송풍기 종류

왜 배우는가: 송풍기는 공기조화·환기·배연 설비의 동력과 풍량·풍압을 결정하는 핵심 기기다. 종류별로 압력 범위와 효율, 임펠러 형상이 달라 설계 적합성 판단에 필요하다. 기술사 시험에서는 분류 기준과 원심형 임펠러 종류를 구분해 묻는 문제가 여러 교시에서 반복 출제된다.

출제 이력: 제134회 4교시 3번, 제115회 2교시 6번, 제102회 1교시 4번, 제91회 2교시 4번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

송풍기(Fan·Blower)는 회전하는 임펠러로 기체에 에너지를 공급해 풍량과 압력을 만드는 기계이다. 답안 첫 줄에는 다음 정의를 쓴다.

송풍기는 임펠러의 회전으로 기체에 운동 에너지와 압력 에너지를 주어 풍량과 풍압을 만드는 유체기계이다.

핵심 키워드

• 임펠러(Impeller): 기체에 에너지를 전달하는 회전 날개차
• 풍량(Air flow rate): 단위 시간당 송풍되는 공기의 체적 유량
• 정압·전압(Static·Total pressure): 송풍기가 기체에 주는 압력 상승
• 원심식(Centrifugal): 기체가 회전축에 수직 방향으로 배출되는 방식
• 축류식(Axial): 기체가 회전축과 평행하게 흐르는 방식
• 다익(Multi-blade)·익형(Airfoil)·터보(Turbo): 원심식 임펠러 형상에 따른 종류
• 상사법칙(Affinity laws): 회전수와 풍량·압력·동력의 비례 관계

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면 송풍기는 날개를 돌려 공기를 밀어내는 장치다. 공기를 더 많이 보내는지, 더 세게 밀어내는지에 따라 구조가 달라진다.

정식 정의는 다음과 같다. 송풍기는 원동기의 회전 동력을 임펠러를 통해 기체의 운동 에너지와 압력 에너지로 바꾸는 기계다. 기체는 케이싱 안에서 임펠러의 원심력 또는 축방향 추력을 받아 흐름을 얻는다.

원심력(Centrifugal force) 은 회전하는 임펠러 안에서 기체를 바깥쪽으로 밀어내는 힘이다. 이 힘으로 기체의 압력이 올라간다. 원심식 송풍기는 이 원리를 쓴다.

축류(Axial flow) 방식은 날개가 회전축과 평행하게 기체를 밀어낸다. 이 방식은 풍량은 크지만 압력 상승은 작다.

정압(Static pressure) 은 기체의 흐름 방향에 직각으로 작용하는 압력이다. 전압(Total pressure) 은 정압과 동압의 합이다. 송풍기의 성능은 보통 정압 기준으로 표시한다.

익형(Airfoil) 임펠러는 날개 단면이 항공기 날개처럼 생긴 형상이다. 날개 후방으로 굽은 형태이며 효율이 높다.

다익(Multi-blade, 시로코) 임펠러는 날개가 많고 전방으로 굽은 형태다. 저속에서 큰 풍량을 낸다.

3. 등장 배경과 필요성

초기 건축 설비에서는 자연환기나 단순한 팬으로 공기를 움직였다. 건물이 고층화되고 실내 발열이 늘면서 덕트 저항을 이겨낼 기계식 송풍이 필요해졌다. 덕트와 필터, 열교환기가 붙으면 송풍 저항이 커져 압력 상승 능력이 있는 원심식 송풍기가 널리 쓰였다.

송풍기 종류를 나누는 이유는 사용 조건이 다르기 때문이다. 저압 대풍량에는 축류나 다익형이 적합하다. 고압 소풍량 또는 높은 효율이 필요한 곳에는 익형이나 터보형이 쓰인다. 그래서 설계자는 필요한 풍량과 압력, 효율, 소음을 함께 보고 기종을 고른다.

분류 기준으로는 임펠러의 작용 방식, 토출 압력, 날개 형상을 쓴다. 토출 압력에 따라 팬(저압), 블로워(중압), 압축기(고압)로 나누는 방식이 널리 쓰인다. 블로워 산업에서는 대략 0.1~4 bar(g) 범위를 다룬다.