정압재취득법

왜 배우는가: 정압재취득법은 덕트 설계에서 구간별 정압 증가를 이용해 송풍기 정압을 맞추는 방법으로, 실무 설계 근거와 기술사 시험의 단골 주제다. 등마찰법과 비교해 설계 원리를 묻는 문제가 반복해서 출제된다.

출제 이력: 제135회 1교시 2번, 제117회 1교시 9번, 제102회 1교시 9번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

정압재취득법은 덕트 분기부에서 속도압이 정압으로 회복되는 양을 이용해 구간별 압력 손실을 상쇄하도록 덕트 치수를 정하는 설계법이다.

• 정압재취득(static regain)
• 속도압(velocity pressure)
• 정압(static pressure)
• 덕트 확대부(duct expansion)
• 정압 균형(static pressure balance)
• 등마찰법(equal friction method)
• 송풍기 정압(fan total pressure)

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면, 덕트가 굵어지면 공기 속도가 줄고 그만큼 속도압이 정압으로 바뀌어 올라간다. 이 올라간 정압으로 다음 구간의 마찰 손실을 메우는 것이 정압재취득법이다.

정식 정의는 다음과 같다. 정압재취득법은 덕트 각 분기점 전후에서 정압 회복량과 구간 압력 손실이 같아지도록 각 구간의 덕트 치수를 결정하는 방법이다. 주 덕트의 말단 취출구 정압을 모두 같게 맞추는 것이 목표다.

핵심 용어를 정리한다.

• 정압 회복: 덕트 단면이 커져 속도가 낮아질 때 속도압 감소분이 정압 증가로 나타나는 현상이다. 베르누이 원리에 따른다.
• 정압 재취득 계수: 속도 감소에 따라 회복되는 정압의 비율이다. 회복 가능한 정압은 속도압 차이에 비례한다.
• 정압 균형: 분기 전후 정압이 같아지도록 맞추는 상태다. 각 취출구 풍량이 설계값에 맞게 나온다.

3. 등장 배경과 필요성

등마찰법은 단위 길이당 마찰 손실을 일정하게 두어 계산이 간단하다. 그러나 분기가 많은 대형 덕트에서는 분기점마다 정압이 달라져 풍량 편차가 생긴다. 이 편차를 줄이려고 정압 균형을 직접 맞추는 방법이 필요해졌다.

정압재취득법은 송풍기 정압을 낮추는 데 유리하다. 덕트 말단의 속도를 낮추고 확대부에서 정압을 회복시키면, 필요한 송풍기 정압이 줄어 송풍기 동력과 소음이 감소한다. 고속 덕트 시스템이나 대규모 건물에서 특히 쓰인다.

다만 이 방법은 설계 계산이 번거롭고, 정압 회복이 실제로 얻어지는지는 덕트 형상과 관 이음 손실에 따라 달라진다. 그래서 설계 검토 시 실제 정압 분포를 확인하는 절차가 함께 필요하다.

4. 구성요소·원리·절차

정압재취득법(Static Pressure Regain Method)은 덕트 간선에서 유속이 줄어드는 구간마다 속도압 감소분을 정압 회복으로 바꾸어, 분기 구간의 마찰손실을 상쇄하는 방식이다. 간선 말단으로 갈수록 덕트 단면을 키워 유속을 낮추면 속도압이 줄고, 그만큼 정압이 올라간다. 이 원리는 덕트 내 에너지 보존에 따른 것이다.