DAMPER DAMPER DAMPER DAMPER DAMPER
▣ 목 차 ▣
Ⅰ. 서 론 -------- (2)
Ⅱ. 댐퍼의 구조 ---- (3)
Ⅲ. 댐퍼의 종류 ---- (4)
Ⅳ. 댐퍼의 특성 ---- (5)
Ⅴ. 댐퍼의 시험 ---- (6)
Ⅵ. 댐퍼의 선정 ---- (7)
Ⅰ. 서 론
1. 댐퍼의 국내 사용동향
국내 설비에서 사용되어 오던 댐퍼는 그 동안 단순기능 그 자체 또는 상징적 의미만을 지녀왔던 것이 사실이다. 그러나 점차 다양한 기능과 성능을 가진 댐퍼들이 개발?출시되고, 설비측면에서 요구하는 댐퍼의 사양이 다변화, 세분화되면서 상징적인 의미보다는 실질적인 기능과 성능이 많이 강조되어 지고 있다. 이를테면 사용압력, 온도, 유동유체, 사용목적 및 자동제어에 따라 사용하는 댐퍼의 재질, 두께, 형상 및 성능 등이 변화하고 이에 대응하여야 하는 것이다.
성능을 무시하던 과거의 ON-OFF 및 단순개도 고정의 사용 유형에서, 성능과 기능이 중요시되는 사용유형으로의 변화가 바로 그것이다. 이러한 변화는 설비분야의 관심사항으로 대두되는 에너지 절약, 실내공기의 품질(IAQ, Indoor Air Quality), 시공의 편리성, 각종 기능 등이 댐퍼의 분야에 그대로 적용되어지고 있다고 보아도 될 것이다.
2. 사용용어
1) 댐퍼
덕트 또는 공기조화기내에서 유동하는 유체의 양을 조절하거나 차단하는 기능을 가지며 움직이는 날개를 가진 기구의 총칭이며 유체의 유동방향을 바꾸어 주는 부가적 기능을 가진 것도 있다.
2) 총면적(Gross Area, Face Area)
댐퍼의 Frame내부 면적을 말하며 이 때는 날개에 의하여 차단되는 유로의 면적, 즉 날개의 투영면적을 포함한다.
3) 자유면적(Free Area)
댐퍼의 내부면적중 실제로 유체가 통과할 수 있는 면적으로 댐퍼의 총면적에서 날개, 중간보강(Intermediate Jamb), Jamb Seal 및 바람막이 등의 투영면적을 제외한 면적을 말한다.
4) 압력강하(Pressure Drop)
덕트의 입구와 출구사이에서 발생하는 압력손실(정압손실)을 말하며 이는 덕트중에 설치된 댐퍼에 의하여 유로에 흐르는 유체가 저항을 받는 것을 의미한다. 일반적으로 댐퍼의 날개가 전개시(Fully Open)에 발생하는 압력강하는 0.1~2mmAq정도로 작으나 덕트의 중간에 설치되는 댐퍼들은 대부분 압력조정(Pressure Balancing)의 기능을 가지고 있으므로 Full Open상태에서 운전되지 않는다는 것을 고려하여야 한다. 따라서 Fan의 설계시에 계산하는 덕트의 저항에서는 2~3mmAq의 저항이 있다고 보고 이를 감안하여야 한다.
5) 토오크(Torque)
댐퍼의 날개를 구동시키는데 필요한 회전모멘트를 말하며 이 것의 크기에 의하여 댐퍼모터(Damper Motor, Damper Actuator)의 크기가 정하여 진다. 토오크에 영향을 주는 인자는 날개를 움직이는 축과 Frame사이의 마찰력, 링크의 상호 마찰력 및 날개와 Frame 사이에서 발생하는 마찰력이 있으며 특히 축과 Frame사이에서 발생하는 회전마찰력은 날개가 닫히면 닫힐수록 댐퍼의 전후에 발생하는 차압이 증가하게 되어 힘을 가하게 되므로 마찰력이 증가하게 된다. 이를 줄이기 위하여 베어링(주로 부싱)을 설치하며 특수한 경우에는 각 축에 Ball Bearing을 설치하는 경우도 있다.
주축과 핸들판은 마찰저항의 발생이 매우 미미하므로 주축에만 베어링을 설치하는 것은 사실상 의미가 없다고 보아야 한다. 베어링을 전체의 축에 장착하여 토오크를 줄이려는 시도는 기류에 베어링이 노출되어 향후 문제가 발생할 소지를 내포하고 있고, 최근 출시되고 있는 댐퍼 Actuator들이 일정 크기 이상의 댐퍼를 충분히 구동시킬 수 있는 정도의 토오크를 가지고 있으므로 신중히 검토할 필요가 있다.
또한 댐퍼의 토오크는 단순히 면적이란 인자에만 의존하지 않으므로 제조업체의 데이터를 참고하여 Actuator의 회전력을 선정하는 것이 옳다.
