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에너지관리기사 연소설비 · 송풍기의 종류와 상사법칙

Fans and Affinity Laws

송풍기는 날개 모양에 따라 다익형(시로코) · 터보형 · 플레이트형 · 익형으로 나뉘고, 풍량 · 풍압 · 효율 · 내마모성이 저마다 다르다. 같은 송풍기에서 회전수만 바꾸면 상사법칙에 따라 풍량은 N, 풍압은 N², 축동력은 N³에 비례해 달라진다. 그림은 회전수비 N/N₀에 따른 풍량 · 풍압 · 동력 세 곡선이고, 회전수 슬라이더를 움직이면 세 곡선 위 운전점과 오른쪽 위 값이 함께 옮겨 가요. 송풍기 버튼은 그래프 아래 설명과 운전점 계산값(기준값 Q₀ · P₀ · L₀)을 바꿔요.

바람을 만드는 네 가지 날개

송풍기는 날개 모양에 따라 성능이 크게 달라진다. 풍량이 많은 다익형(시로코), 압력과 효율이 높은 터보형, 분진에 강한 플레이트형, 효율이 가장 높은 익형이 대표적이다. 그리고 회전수를 바꾸면 풍량 · 풍압 · 동력이 상사법칙을 따라 달라진다.

👀 날개 모양별 특성
①다익형(시로코)은 앞으로 굽은 날개로 풍량이 많고 압력이 낮으며, 작고 조용하지만 효율이 낮다
②터보형은 뒤로 굽은 날개로 압력과 효율이 높고, 과부하 방지(리밋 로드) 특성이 있다
③플레이트형(방사형)은 평판 날개로 마모와 분진에 강하고 자기 청소성이 있어요
④익형은 에어포일 날개로 효율이 가장 높고 조용해 대용량 통풍에 쓴다

송풍기를 고르고 회전수 바꿔 보기

1000 rpm

다익형은 앞으로 굽은 날개를 여러 장 단 송풍기다. 풍량이 많고 압력이 낮으며 작고 조용하지만, 효율이 낮고 풍량이 늘면 동력이 계속 커지는 과부하 특성이 있어 공조 · 환기에 쓴다.

💡 회전수 하나로 세 값이 함께 움직인다
①풍량은 회전수에 정비례하므로 N이 2배면 Q도 2배다
②풍압은 회전수의 제곱에 비례하므로 N이 2배면 P는 4배다
③동력은 회전수의 세제곱에 비례하므로 N이 2배면 L은 8배다
④그래서 회전수를 조금만 올려도 필요한 동력이 크게 늘어요

지금 운전점의 풍량 · 풍압 · 동력

풍량 Q
200
m³/min
풍압 P
40
mmAq
축동력 L
8.0
kW

기준 회전수 N₀ = 1000 rpm에서 다익형(시로코)의 값(Q₀=200, P₀=40, L₀=8)을 회전수비 r = N/N₀ = 1.00에 넣은 결과다. 동력은 r의 세제곱으로 커지므로 셋 가운데 가장 빠르게 변해요.

상사법칙 공식

풍량(회전수 1제곱)
Q2Q1 = N2N1
풍량은 회전수에 정비례
풍압(회전수 2제곱)
P2P1 = (N2N1)2
풍압은 회전수의 제곱에 비례
축동력(회전수 3제곱)
L2L1 = (N2N1)3
동력은 회전수의 세제곱에 비례

회전수를 그대로 두고 임펠러 지름 D를 바꿀 때도 같은 꼴로 Q ∝ D³, P ∝ D², L ∝ D⁵의 상사 관계가 성립한다.

정리와 시험에서 묻는 것

🎯 시험에서 묻는 것
①상사법칙은 풍량 Q ∝ N, 풍압 P ∝ N², 동력 L ∝ N³이다
②회전수가 2배가 되면 풍량 2배, 풍압 4배, 동력 8배가 된다
③다익형은 풍량이 많고 압력이 낮으며, 터보형은 압력과 효율이 높고, 익형은 효율이 가장 높다
④플레이트형(방사형)은 분진과 마모에 강해 재 · 분체 이송에 써요
⑤풍압 단위는 mmAq이고, 동력이 회전수의 세제곱이라 회전수를 올릴 때 과부하를 조심해요
📝 대표 기출유형
①[기출유형] 회전수를 1000 → 1500 rpm으로 올리면 풍량은? (답: 1.5배)
②[기출유형] 회전수가 1000 → 2000 rpm일 때 축동력은? (답: 2³ = 8배)
③[기출유형] 풍압은 회전수의 몇 제곱에 비례하는가? (답: 2제곱)
④[기출유형] 압력과 효율이 높고 리밋 로드 특성을 갖는 송풍기는? (답: 터보형)

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