개념 한 쪽
후드를 통한 공기 유입 시에는 유입계수와 속도압의 관계로 유입손실이 결정된다고 본다. 유입손실은 속도압과 유입계수의 제곱을 이용해 계산하는 기본 공식이 있다. 설계 문제에서는 속도압을 먼저 구하고 유입계수를 적용해 최종 손실압을 산출하는 절차를 따른다.
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출제기준 단원 「후드의 유입손실」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 후드 설계·선택 판단 | 1 | 후드 설치나 형태가 포집 효율·송풍량에 미치는 영향 판단 |
| 유입손실 직접 계산 | 1 | 주어진 유입계수와 속도압으로 유입손실을 계산하는 방법 |
| 유입손실계수 계산 | 1 | 주어진 유입계수로 유입손실계수 Fh를 계산하는 절차 |
후드의 유입손실은 공기가 후드를 통해 덕트로 들어올 때 마찰과 형상 변화로 소실되는 에너지로 정의한다. 이 손실은 속도압 Pv와 유입계수 Ce를 이용한 공식 Pv × (1 - Ce²)로 계산할 수 있다고 제시된 자료가 있다.
유입압력손실을 구할 때는 먼저 속도압을 산출해야 한다. 속도압 VP는 공기의 비중량 γ와 중력가속도 g, 그리고 속도 V를 이용하여 VP = (γ / 2g) V² 형태로 구할 수 있음을 예시에서 제시한다. 이 과정을 통해 도출된 속도압에 유입계수를 곱거나 제곱항을 적용하여 손실을 산출한다.
유입손실계수 Fh는 유입계수 Ce와 역관계로 정의되며, 공식 Fh = (1 / Ce)² - 1로 계산한다고 제시된 자료가 있다. Ce가 작을수록 Fh가 급격히 증가하므로 유입계수의 크기가 설계상 중요하다는 점을 이해해야 한다.
설계·운용 관점에서는 후드의 형태와 배치, 발생원과의 거리, 후드 개구면 형태 등이 포집 효율과 필요 송풍량에 영향을 주는 요소로 다루어진다. 예로 슬로트형 후드의 형태 계수에 따라 필요 송풍량이 달라지며, 1/4 원주형이 동일 조건에서 가장 적은 송풍량을 요구한다고 자료에서 설명한다.
실무 문제에서는 계산 공식에 따른 이론값과 문제의 정답이 일치하지 않는 사례가 보고되므로, 문제에서 제시한 정답 번호의 논리나 특별한 기준을 확인할 필요가 있음을 명심해야 한다.
유입계수 Ce = 0.8이고 속도압 Pv = 15 mmH2O일 때, 기본 공식 Pv × (1 - Ce²)을 적용하면 15 × (1 - 0.64) = 15 × 0.36 = 5.4 mmH2O가 이론값으로 도출된다고 제시된다. 다만 동일한 문제에서 정답이 8.4 mmH2O로 주어진 사례가 있어, 시험에서는 문제의 정답 번호에 따른 논리를 따르라는 안내가 함께 제공된다.
속도 20 m/s, 공기 비중량 γ = 1.2 kgf/m³, Ce = 0.8인 경우에는 먼저 VP = (γ / 2g) V² 식에 값을 대입하여 속도압을 산출한다는 절차를 따른다. 자료에서는 이 경우 VP ≈ 24.48 mmH2O가 되고, 여기에 Ce를 곱하면 약 19.58 mmH2O로 약 20 mmH2O가 된다고 계산 과정을 설명한다.
다음 중 후드가 갖추어야 할 사항과 거리가 먼 것은?
정답 ② · 문항은 후드(국소배기장치)가 갖추어야 할 사항 중 부적절한 것을 고르는 문제이다. 후드는 오염원에 최대한 가깝게 설치하고 작업을 방해하지 않게 배치하며, 발생 특성을 고려해 설계하는 것이 기본 원칙이다.
후드는 오염원 근처 설치, 작업 방해 최소화, 발생 특성 고려가 필수이나, 제어속도는 과도할 경우 에너지 낭비와 소음 유발로 적정 범위 유지가 중요하다.
유입계수가 0.8이고 속도압이 15mmH2O 일 때 후드의 유입손실은?
정답 ④ · 후드의 유입손실(Entry loss)은 덕트 내의 속도압과 유입계수에 의해 결정됩니다. 손실 계수를 구하는 공식은 h_e = (1 - C_e²) × Pv 입니다.
후드 유입손실은 속도압과 유입계수의 제곱 차이를 곱하여 계산한다.
수공구 등에 부착하여 사용하는 포집형 후드로서, 오염물질 발생원에 아주 근접하여 흡인하여 아주 높은 흡인효율을 나타내는 후드명칭으로 알맞는 것은?
정답 ① · 문제는 수공구 등에 부착하여 오염원에 근접 흡인으로 매우 높은 효율을 나타내는 후드 명칭을 묻고 있다. 오염원에 가까이에서 낮은 유량으로 높은 유속을 내어 포집하는 방식은 저유량-고유속 후드로, 이러한 구성은 근접 포집 시 가장 높은 흡인 효율을 제공한다.
오염원 근접 포집을 위해 저유량으로 고유속을 유지하는 후드는 저유량-고유속 후드이며, 흡인 효율이 가장 높다.
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