덕트 설계 시 사용하는 정압재취득법의 원리 및 장점에 대하여 설명하시오.

🔷 [문제 2] 문제

덕트 설계 시 사용하는 정압재취득법의 원리 및 장점에 대하여 설명하시오.

✅ 핵심 키워드

- 정압재취득법 (Static Regain Method)

- 정압 회복 개념

- 동압 → 정압 전환

- 균일한 풍속 확보

- 송풍기 에너지 효율

- 풍속 감소에 의한 소음 저감

📘 모범답안

1. 서론

공조설비에서 덕트 시스템은 공기를 효율적으로 각 존(zone)에 공급하는 핵심 인프라이다.
덕트 설계 시 중요한 목표는 균일한 풍량 확보, 소음 및 압력손실 최소화, 에너지 효율 향상이며, 이를 달성하기 위한 대표적 설계 기법 중 하나가 정압재취득법(Static Regain Method)이다.

2. 본론

1.     (1) 정압재취득법의 원리

- 공기 흐름에서 덕트 단면적이 넓어지면 풍속이 낮아지고 동압이 감소하게 되며, 이때 동압(Pv)이 정압(Ps)으로 변환됨
- 이 정압의 회복(재취득)을 이용하여 다음 분기점에서도 충분한 정압을 유지하도록 덕트 단면을 조정하는 방식
- 정압 증가량 = 동압 감소량 원리를 적용함

2.     (2) 덕트 설계 적용 방식

- 메인 덕트에서 분기 전 풍속을 측정
- 분기 이후 덕트의 풍속을 낮추어 동압을 줄이고, 이를 정압으로 회복시키는 방향으로 설계
- 주로 대형 건물, 멀티존 시스템, 정압 유지가 중요한 설비구간에서 활용됨

3. 정압재취득법의 장점

① 풍속 균일화 및 제어 용이

- 풍속 변화가 적어 각 분기 덕트별 균일한 풍량 분배 가능
- 밸런싱 작업 최소화

② 소음 및 진동 저감

- 풍속 감소 → 마찰 소음, 공기충돌 소음 줄어듦
- 저소음 요구 공간에 유리

③ 송풍기 동력 절감

- 시스템 전반의 정압 손실을 최소화함으로써 팬 전력 절감 가능
- 고정압 제어 시스템보다 에너지 효율 우수

④ 시스템 안정성 향상

- 각 존에서 충분한 정압 유지 → 기기 성능 저하 방지
- 덕트 종단까지 균일한 성능 확보 가능

4. 선도선도 해석 (풍속/압력 흐름 해석 관점)

▷ 원리

- 풍속 감소 → 동압 감소 → 정압 회복
- 선도상에서 공기의 압력-속도 관계 곡선 해석 가능

▷ 시각 예시

- 덕트 단면 확대에 따른 정압 상승 예시
- 이전/이후 풍속 변화에 따른 압력 분포 그래프 비교

 

5. 결론

정압재취득법은 공조 덕트 설계 시 풍속과 압력의 물리적 관계를 활용한 고급 설계 기법으로, 풍량 균일성 확보와 송풍기 에너지 절감, 소음 저감 측면에서 우수한 성능을 가진다.
기술사는 이를 통해 시스템 신뢰성과 에너지 효율성을 동시에 고려한 최적의 덕트 설계를 수행할 수 있어야 한다.