바이패스 팩터

왜 배우는가: 바이패스 팩터는 코일이 공기를 얼마나 충분히 처리하는지를 나타내는 핵심 지표라서 공조기 용량 계산, 제습·냉각 과정 해석, 코일 선정에 모두 쓰인다. 기술사 시험에서도 공기선도 작성과 BF 계산 방법을 묶어 반복해서 출제된다.

출제 이력: 제137회 1교시 9번, 제132회 1교시 10번, 제91회 1교시 13번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

바이패스 팩터(BF)는 냉각·가열 코일을 접촉하지 않고 그대로 통과한 공기의 비율이며, 코일 접촉 정도를 나타내는 지표다.

• 바이패스 팩터(BF)
• 코일 접촉계수
• 코일 입구·출구 상태점
• 코일 표면온도
• 노점온도(DPT)
• 현열비(SHF)
• 습공기선도
• 열수분비

2. 개념 풀이

쉽게 말하면, 공기가 코일을 지나갈 때 코일 표면과 충분히 만나 처리되는 공기가 있고, 만나지 못하고 그냥 빠져나가는 공기가 있다. 바이패스 팩터는 그 중 그냥 빠져나가는 공기의 비율이다. BF가 0에 가까우면 공기가 코일과 충분히 접촉한 것이고, BF가 1에 가까우면 공기가 코일을 거의 거치지 않은 것이다.

정식으로는 코일을 지난 공기 상태가 코일 표면온도(또는 코일 표면 포화상태)와 같아지지 않고 남는 비율을 BF로 정의한다. 코일 입구 상태 A, 출구 상태 C, 코일 표면 포화상태 ADP 점 S를 쓰면 다음 식으로 쓴다.

$BF = \frac{t_C - t_S}{t_A - t_S} = \frac{h_C - h_S}{h_A - h_S}$

여기서 t는 건구온도(℃), h는 엔탈피(kJ/kg), 하첨자 A는 입구, C는 출구, S는 코일 표면 포화점(ADP)이다.

접촉계수(Contact Factor) 는 BF와 짝을 이루는 개념으로, 접촉한 공기의 비율이며 CF = 1 - BF 로 계산한다.

현열비(Sensible Heat Factor, SHF) 는 전체 냉각량 중 현열이 차지하는 비율로, BF가 크면 현열비가 커지는 방향으로 작용한다.

노점온도(Dew Point Temperature, DPT) 는 공기 중 수증기가 응축하기 시작하는 온도다. 코일 표면온도가 노점보다 낮으면 제습이 일어난다.

3. 등장 배경과 필요성

공조기 코일을 설계할 때 출구 공기 상태를 정하려면 공기가 코일 표면과 얼마나 접촉하는지 알아야 한다. 코일 열수가 많고 풍속이 낮으면 접촉이 좋아져 BF가 작아지고, 반대로 풍량이 많거나 코일 열수가 적으면 BF가 커진다. 이 관계를 수치로 나타낸 것이 BF이며, 설계자는 BF를 이용해 코일 출구 상태점을 공기선도 위에서 찾는다.

또 실내 제습 성능을 확보하려면 코일 표면 온도를 충분히 낮춰야 하는데, 이때 BF가 크면 공기가 충분히 냉각되지 못해 제습량이 부족해진다. 따라서 BF는 제습량과 현열비를 함께 판단하는 기준이 된다.

BF는 0~1 사이의 값 으로 쓰며, 실제 코일 설계에서는 코일 열수·풍속 조건에 따라 정해지는 낮은 범위의 값을 쓴다.