Torque의 단위는 주로 [N.m] 또는 [Kg.cm]가 많이 사용되어지고 있다.
여기서 1 [N.m] ≒ 10[Kg.cm]이며 1뉴톤의 힘이 1m의 힘의 팔에 가해질 때의 회전력을 말한다.
6) 누설율(Air Leak Rate)
댐퍼에서의 누설량은 댐퍼전후 차압에 의하여 달라지게 되며 일정차압하에서 단위면적당 단위시간에 누설되는 공기의 양으로 나타낸다. 댐퍼의 누설량은 똑같은 면적의 댐퍼라고 하더라도 날개의 개수가 많을수록(날개의 폭이 작을수록) 날개를 길이 방향으로 많이 분할할수록 틈새가 많이 발생하므로 증가하게 된다.
일반적으로 댐퍼의 제작시방에서 표시하는 “누설률 0%”라는 표현은 정확한 표현이 아니라고 할 수 있다.
만일 이러한 표현을 사용하려면 댐퍼의 통과유속을 정하여 줌으로써 통과풍량을 계산할 수 있도록 하여 주고 댐퍼가 Fully Closed된 상태에서는 시스템의 압력이 댐퍼에 어느정도로 가해지는지를 정하여 주는 것이 옳다고 하겠다.
Ⅱ. 댐퍼의 구조
1. 댐퍼의 구조
1)Air Tight Damper
2) Back Draft Damper
2. 댐퍼의 부품별 기능
1) 외곽프레임(External Frame)
댐퍼의 형태를 유지시키는 부품으로 강도 및 덕트와의 연결을 위하여 대부분 ?자형상 또는 이를 약간 변형한 형태을 이루고 있다.
2) 중간보강(Internal Frame or Support Frame)
날개의 강도 및 재질에 따라 다소 차이는 있으나 날개의 길이가 길어지면 비틀림(Twisting)이 발생하여 이웃 날개간에 공간이 발생하고 이로 인하여 누설이 많아 지게 되는데 이를 방지하고 댐퍼 전체의 강도를 보강하기 위하여 길이 방향의 날개를 분할하고 분할된 지점에 보강용 Frame을 설치하게 되는데 이를 말한다.
3) Jamb Seal
외곽플임(External Frame)중 날개의 방향과 직각을 이루고 있는 Frame을 기둥(Jamb)이라고 하며 누설방지를 위하여 여기에 탄성이 있는 플라스틱, 스테인레스강판을 부착하여 날개와 기둥간에 있는 틈새를 막는데 이판을 말한다.
4) 날개(Blade)
유체의 양을 조절하거나 폐쇄시키기 위하여는 유로의 면적을 조절하여야 하는데 이를 위하여는 공기통과 면적을 조절할 수 있는 부분이 필요하다. 이렇게 좌우로 회진하는 부분을 날개라고 한다.
5) Blade Seal
서로 이웃하는 날개사이에서 발생하는 누설을 줄이거나 방지하기 위하여 날개의 끝에 팩킹을 끼우는데 이를 말한다. 팩킹의 재료는 특수 플라스틱, 고무 또는 실리콘이 사용된다.
6) 축(Shaft)
날개와 연결되어 Frame의 Hole에 끼워지며 이를 중심으로 날개가 회전된다.
☞ Jack Shaft : 댐퍼의 길이가 축방향으로 길거나 높이 방향으로 높을 경우 구동부가 2개 이상으로 나누어질 수 있다. 이러한 사례는 댐퍼가 길이 방향으로 길 때 많이 발생하는데 이는 길이방향으로 날개의 갯수가 많으면 중간에 축으로 연결하는 개소가 많아지고 날개에 휨이 발생하여 동력전달에 공차가 발생하게 되어 처음의 날개와 말단의 날개가 개도의 차이가 나게 되며 누설량이 많아지게 되므로 이를 방지할 필요가 있다. 따라서 동력전달의 공차를 줄이기 위하여 댐퍼에 사용되는 것보다 굵은 봉이나 파이프를 이용하여 한쪽 주축에서 다른 쪽의 주축으로 동력을 전달하는 기구를 만들어 사용하게 되는데 이를 말한다.
7) Handle
댐퍼를 수동으로 개폐할 때 사용하는 손잡이를 말한다.
8) Handle Plate
핸들을 고정하거나 댐퍼 날개의 개도를 확인하기 위하여 개도표시기를 부착하는 판을 말한다.
9) Flange
외곽 Frame과 덕트 또는 공조기가 마주치는 면을 말하며 공조기에 부착되는 사례처럼 진동전달방지용 Canvas를설치하는 경우는 외곽 프레임의 면과 폭이 같은 상대 플랜지를 사용하여 이 사이에 캔버스를 끼우고 조립하게 된다.
10) Corner Piece
댐퍼의 Frame을 서로 고정하는 방법에는 용접을 하는 방법과 ㄱ자 모양의 부품을 만들어 끼우고 인접 프레임과 압착, 용접 또는 Bolting하게 되는데 이 ㄱ자모양의 부품을 말한다.
