개념 한 쪽
송풍기 선정은 요구 풍량과 시스템 전압력 손실, 여유율과 송풍기 효율을 고려하여 필요한 동력을 산정하는 과정이다. 또한 송풍기 종류별 특성과 회전수 변화에 따른 성능 법칙을 이해하여 현장 조건에 맞는 형식을 선택한다. 시험 문제는 풍량 조절 방법, 동력 계산식 적용, 송풍기 법칙과 형식별 특성 판단을 주로 묻는다.
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출제기준 단원 「송풍기의 선정방법」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 풍량 조절법 판별 | 1 | 풍량을 조절하는 표준 기법을 고르는 능력 |
| 소요동력 계산(간단식) | 1 | 압력·풍량·효율로 송풍기 동력을 계산하는 과정 |
| 소요동력 계산(여유율 포함) | 1 | 전압력 손실에 여유율과 효율을 반영해 동력을 산정하는 과정 |
송풍기의 풍량 조절 방법은 주로 세 가지로 분류한다. 첫째는 모터의 회전수를 변화시켜 풍량을 조절하는 회전수 변화법이다. 둘째는 내부 베인(vane) 각도를 조절하여 흐름을 제어하는 Vane Control법이다. 셋째는 출구나 흡입구에 댐퍼를 설치해 저항을 주는 Damper 부착법이다. 풍향 변경은 방향 제어의 수단으로 풍량 조절의 표준적인 방법에 포함되지 않는다.
송풍기 동력 계산에는 압력, 풍량, 효율 및 단위 변환 상수가 관여한다. 대표적인 공식은 동력(kW) = (압력(mmH2O) × 풍량(m³/min)) / (6120 × 효율)로 정리한다. 동일한 원리를 다른 단위계로 표현한 공식도 쓰이며, 예를 들어 전압력손실(mmAq)과 풍량(m³/hr)을 사용할 때는 여유율을 곱하고 적절한 단위 변환 상수를 적용하여 kW로 환산한다.
팬 법칙(송풍기 법칙)은 회전수 변화에 따른 성능 변화를 정리한다. 풍량(Q)은 회전수(N)에 비례하고 Q ∝ N이다. 풍압(P)은 회전수의 제곱에 비례하여 P ∝ N²이다. 동력(L)은 회전수의 세제곱에 비례하여 L ∝ N³이다. 이 법칙을 이용하면 회전수를 변경했을 때 유량과 동력 변화를 즉시 계산할 수 있다.
송풍기 형식별 특성도 선정 기준이 된다. 평판송풍기는 구조가 단순하나 효율이 낮고 설치 공간이 크다. 다익형 원심송풍기는 효율이 우수하고 풍압 변화에 따른 풍량 변화가 적으며 병렬 운전에 유리하여 안정적인 운전에 적합하다. 축류형은 저풍압·대풍량 용도에 적합하다. 각 형식의 장단점을 고려하여 장소와 요구 조건에 맞는 형식을 선택한다.
동력 계산 예시 1: 압력 100 mmH2O, 풍량 150 m³/min, 효율 0.7인 경우 동력은 공식 P = (압력×풍량) / (6120×효율)에 값을 대입하여 계산한다. 분자는 100×150 = 15,000이고 분모는 6120×0.7 = 4,284이므로 P ≈ 15,000 / 4,284 ≈ 3.5 kW가 된다.
동력 계산 예시 2: 전압력 손실 130 mmAq, 처리가스량 52,000 m³/hr, 여유율 1.2, 송풍기 효율 0.6인 경우 우선 여유율을 곱하여 설계압력을 구한다(130×1.2 = 156 mmAq). 이후 단위에 맞는 변환 상수를 적용하여 동력을 계산한다. 적절한 단위 변환을 거치면 결과는 약 36.8 kW이 된다. 이 계산에서는 여유율 적용, 효율 분모 위치, 단위 변환 단계를 반드시 확인해야 한다.
송풍기의 풍량 조절법에 속하지 않는 것은?
정답 ④ · 문항은 송풍기 풍량 조절법에 포함되지 않는 방법을 찾는 것이다. 일반적으로 풍량 조절은 회전수 변화, 베인(Vane) 제어, 댐퍼 부착 등의 방법으로 이루어지며 풍향을 변경하는 것은 풍량을 직접 조절하는 방법이 아니다.
송풍기 풍량 조절법은 회전수, 베인, 댐퍼 등을 사용하며 풍향 변경은 포함되지 않는다.
송풍기 압이 100mmH2O이다. 이때 풍량은 150m³/min, 효율은 0.7일 때 소요동력(KW)은?
정답 ① · 송풍기의 이론 동력(공기 동력)을 구하는 공식은 '동력(kW) = (압력(mmH2O) × 풍량(m3/min)) / (6120 × 효율)' 입니다. 주어진 수치를 대입하면 (100 × 150) / (6120 × 0.7)이 됩니다.
송풍기 소요동력 공식 P=(압력×풍량)/(6120×효율)에 값을 대입하여 계산하면 약 3.5kW가 나온다.
발생원으로부터 송풍기까지의 전압력 손실이 130mmAq이고, 처리가스량이 52,000m³/hr라면 여유율과 송풍기 효율을 고려한 송풍기의 동력은? (단, 여유율=1.2, 송풍기 효율=0.6)
정답 ② · 문제는 전압력 손실과 풍량, 여유율 및 효율을 고려해 송풍기 동력을 계산하는 것이다. 계산식은 동력 kW ≈ (전압력손실×여유율×풍량)/(102×효율×3600)로 적용하면 (130 mmAq×1.2×52000 m3/hr)/(102×0.6×3600) ≈ 36.8 kW가 나온다.
송풍기 동력 계산 시, 전압력 손실에 여유율과 처리가스량을 곱한 후 송풍기 효율로 나누고 단위 변환을 한다.
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