개념 한 쪽
송풍기 성능 변화는 회전수와 기종 특성에 따라 결정되며, 상사법칙을 통해 풍량·풍압·동력의 관계를 예측한다. 또한 기종별 특성에 따라 병렬·직렬 운전이나 과부하 저항성 등 설계·선정 판단 기준이 달라진다.
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출제기준 단원 「송풍량 조절방법」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 상사법칙 지수 관계 판별 | 1 | 회전수 변화에 따른 풍량·풍압·동력의 비례 관계를 묻는다 |
| 기종 특성 선택 | 1 | 설명된 운전 특성에 가장 적합한 송풍기 종류를 고르게 한다 |
| 상사법칙 관련 요소 배제 | 1 | 상사법칙의 변수에 포함되지 않는 항목을 가리는 것을 묻는다 |
송풍기 상사법칙은 회전속도 변화에 따른 주요 성능 변수의 비례 관계를 제시한다. 풍량(Q)은 회전속도(N)에 비례하고, 풍압(P)은 회전속도의 제곱에 비례하며, 동력(W)은 회전속도의 세제곱에 비례한다. 이 관계를 통해 회전수 변화 시 성능 변화를 예측할 수 있다.
송풍기의 크기나 직경이 성능에 영향을 주나, 상사법칙에서 강조하는 것은 주로 회전속도와의 지수 관계이다. 덕트 길이와 같은 시스템 저항 요소는 상사법칙의 변수에 포함되지 않으며, 시스템 저항은 별도로 고려해야 한다.
기종별 특성은 운전 안정성과 연결성 판단에 중요하다. 예컨대 터보 송풍기는 풍압 변화에 대한 풍량 안정성 및 비포화 전력 특성으로 병렬 운전과 과부하 저항성에서 이점이 있다. 반대로 축류나 다익 송풍기는 특정 운전 조건에서 마력이 급증하거나 풍량 불안정이 발생할 수 있어 적용 상황을 따져야 한다.
송풍기 선정 시 필수 요소는 송풍량, 송풍기정압, 소요동력이다. 속도압은 덕트 설계에서 활용되는 보조값으로, 직접적인 선정 필수 항목은 아니며 송풍기 성능표상의 기본 항목과 구분하여 판단해야 한다.
송풍기 연결 방식은 목적에 맞게 선택한다. 직렬 연결은 정압을 높이기 위한 방법으로 정압이 필요한 시스템에 적합하고, 병렬 연결은 풍량을 증가시키기 위한 방법으로 풍량 증대가 필요한 경우에 사용한다.
상사법칙을 이용한 판단 예시를 들면 다음과 같다. 회전수를 2배로 올리면 풍량은 2배, 풍압은 4배, 동력은 8배가 되므로 동력 요구가 급증함에 유의한다. 따라서 회전수 변경으로 풍량을 확보하려 할 때는 동력 증가와 효율을 함께 검토해야 한다.
기종 선택 예로, 운전 중 압력 변화가 크고 병렬 운전이 필요한 시스템에서는 터보 송풍기가 적절하다. 터보 송풍기는 풍압 변화에도 풍량이 비교적 안정적이고 전력 특성이 포화되는 경향이 있어 과부하 위험이 낮다. 반면 병렬로 풍량을 늘려야 하는 상황이 아니면 직렬 연결을 통해 정압을 더 확보하는 방식이 요구된다.
다음 중 송풍기에 관한 비례관계로 옳은 것은? (단, Q는 풍량, N는 회전속도, P는 풍압, W는 동력이다)
정답 ③ · 문제는 송풍기에서 풍량, 회전속도, 풍압, 동력 사이의 비례관계를 묻고 있다. 송풍기 비례법칙에 따르면 풍량(Q)은 회전속도(N)에 비례하고 풍압(P)은 회전속도의 제곱에 비례하며 동력(W)은 회전속도의 세제곱에 비례한다.
송풍기 비례법칙에서 풍압(P)은 회전수(N)의 제곱에 비례하므로 P∝N²이 정답이다.
다음 중 풍압이 바뀌어도 풍량의 변화가 비교적 작고 병렬로 연결하여도 풍량에는 지장이 없으며 동력특성의 상승도 완만하여 어느 정도 올라가면 포화되는 현상이 있기 때문에 소요풍압이 떨어져도 마력은 크게 올라가지 않는 장점이 있기 때문에 소요풍압이 떨어져도 마력은 크게 올라가지 않는 장점이 있는 송풍기로 가장 적절한 것은?
정답 ② · 설명된 특성을 가진 송풍기는 터보 송풍기(Turbo fan)입니다. 터보 송풍기는 임펠러 회전에 의한 원심력을 이용하여 풍압을 얻으며, 풍압 변화에 따른 풍량 감소가 상대적으로 적고 비포화 전력 특성(마력이 포화되는 현상)을 가져 소요풍압이 변해도 모터 과부하 위험이 적습니다.
터보 송풍기는 비포화 전력 특성과 풍압 변화에 대한 풍량 안정성이 뛰어나 병렬 연결과 과부하 방지 장점이 있습니다.
다음 중 송풍기 상사법칙과 관련이 없는 것은?
정답 ③ · 문항은 송풍기 상사법칙과 관계없는 항목을 찾는 문제이다. 상사법칙은 회전수 변화에 따른 송풍량(Q∝N), 압력(P∝N²), 축동력(W∝N³) 등의 비례 관계를 다루므로 송풍량·회전수·축동력은 법칙의 직접적 변수이다.
송풍기 상사법칙은 회전수, 송풍량, 압력, 축동력 간의 비례 관계를 다루며 덕트 길이는 포함되지 않는다.
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