11) 바람막이(Blank-off Plate)
댐퍼유로에 댐퍼의 날개를 상하로 배열하여도 날개의 폭이 전체면적을 다 덮을 수 없는 경우가 발생한다. 이 때는 폭이 다른 날개를 상단 또는 하단에 끼움으로써 이를 처리할 수 있으나 부득이한 경우는 상단부 또는 하단부에 맹판(Blind Plate)으로 막게 되는데 이를 말한다.
12) Stopper
댐퍼의 날개가 더 이상 돌아가지 않도록 상하단 프레임에 맹판(Air Tight Damper의 경우는 날개 Seal과 같은 Seal)을 끼우게 되는데 이를 말한다.
Ⅲ. 댐퍼의 종류
1. 재질에 의한 분류
1) 철댐퍼
냉간압연강판 또는 아연도강판을 사용하여 프레임 및 날개 등을 제작하는 댐퍼를 말한다.
2) 알루미늄 댐퍼
댐퍼의 날개 및 Frame 등 주요부품은 일정형상으로 압출한 알루미늄을 사용하여 제작된 댐퍼이며 축이나 링크(또는 기어)의 경우는 다른 재질(플라스틱, STS 등)을 이용하여 제작된다.
3) Stainless Steel Damper
거의 모든 부품이 스테인레스 재질을 이용하여 제작되며 주로 부식성이 강하거나 화학제품을 취급하는 설비에서 많이 사용된다.
2. 사용압력 및 구조에 의한 분류
1) 일반용도의 댐퍼(Light weight Damper)
주로 보건용 공조시스템의 덕트나 공조기에 부착하는 댐퍼들이 이에 해당되며 주로 알루미늄 또는 1.6~2.3t 정도의 철판을 이용하여 제작된다.
2) 중구조 댐퍼(Heavy Duty Damper)
지하철용, 터널용, 원전용 등과 같이 주로 산업용 댐퍼들이 이에 해당되며 무게가 무겁고 고압력 또는 충격에서도 기능을 잃지 않도록 제작된 댐퍼를 말한다.
3. 날개의 회전방향에 의한 분류
1) 평행익형 댐퍼
서로 이웃하는 날개가 같은 방향으로 회전하는 댐퍼를 말한다.
2) 대향익형 댐퍼
서로 이웃하는 날개가 반대방향으로 회전하는 댐퍼이며 대부분의 링크 구동 댐퍼와 전량의 기어구동형 댐퍼가 이에 해당한다.
3) 혼합형 댐퍼
정풍량 댐퍼처럼 평행형과 대향형 날개가 섞여 있는 댐퍼를 말한다.
4) 슬라이드형 댐퍼
미닫이문처럼 날개가 가이드를 따라 개폐되는 경우의 댐퍼를 말한다.
☞ Curtain Damper : 주로 방화댐퍼에 사용되며 날개가 접힐 수 있는 구조로 되어 있으며 접혀있을 때는 Locking되어 있다가 퓨즈나 기타의 신호에 의하여 Unlocking하여 스프링 또는 중력에 의하여 댐퍼를 폐쇄하는 댐퍼를 말한다.
4. 유로의 형상에 의한 분류
1) 원형 댐퍼
유로가 원형이며 작은 댐퍼에 주로 사용된다. 주로 한 개의 날개로 이루어져 있기 때문에 Butterfly 댐퍼라고 말한다. 대형 댐퍼의 경우는 여러개의 날개를 조합하여야 한다.
2) 사각형 댐퍼
가장 일반적을 사용되는 댐퍼이다.
3) Oval Damper
유로가 타원형을 이루고 있는 댐퍼를 말한다.
그림 [ 3.5 ] 원형 방화댐퍼 그림 [ 3.6 ] 사각 방화댐퍼 그림 [ 3.7 ] Oval 방화댐퍼
5. 사용목적에 의한 분류
1) 일반댐퍼(Volume Control Damper)
주로 유량의 조절이나 폐쇄용으로 사용되며 가장 널리 사용되는 댐퍼이다.
사용되는 재질은 냉간압연강판, 아연도 강판 또는 알루미늄이 일반적이다.
2) 발란싱 댐퍼(Balancing Damper)
일반댐퍼와 동일하나 덕트의 여러 분지관에 설치되어 압력을 강하시킴으로써 지표경로 (Index Circuit)상의 최말단 취출/흡입구와 기타 분지관에 있는 취출/흡입구에서의 정압이 유사하도록 압력을 조정하여 각 취출/흡입구에서 흡토출 풍량이 일정하도록 하는데 사용된다. 이 때 댐퍼의 날개는 조정된 상태에서 고정되며 특별한 경우가 발생하지 않는 한 그 대로 사용되게 되므로 TAB를 할 때 이외에는 조절하지 않는다.
