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공조냉동기계기사 에너지관리 · 송풍기와 공기정화장치

Fans and Air Cleaning

송풍기는 덕트 저항을 이기며 공기를 밀어 보내고, 공기정화장치(필터)는 그 공기에서 먼지를 걸러 낸다. 같은 송풍기에서 회전수를 바꾸면 풍량은 회전수에, 정압은 그 제곱에, 축동력은 세제곱에 비례해 변한다(상사법칙). 그림은 Q(풍량) · P(정압) · L(축동력) 세 막대이고, 회전수 슬라이더를 1,000 rpm 기준에서 올리거나 내리면 세 막대가 서로 다른 빠르기로 자라거나 줄어든다. 기준값 Q 100 · P 40 · L 8 은 비율을 보려고 정한 수라 단위가 없다.

미는 기계와 걸러 주는 기계

공기조화기 단면의 맨 끝 칸이 송풍기이고, 앞쪽 필터 칸이 공기정화장치다. 송풍기는 회전수 N 을 바꾸면 풍량 Q ∝ N, 정압 P ∝ N², 축동력 L ∝ N³ 로 따라 변한다. 필터는 큰 입자를 받는 프리필터 뒤에 주필터를 두어, 단을 쌓을수록 거르는 효율이 올라간다.

👀 두 역할
①송풍기: 풍량과 정압을 만들어 덕트 저항을 이긴다
②정화: 필터를 여러 단 두어 입자를 크기별로 거른다
③회전수가 올라가면 축동력이 가장 빨리 커진다
④필터 차압이 늘면 같은 풍량을 보내는 데 동력이 더 든다

회전수로 세 값이 갈라진다

1200 rpm
💡 지금 배율
①r = N/N0 = 1.20
②풍량 120 (N 에 비례)
③정압 58 (N² 에 비례)
④축동력 13.8 (N³ 에 비례)

상사법칙

풍량
Q2Q1 = N2N1
회전수에 비례
정압
P2P1 = (N2N1)2
회전수의 제곱에 비례
축동력
L2L1 = (N2N1)3
회전수의 세제곱에 비례해, 회전수를 올리면 전동기 과부하가 먼저 온다

정화는 단을 쌓는다

📏 필터의 단과 차압
①프리필터가 큰 입자를 받고, 주필터가 나머지를 받는다
②필터 효율은 측정법(중량법 · 비색법 · 계수법)에 따라 같은 필터라도 값이 다르게 나온다
③필터가 막혀 차압이 커지면 송풍기 운전점이 왼쪽(풍량이 준 쪽)으로 간다
④클린룸 천장의 HEPA 필터도 같은 장치군의 마지막 단이다

시험 포인트와 기출 유형

🎯 시험 포인트
①송풍기는 공기를 나르고, 필터는 공기를 거른다
②상사법칙 Q ∝ N, P ∝ N², L ∝ N³
③회전수 2배 → 풍량 2배, 정압 4배, 동력 8배
④필터 효율 측정법: 중량법(프리필터) · 비색법(중성능) · 계수법(HEPA)
📝 대표 기출유형
①[기출유형] 회전수를 1.5배로 하면 풍량은? (답: 1.5배)
②[기출유형] 회전수 2배일 때 축동력은? (답: 8배)
③[기출유형] 필터가 막혀 차압이 커지면 운전점은? (답: 풍량이 줄고 정압이 커지는 쪽으로 옮겨 간다)

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