CO2 토출 12,000–13,500 kPa = 120–135 bar. 값이 100 안팎이면 bar일 가능성
MPa → kPa	× 1,000	CoolProp 압력 입력은 Pa (kPa × 1,000)
°C → K	+ 273.15	CoolProp 온도 입력은 K. 온도가 273보다 크면 이미 K일 가능성
L/min → kg/s (물)	× ρ / 60,000	ρ ≈ 1,000 kg/m³이면 ÷ 60. 고온수는 ρ가 작아짐 (90 °C ≈ 965)
J/kg → kJ/kg	÷ 1,000	CoolProp 엔탈피·엔트로피 출력은 J/kg, J/(kg·K)

차원 점검: Q[kW] = ṁ[kg/s] × c_p[kJ/(kg·K)] × ΔT[K] → kJ/s = kW

게이트 ①②③을 적용하고, 탈락 행은 지우지 말고 gate_fail 컬럼에 사유를 남겨. 게이트별 탈락 건수와 탈락 행 10개를 표로 보여 줘. 기준값은 바꾸지 마.