3) 저누설 댐퍼(Air Tight Damper, Low Leakage Damper)
Volume Control Damper의 일종으로 완전폐쇄시 댐퍼를 통한 유체의 흐름이 적도록 설계되어 에너지손실 감소, 코일 등의 동파방지 등의 목적으로 사용되며 따라서 공조기의 OA Damper에 주로 사용되는 추세이다.
4) 정풍량댐퍼(일정풍량댐퍼, 비례제어 댐퍼, Linear Volume Control Damper)
에너지절약 및 공정상의 이유로 어느 시스템에서는 결정된 유량의 공기 또는 Gas만 흘러야할 필요가 있다.
이를 제어하는 방법으로는 여러 가지 방법이 동원되는데 그 종류는 다음과 같다. 그러나 센서에 의한 방법이 아닌 경우의 비례제어 댐퍼는 댐퍼가 조절될 때마다 댐퍼입구의 정압조건이 달라지므로 정확한 비례제어 특성을 기대하기는 어렵다.
(1) 댐퍼모터와 유량감지 Sensor를 이용하는 방법
Controller에서 필요한 풍량을 Setting하고 Sensor에서 유량을 감지하여 Feedback시켜 원하는 풍량이 흐르는지 확인하는 형태로 일정한 풍량을 보내는 댐퍼이며 풍량제어방식은 CAV 시스템과 유사하다. 물론 Pressure Independent형 제어가 사용되어지고 있다.
(2) 댐퍼에서 저항을 많이 주는 방법
① 유로에 Blank-off Plate로 유로를 막고 댐퍼에서의 통과유속을 증가시킨다. 이 때 댐퍼에서의 정압손실이 커지게 되므로 개도에 따라 유량이 선형비례에 근사하게 조절된다. 그러나 댐퍼에서의 압력손실이 커지게 되므로 Fan의 동력이 커지고 소음이 많이 발생한다.
② 폭이 작고 두꺼운 날개를 많이 단다.
댐퍼 날개의 개수가 많으므로 날개에 의해 막히는 면적이 커제게 되어 위의 ①과 같은 현상이 일어나나 동력 손실은 와류가 적은 만큼 작아지게 된다. 현재 국내에서는 일반형 및 저누설댐퍼의 경우에는 150mm폭의 날개가 많이 사용되어지고 정풍량댐퍼에서는 100mm 및 70mm폭의 날개가 많이 사용되어지고 있다.
③ 평행형 날개와 대향형 날개를 섞어 비례제어 특성을 유도한다.
평행형 날개의 댐퍼는 개도가 작은 상태에서도 많은 풍량이 통과하고 대향형 날개의 경우는 이와 반대적인 현상이 나타나므로 이를 적절히 혼합하면 선형비례의 특성이 나타날 수 있다. 따라서 국내에서 사용되는 비례제어 댐퍼는 이 방법과 폭이 작은 날개를 동시에 사용하므로써 정압손실을 유도하는 방법이 많이 이용하고 있다.
④ 날개의 개도를 조정하는 구동장치를 특수하게 만드는 방법
평행형 또는 대향형 댐퍼를 이용하되 핸들의 회전각도와 날개의 회전각도를 다르게 하여 비례제어특성이 나타나도록 제작된 경우이며 이 경우 링크가 복잡하여지고 제작이 어려우며 가격이 비싸지므로 거의 이용되지 않고 있다.
5) 역풍방지 댐퍼(Back Draft Damper, Shutter, Check Damper)
하나의 Casing안에서 여러개의 Fan이 병렬로 운전되고 있으며 하나의 토출 챰바로 토출하고 있을때 이 중에는 Stand-by Fan과 같이 정지되어 있는 Fan이 있을 수 있는데 이 경우 Fan의 내부를 통하여 기류가 역류하게 된다. 기류의 역류가 발생하게 되면 공기가 Short Circuit로 재순환되므로 에너지적으로 손실이 발생함은 물론 Fan Rotor가 거꾸로 회전하고 있으므로 재기동할 때 기동토오크가 커져 축 또는 전기적인 문제가 발생할 수 있다.
이와 같은 역류현상을 방지하기 위하여 기류의 중간에 설치하는 댐퍼를 말한다.
이 경우 역압이 발생할 때 역류를 방지하는 것이 우선이면 Check Damper라고 하며 양압이 걸린 실내처럼 일정 압력이상의 압력이 걸리면 유체가 도피할 수 있도록 하는 기능이 우선이면 릴리프 댐퍼(Pressure Relief Damper)라고 한다.
6) Shut-off Damper
배기 Fan의 토출구에 부착되어 있는 댐퍼는 단순히 개방과 폐쇄의 기능만을 유지하는데 Fan이 운전되면 열리고 정지하면 닫힌다. 이러한 댐퍼를 Shut-off Damper라고 한다.
7) 방화 댐퍼(Fire Damper)
화재가 발생하게 되면 방화벽을 통과하는 닥트 등을 통하여 유독가스 및 화염이 순식간에 이동하며 한 쪽 구역에서 발생한 화재의 영향이 다른 구역으로 영향을 미치게 된다. 이 중 화염에 의한 피해를 방지할 목적으로 불길을 차단하기 위하여 설치되는 댐퍼를 방화댐퍼라고 한다. 방화댐퍼는 주로 온도퓨즈 또는 전기신호에 의하여 스프링, 전기 및 중력의 힘에 의하여 작동된다.
