개념 한 쪽
후드는 국소배기에서 오염공기를 포집하는 장치이며, 후드를 통과할 때 발생하는 압력손실을 계산해야 덕트 및 팬을 설계할 수 있다. 문제에서는 유입계수(Ce 또는 CE)와 속도압(Pv 또는 VP)을 이용한 여러 형태의 식이 출제되므로 각 식의 형태와 적용 상황을 분명히 이해해야 한다.
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출제기준 단원 「후드의 압력손실」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 유입계수 주고 동압과의 관계로 손실 구하기 | 1 | 유입계수와 동압을 이용해 후드 압력손실 계산식 적용 능력 평가 |
| 속도압과 유입계수로 손실 계산 및 식 해석 | 1 | 속도압에 유입계수 제곱의 역수 보정을 적용해 손실을 산정하는지 확인 |
| 공기밀도와 속도로 동압 계산 후 계수 적용 | 1 | 공기 밀도와 속도로 동압을 구하고 유입계수를 곱해 압력손실 도출하는 능력 평가 |
후드의 압력손실을 다룬 문항들은 유입계수와 속도압의 관계식을 중심으로 전개된다. 자료에 따르면 대표적으로 사용되는 식은 h = Pv × (1 - Ce²), h = Pv × (1/Ce² - 1), 또는 P = Pv / Ce² 등으로 나타나며, 출제 문항에 따라 어느 식을 적용할지 달라진다. 따라서 문제의 문맥과 보기의 정답 관례를 함께 확인해야 한다.
유입계수(Ce)는 후드의 유입 효율이나 손실 계수와 연관되어 설명되며, 일반적으로 Ce가 1에 가까울수록 손실이 작아지는 역관계를 가진다. Ce의 제곱이 식에 등장하는 경우가 많으므로 Ce 값을 제곱하거나 제곱의 역수를 취하는 계산 실수를 주의해야 한다.
속도압(Pv 또는 VP)은 기류속도의 제곱에 비례하므로 속도 변화가 압력손실에 큰 영향을 준다. 동압 계산에서 공기 밀도 또는 비중을 이용해 Pv를 구한 뒤 유입계수에 따른 보정식을 적용하는 순서를 지켜 계산을 수행해야 한다.
시험 자료에는 이론식으로 계산한 값과 저장된 정답 수치가 일치하지 않는 사례가 포함되어 있으므로, 이론 계산 결과와 보기의 숫자가 다를 때는 문제의 의도나 정답 관례를 우선 확인하는 태도가 필요하다.
대표 계산 1 — Pv=30㎜H2O, Ce=0.82으로 주어질 때: 자료의 설명에 따르면 손실식 h = Pv × (1/Ce² - 1)을 적용하면 Ce² ≈ 0.6724이고 1/Ce² - 1 ≈ 0.487이므로 h ≈ 30 × 0.487 ≈ 14.6㎜H2O가 된다. 시험에서는 이 계산 방식이 정답 도출의 핵심이라고 안내한다.
대표 계산 2 — Pv=20㎜H2O, Ce=0.82으로 주어질 때: 식 h = Pv × (1 - Ce²)를 적용하면 Ce² ≈ 0.6724이고 1-Ce² ≈ 0.3276이므로 h ≈ 20 × 0.3276 ≈ 6.55㎜H2O가 된다. 다만 자료에는 일부 문항에서 저장된 정답 수치가 이론 계산과 차이가 있어, 보기와 정답 관례를 확인해야 한다고 언급한다.
후드의 유입계수(Ce)가 0.82이고, 동압(20㎜H2O)일 때 후드의 압력손실은 얼마인가?
정답 ② · 문항은 유입계수 Ce가 주어졌을 때 후드의 압력손실을 계산하는 문제이다. 후드의 압력손실은 동압과 유입계수의 관계를 통해 계산되며 보통 손실계수 K는 1/Ce^2 형태로 유도되어 압력손실이 동압보다 작아지거나 커질 수 있다.
후드의 압력손실은 동압을 유입계수로 나눈 값이므로, 20을 0.82로 나누면 약 24.4가 아니라 유입계수 제곱에 반비례하는 관계가 성립한다.
국소배기장치에서 후드의 유입계수가 0.82, 속도압이 30㎜H2O라면 후드의 압력손실은?
정답 ② · 질문은 후드의 유입계수와 속도압으로 후드의 압력손실을 계산하라는 문제이다. 후드 압력손실은 속도압에 (1/C² - 1)을 곱하여 구하며 여기서는 30×(1/0.82² -1)을 계산하면 약 14.6 mmH2O가 된다.
압력손실은 유입계수의 제곱에 역수하여 속도압을 곱한 값으로 계산된다.
후드의 유입계수가 0.8, 덕트내의 공기흐름속도가 20m/s 일 때 후드의 압력손실은? (단, 공기의 비중:1.2)
정답 ② · 문항은 후드의 유입계수와 덕트내 유속으로부터 후드의 압력손실을 계산하는 문제이다. 동압은 ρv²/2로 계산하고 이를 mmH2O 단위로 환산한 뒤 유입계수 0.8을 곱하면 된다; 공기비중 1.2, v=20m/s일 때 동압은 약 17.5mmH2O이고 계수 곱셈으로 약 14mmH2O가 산출된다.
후드 압력손실은 동압에 유입계수를 곱한 값으로, 동압 계산 시 공기비중과 속도를 활용해야 한다.
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