홍라이프 계산기송풍기 동력 계산기 쉽게 이해하기 — 개념과 원리
이 계산기는 풍량과 압력으로 송풍기(팬)에 필요한 동력, 모터를 거쳐 실제로 쓰는 전력, 연간 전력량, 회전수를 낮췄을 때 줄어드는 동력을 구합니다. 설비 관리자, 공조 분야 학생, 제작자가 모터 용량을 정하거나 인버터 투자 효과를 가늠할 때 쓰입니다.
계산 방법
- 공기 동력(W) = 풍량(m³/s) × 전압 상승(Pa)
- 축동력 = 공기 동력 ÷ 송풍기 전압 효율
- 전기 입력 = 축동력 ÷ 모터·구동 효율
- 제동마력(hp) = 축동력 ÷ 745.7W
- 연간 전력량(kWh) = 입력 kW × 하루 운전 시간 × 연간 일수
- 상사 법칙: 새 회전수에서 풍량 × 회전수 비, 동력 × (회전수 비)³
원리
송풍기는 일정한 부피의 공기를 압력에 맞서 밀어내는 일을 합니다. 파스칼은 제곱미터당 뉴턴이므로 초당 세제곱미터 풍량에 파스칼 압력을 곱하면 바로 와트가 나옵니다. 실제 송풍기는 난류와 마찰로 에너지를 잃어 축이 공기 동력보다 더 많이 공급해야 하고, 모터와 벨트에서도 조금 더 손실이 생깁니다. 상사 법칙은 같은 송풍기, 같은 덕트 계통에서 풍량은 회전수에, 압력은 회전수의 제곱에, 동력은 회전수의 세제곱에 비례한다고 말합니다. 이 세제곱 때문에 회전수를 조금만 낮춰도 에너지가 많이 절약됩니다.
예제 풀이
기본값: 3,000m³/h, 500Pa, 송풍기 효율 60%, 모터 90%, 하루 8시간, 연 250일, 새 회전수 80%
- 공기 동력 = 3,000 ÷ 3,600 × 500 = 417W
- 축동력 = 416.7 ÷ 0.60 = 694W = 0.69kW = 0.93hp
- 전기 입력 = 694.4 ÷ 0.90 = 772W = 0.77kW
- 연간 = 0.7716 × 8 × 250 = 1,543kWh, 풍량 = 1,766cfm
- 80% 회전: 풍량 2,400m³/h, 동력 0.7716 × 0.8³ = 0.395 → 0.4kW
| 풍량 (m³/h) | 전기 입력 전력 (kW) |
|---|---|
| 750 | 0.19 |
| 1,500 | 0.39 |
| 2,250 | 0.58 |
| 3,000 | 0.77 |
| 3,750 | 0.96 |
| 4,500 | 1.16 |
| 6,000 | 1.54 |
결과 해석
요금을 내는 것은 전기 입력입니다. 운전 시간이 길면 효율 몇 퍼센트 차이도 1년이면 큰 금액이 됩니다. 회전수 감소 줄은 인버터(가변속 구동)의 잠재력을 보여 줍니다. 계통이 풍량 80%로도 충분하다면 동력은 절반 정도로 떨어집니다. 실제로는 저부하에서 모터와 인버터 효율도 떨어지므로 절감량은 조금 작습니다. 운전 시간이 긴 설비부터 검토하면 투자 회수 기간이 짧은 경우가 많습니다.
흔한 실수
- 효율이 전압 효율인데 정압을 넣거나 그 반대로 하는 경우
- m³/h와 m³/s를 섞는 경우
- 덕트나 댐퍼를 바꾼 뒤에도 상사 법칙을 그대로 적용하는 경우(같은 계통이 전제입니다)
- 여유 없이 축동력에 딱 맞춰 모터를 고르는 경우
자주 묻는 질문
송풍기 동력은 어떻게 계산하나요?
m³/s 풍량에 Pa 압력을 곱해 공기 동력을 구한 뒤 송풍기와 모터 효율로 나눕니다.
회전수를 낮추면 동력이 얼마나 줄어드나요?
동력은 회전수의 세제곱에 비례하므로 80% 회전이면 약 51%의 동력만 필요합니다.
제동마력이란?
송풍기 축에 전달되는 동력을 마력으로 나타낸 값입니다(1hp = 745.7W).
출처: US DOE and AMCA International, "Improving Fan System Performance: A Sourcebook for Industry"