닫히는 형태는 일반 댐퍼(Volume Control Damper)와 같이 날개가 회전하는 형태 및 슬라이딩셔터(Curtain) 처럼 닫히는 형태 등이 일반적이다.
외국의 사례를 보면 보통 화염에서 견딜 수 있는 시간에 의하여 1.5시간용 및 3시간용으로 구분하며 Leak율도 제한을 하게 된다.
☞ 1.5 hour Rating Fire Damper : 벽, 바닥 및 칸막이에 설치되어 최초 화재발생후 1.5시간이상 3시간미만 동안 견딜 수 있는 방화댐퍼
☞ 3 hour Rating Fire Damper : 벽, 바닥 및 칸막이에 설치되어 최초 화재발생후 3시간이상 견딜 수 있는 방화댐퍼
또한 화재가 발생하면 이를 감지하여 Fan이 정지하고 댐퍼는 닫히는 형태의 방화시스템을 Static Fire(Smoke) Control이라고 하며 이 때 사용되는 방화댐퍼를 Static Rated Fire Damper라고 한다.
여기에 자동제어를 가미하여 화재지역의 급기 댐퍼와 화재발생 이외 지역의 배기 댐퍼는 폐쇄 하고, 화재지역의 배기 댐퍼와 화재발생 이외 지역의 급기 댐퍼는 열어 사람이 대피하는 동안에 질식 등을 방지할 수 있도록 제어하는 방화 시스템은 Dynamic Fire(Smoke) Control이라고 한다.
여기에 사용되는 방화댐퍼는 Dynamic Rated Fire Damper라고 불리운다.
8) 방연 댐퍼(Smoke Damper)
화재발생시에는 화염에 의한 인명피해보다 유독가스나 연기에 질식되어 발생하는 인명피해가 더 많으며 가스의 이동 속도는 화염보다 더빠르므로 가스의 이동을 차단하고 이를 배연하는 시스템이 반드시 필용하다.
여기서는 화염에 충분히 견딜 수 있는 강도와 가스이 유동을 차단하기 위한 밀폐성이 보장되어야 한다.
Dynamic Fire(Smoke) Control System에서는 일정 시간동안 제어를 할 수 있는 자동제어 계통의 화염에 대한 내성도 필요하다.
UL의 기준에 의하면 Leakage는 보통 4단계로 나뉘며 이 중 Class Ⅱ 이상의 성능을 가지는 댐퍼를 사용하여야 하는 것으로 추천되고 있다.
배연(제연)댐퍼도 방연댐퍼의 일종이며 화재의 제어후 배연할 목적으로 사용된다.
댐퍼전후 차압별 누설율[cfm/sq. ft]
등 급
1" W.G. 4" W. G 8" W.G
Class Ⅰ 4 8 11
Class Ⅱ 10 20 28
Class Ⅲ 40 80 112
Class Ⅳ 60 120 168
도표 [ 3.1 ] 배연댐퍼의 UL누설등급
9) 방화방연 댐퍼(Fire & Smoke Damper)
방화 댐퍼와 방연댐퍼를 혼합한 형태의 댐퍼를 말하며 최근에는 이 방화방연댐퍼를 사용하는 추세이다.
10) 동파방지 댐퍼
실제로 동파를 방지할 수 있는 기능은 가지고 있지 않으나 하나의 프레임에 저누설댐퍼(Air Tight Damoer)의 날개를 이중으로 배열하여 누설율을 더 줄이고 날개사이에 중간층을 둠으로써 외부공기의 냉기전달 속도를 둔화 시키는 댐퍼를 편의상 이렇게 부른다.
코일의 동파방지를 위하여 보통은 동파방지히터를 공조기에 내장하거나 온수 또는 스팀을 계속 순환시키는 방법이 이용되고 있다.
11) IAQ 댐퍼
댐퍼 자체의 기능이나 형상을 나타내는 표현은 아니다. 실내공기의 오염된 상태(주로 이산화탄소의 농도)를 측정하여 오염이 되면 외기를 더 도입하도록 외기댐퍼의 개도를 늘리고 일정농도 이하의 오염하에서는 외기도입을 줄임으로써 에너지 절약을 유도하는 컨트롤을 갖춘 댐퍼를 일컫는다.
6. 사용장소에 따른 분류
1) 일반공조용 댐퍼
① 덕트용 댐퍼 : 덕트의 중간에 부착되는 댐퍼
② 공조기용 댐퍼 : 공조기에 부착되는 댐퍼
2) 지하철용 댐퍼
지하철역사 또는 급배기에 사용되는 댐퍼이며 열차풍에 의한 압력이 크고 기류의 방향이 급격히 변화하므로 중구조형(Heavy Duty) 댐퍼가 사용된다.
