송풍기의 종류와 상사법칙

Fans and Affinity Laws

송풍기는 날개 형상에 따라 풍량·압력·효율 특성이 갈려요. 상사법칙으로 회전수 변화에 따른 성능 환산을 해요. 통풍설비 선정·운전 문제의 계산 도구예요. 회전수 슬라이더로 풍량·동력 상사 관계를 확인해 봐요.

바람을 만드는 네 가지 날개

송풍기는 날개 모양에 따라 성능이 크게 달라집니다. 다풍량의 다익형(시로코), 고압·고효율의 터보형, 분진에 강한 플레이트형, 최고 효율의 익형. 그리고 회전수를 바꾸면 풍량·풍압·동력이 상사법칙을 따라 달라집니다.

👀 날개 형상별 특성

①다익형(시로코): 전향 날개, 다풍량·저압, 소형·저소음, 효율 낮음

②터보형: 후향 날개, 고압·고효율, 과부하 방지(리밋로드) 특성

③플레이트형(방사형): 평판 날개, 마모·분진에 강함, 자기청소성

④익형: 에어포일 날개, 최고 효율·저소음, 대용량 통풍용

송풍기를 고르고 회전수를 바꿔 보기

회전수 N1000 rpm

전향 다익 날개. 다풍량·저압, 소형·저소음. 효율 낮고 과부하 특성. 공조·환기용

💡 회전수 하나로 세 값이 함께 움직인다

①풍량은 회전수에 1제곱 비례 → N 2배면 Q 2배

②풍압은 회전수에 2제곱 비례 → N 2배면 P 4배

③동력은 회전수에 3제곱 비례 → N 2배면 L 8배

④그래서 회전수를 조금만 올려도 소요 동력이 급증한다

현재 운전점의 풍량·풍압·동력

풍량 Q

200

m³/min

풍압 P

mmAq

축동력 L

8.0

기준 회전수 N₀ = 1000 rpm에서 다익형(시로코)의 값(Q₀=200, P₀=40, L₀=8)을 회전수비 r = N/N₀ = 1.00에 대입한 결과입니다. 동력은 r의 3제곱으로 커지므로 가장 빠르게 변합니다.

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

임펠러 지름 D를 바꿀 때도 같은 형태로 Q ∝ D³, P ∝ D², L ∝ D⁵ (회전수 일정 시)의 상사관계가 성립합니다.

핵심 정리와 시험 포인트

🎯 시험 포인트

①상사법칙: 풍량 Q ∝ N, 풍압 P ∝ N², 동력 L ∝ N³

②회전수 2배 → 풍량 2배, 풍압 4배, 동력 8배

③다익형=다풍량 저압, 터보형=고압 고효율, 익형=최고 효율

④플레이트형(방사형)은 분진·마모에 강해 재·분체 이송용

⑤풍압 단위 mmAq, 동력이 회전수 3제곱이라 증속 시 과부하 주의

📝 대표 기출문제

①[기출유형] 회전수를 1000→1500 rpm으로 올리면 풍량은? (답: 1.5배)

②[기출유형] 회전수 1000→2000 rpm일 때 축동력은? (답: 2³ = 8배)

③[기출유형] 풍압이 회전수의 몇 제곱에 비례하는가? (답: 2제곱)

④[기출유형] 고압·고효율이며 리밋로드 특성을 갖는 송풍기는? (답: 터보형)