3) 터널용 댐퍼
터널의 환기설비에 이용되는 댐퍼로 중구조형이다.
4) 원전용 댐퍼
원자력 발전설비의 급배기에 이용되는 댐퍼로 사고시를 대비하여 용접 및 성능이 확실히 보장 되어야 한는 중구조형 댐퍼이다.
5) 팬용 댐퍼
① 팬 토출 댐퍼
팬의 토출구에는 댐퍼를 장착하는 경우가 드므나 특별한 이유가 있는 경우에는 Volume Control 댐퍼나 역풍방지 댐퍼(Back Draft Damper)를 설치하기도 한다.
② Inlet Vane Damper
Fan의 흡입유량을 조절하기 위하여 흡입구에 설치하는 댐퍼로 실린더형 및 Cone형의 방사형 댐퍼가 주로 사용 된다.
그림 [ 3.18 ] 실린더형 Inlet Vane Damper 그림 [ 3.19 ] Cone형 Inlet Vane Damper
7. 자동제어 유무에 의한 분류
1) 수동 댐퍼(Manual Operating Damper)
댐퍼의 날개를 수동 핸들을 이용하여 개폐하며 일정 개도 상태에서 고정하기 위하여는 여러 가지
형상의 lock 장치를 이용한다.
2) 자동 댐퍼(Automatic Control Damper)
실내의 온도나 중앙감시반에서의 지시 또는 실내의 오염감지 센서 등에 의하여 Controller에 신호를 보내고 컨트롤러에서는 다시 댐퍼에 부착되어 있는 댐퍼 Actuator로 신호를 보내어 댐퍼의 개도를 조절하는 댐퍼를 말한다.
Acutator에는 공압식과 전기식이 있으며 공압식에서는 주로 피스톤이, 전기식에서는 주로 모터가 사용된다.
그림 [ 3.20 ] Electrical Actuator 그림 [ 3.21 ] Pneumatic Actuator
8. 구동 방법에 의한 댐퍼
1) 링크구동 댐퍼(Link Drive Damper)
막대형 링크를 이용하여 핸들에 부착된 주축에서 전달하는 동력을 종동축에 전달하는 방법으로, 제작방법이 간단하고 값이 싸므로 가장 널리 이용된다. 완전개방시 또는 완전폐쇄시 링크의 동력전달이 엇각에서 이루어 지고, 각 링크간의 연결은 핀 또는 리벳을 사용하므로 마찰이 발생하여 힘의 전달면에서는 토오크가 커지게 된다.
만일 마찰저항을 줄이기 위하여 핀 또는 리벳을 헐겁게 고정하면 동력전달에 공차가 발생하여 날개사이에 틈새가 발생하거나 대향형날개의 경우는 날개끼리 서로 싸워 개폐가 되지 않는 경우도 발생한다.
2) 기어구동 댐퍼(Gear Drive Damper)
날개의 각 축에 기어를 끼우고 기어의 톱니에 의하여 동력을 전달하는 댐퍼로 약 5년전부터 유럽에서 많이 사용되어오고 있으며 우리나라에서도 개발이 완료되어 출시되고 있다.
기어형 댐퍼의 장점은 날개의 폭만큼 힘의 팔이 모두 동일하여 구동 토오크가 작아지므로 댐퍼를 원활히 구동시킬 수 있다는데 있다.
9. 설치방법에 의한 분류
1) 수평설치형
날개가 지면과 수평으로 설치되는 댐퍼로 가장 일반적인 설치 방법이다.
2) 수직 설치형
댐퍼의 날개가 지면과 수직으로 설치되며 Jamb Seal을 사용하는 Air Tight Damper에서는 Seal이
눌려 누설율이 많아질 수 있다.
10. 날개의 형상에 의한 분류
1) Airfoil형날개 댐퍼
소음발생이 적고 와류손실이 적으므로 점차 이러한 날개를 많이 사용하고 있다.
최근에는 압출성이 좋은 알루미늄을 이용한 댐퍼가 많이 사용되고 있으므로 주로 이러한 형상의
댐퍼가 많이 사용된다.
2) Vee형날개 댐퍼
과거의 일반댐퍼나 방화댐퍼에서 많이 사용하던 방법이며 중구조형 댐퍼에서는 현재도 많이
사용하고 있다.
3) 삼각형 날개 댐퍼
삼각형의 형상을 가진 날개를 사용하며 날개의 축은 삼각형의 한쪽 꼭지점에 설치하여 2개의
기류를 혼합 또는 하나만의 기류를 선택하는 곳에 사용되며 유럽의 일부 Fan Coil Unit에서
사용되고 있다.
4) 평판형 날개(Flat Blade) 댐퍼
보통 평판을 이용하여 날개를 만들며 축의 위치에는 Pivot를 준다.
날개의 양끝단에도 Pivot를 주기도 한다.
Vee형과 같이 일반형 철댐퍼에서 많이 사용하고 있는 형태이다.
Ⅳ. 댐퍼의 특성
지면관계상 모든 댐퍼에 대한 특성을 다루기는 한계가 있으므로 우리의 주위에서 가장 많이 사용되는 일반적인 댐퍼의 특성만을 언급하기로 하며 데이터도 일반화되지 않은 관계로 일부 회사의 제품에 대한 데이터를 인용하기로 한다.
1. 개도(각도)에 따른 통과유량
1) 평행익형 댐퍼
날개가 조금만 열려도 많은 유량이 흐르게 되므로 제어성이 나쁘고 선형비례제어의 특성을 얻으려면 시스템 전체의 압력손실 대비 Full Open 댐퍼에서의 압력손실이 약 30%정도 이상이어야 한다.
[ Curve 2와 3은 SYSTEM 총압력손실중 댐퍼에서의 압력손실이 50% 및 30%인 경우입니다 ]
α는 댐퍼 크기를 임의의 비율로 나타낸 값입니다.(이 값이 클수록 큰 댐퍼입니다.)
ASHRAE JOURNAL JUNE 1987에서 발췌한 것임.
2) 대향익형 댐퍼
평행익형 댐퍼보다는 제어성이 좋다. 시스템 전체의 압력손실 대비 Full Open 댐퍼에서의 압력손실이 약 10%정도 이상이어도 비례제어 특성이 약간씩 나타난다.
[ Curve 10은 SYSTEM 총압력손실중 댐퍼에서의 압력손실이 10%인 경우입니다 ]
α는 댐퍼 크기를 임의의 비율로 나타낸 값입니다.(이 값이 클수록 큰 댐퍼입니다.)
ASHRAE JOURNAL JUNE 1987에서 발췌한 것임.
2. 댐퍼 전후의 압력손실
댐퍼를 통과하는 유체의 댐퍼에서의 압력손실은 Fan의 정압을 선정하는데 필요한 인자이다.
그러나 댐퍼는 항시 완전히 열린 상태에서 사용되는 것이 아니고 지표경로에는 주로 댐퍼가 달려있지 않는 경우가 많으므로 이를 감안하여 한다.
1) Airfoil날개를 가진 Air-Tight 댐퍼의 경우
① 150mm 날개의 경우
② 100mm 날개의 경우
③ 70mm 날개의 경우
2) Back Draft Damper의 경우
3. 댐퍼 전후의 누설율
앞에서도 설명한 바와 같이 댐퍼의 누설은 용도에 따라서는 중요한 의미를 지닐 수 있다.
누설량을 표현하는데는 반드시 댐퍼의 전후에 걸리는 차압이 제시되어야 한다.
일반적으로 누설량이 문제가 되지 않는 부분에 Volume Control 댐퍼를 사용하고 있으므로 일반댐퍼의 누설율을 언급하는 것은 의미가 없다. 누설이 적어야 되는 곳에서는 Air-Tight 댐퍼를 적용하므로 여기서는 Air-Tight 댐퍼의 누설량에 대하여만 언급 하기로 한다.
1) Airfoil날개를 가진 Air-Tight 댐퍼의 경우
① 150mm 날개의 경우
② 100mm 날개의 경우
③ 70mm 날개의 경우
2) 150mm 일반댐퍼의 경우
전후압력차[mmAq] 2.5 5.0 7.5 10 15 20 25
누설량[CMH/㎡] 235 335 430 505 645 775 860
도표 [ 4.2 ] 150mm 날개를 가진 일반댐퍼의 누설량
3) Back Draft Damper의 경우
4. 댐퍼에서 발생하는 소음
댐퍼에서 발생하는 소음은 통과 면풍속, Blade의 형상, 댐퍼에 가해지는 압력 및 유체의 유동특성에 따라 변하며 최근에는 실내의 쾌적도를 중요시 하는 경향이 많으므로 간과할 수 없는 부분이라고 하겠다.
보통 소음은 댐퍼를 통과하여 토출구나 흡입구에서 직접 들을 수 있는 토출소음과 유로 밖으로 전달되어 나오는 확산소음으로 구분되며 일반적으로 NC나 RC의 소음치로 표현한다.
댐퍼가 설치되는 장소와 발생소음이 적다는 이유로 아직까지는 댐퍼의 발생소음에 대한 인식과 필요성이 많지는 않으므로 여기에 대한 자료는 많지 않으나 일반적인 사례를 한 개만 소개하기로 한다.
정확한 데이터는 각 메이커마다 다를 수 있으므로 사용하고자 하는 제품의 제조사에 문의하는 것이 정확하다.
댐퍼에서의 면풍속 Airfoil형 날개 Triple Vee형 날개
5m/sec NC17~20 NC28~32
10m/sec NC30~35 NC40~50
15m/sec NC40~50 NC50~60
도표 [ 4.2 ] 댐퍼에서의 발생소음
Ⅴ. 댐퍼의 시험
Volume Control Damper의 시험은 주로 AMCA Standard 500-98 “Methods for Louvers, Dampers and Shutters"에 의하여 시험되고 있으며 주로 일반환기용 및 공조용으로 사용되는 루버, 댐퍼 및 셔터에 대한 시험방법을 제시하고 있다.
여기서는 댐퍼시험의 종류를 간단히 나열하는 정도만 소개하고자 한다.
1. 시험시 주변온도
50℉~104℉사이
2. 시험시 풍량측정장치의 사용조건
⊙ Pitot-Static Tube를 사용할 경우 : 측정면에서의 풍속이 1250fpm이상일 것
⊙ 노즐을 사용할 경우 : 노즐 전후 차압이 최소 0.1 inch W.G. 이상일 것
3. 댐퍼 시험의 종류
1) 풍량 vs 압력강하 시험
측정범위의 풍량을 여러 등분하여 변화시켜가면서 최소 5회이상 측정하여야 하며 제시된 시험설비의 규격하에서 풍량별 압력강하를 읽는다.
2) 누설시험
측정범위의 압력을 여러 등분하여 변화시켜가면서 최소 5회이상 누설량을 측정하여 결과자료로 이용하여야 한다.
3) 토오크 시험
댐퍼의 구동 토오크는 댐퍼를 열 때와 닫을 때 각각 다를 수 있으며 댐퍼에 가해지는 압력에 따라서도 달라질 수 있다. 따라서 압력이 가해지지 않은 상태 및 압력이 가해지는 상태에서 각각 시험하여 이를 시험결과로 활용하여야 한다.
4) 최소작동압력 시험
Back Draft Damper의 경우에는 풍압이 높은 경우도 있으나 미압에서 작동하는 댐퍼도 있다. 초기의 최소작동 압력은 풍압이 높은 댐퍼의 경우 댐퍼전후의 압력강하와 커다란 상관관계는 없으나 풍압이 낮은 경우는 이 압력이 바로 댐퍼이 압력강하라고 말할 수 있다. 또한 Relief Damper댐퍼의 기능으로 사용되는 경우에는 설정압력에서 반드시 작동을 하여야 하므로 이 시험은 중요한 의미를 가진다고 보여진다.
참바 또는 덕트에 미압부터 차례로 압력을 가한후 댐퍼의 날개가 열리는 현상 및 개도를 기록한다.
5) 내압시험(강도시험)
댐퍼가 닫혀 있을 때 압력이 가해져 일정압력이 댐퍼는 변형을 일으키게 되는데 주로 날개에서 휨이 일어난다. 휨이 다시 복원되지 않는 정도의 압력에서는 댐퍼의 기능이 살실되게 된다. 휨이 발생하면 누설량이 증가하게 되므로 사용되는 용도에 따라 압력에 대한 충분한 rkdhe를 유지하여야 한다.
댐퍼를 완전히 닫은 상태에서 압력을 점차 증가시키면서 그 압력에서의 날개의 휨을 측정한다.
6) 날개의 회전각도별 풍량 측정
정풍량 댐퍼를 시험하는 경우 댐퍼의 입구압력을 일정하게 유지하면서 날개의 회전각도별 통과풍량을 측정한다.
4. 댐퍼의 시험설비 규격(AMCA Standard 500-89 기준)
1) 댐퍼가 유로의 입구에 설치된 경우
2) 댐퍼가 유로의 말단에 설치된 경우
3) 댐퍼가 유로의 중간에 설치된 경우
4) Inlet Chamber의 경우
그림 [ 5.5 ] Inlet Chamber의 시험장치 규격
5) Discharge Chamber의 경우
그림 [ 5.6 ] Outlet Chamber의 시험장치 규격
Ⅵ. 댐퍼의 선정
댐퍼의 크기는 덕트의 크기와 같이 결정되는 것이 여러 가지 측면에서 유리하다.
우선 덕트의 축소 및 확대에 의한 압력손실과 와류손실의 발생을 줄이는 효과가 있고 닥트의 제작 및 설치공사상에도 작업이 간단하여 지기 때문이다.
다음과 같은 사항을 고려하여 댐퍼를 선정한다.
1. 통과하는 유체
공기, 가스, 산성, 알칼리성 등에 따라 부식성이 다르고 밀폐성도 고려되어야 하므로 이를 고려하여야 한다.
2. 유체의 통과 면풍속
일반적으로 닥트와 같은 규격 또는 4 ~8m/sec정도의 풍속으로 선정한다.
3. 설치장소
실내, 실외, 부식성, 바닷가 등에 따라 재질 등이 달라져야 한다.
4. 사용압력
100mmAq이하, 200mmAq이하, 300mmAq이하, 그 이상 등에 따라 사용재질 및 재질의 두께가 달라진다.
5. 사용온도
120℃이하, 200℃이하 그 이상 등의 온도에 따라 재질 및 팩킹의 재료가 달라진다.
6. 핸들의 개수
일반적으로 2.5㎡ 정도의 규격에 맞는 댐퍼 Actuator가 출시되고 있으므로 그 이상의 크기에서는 두 개 이상으로 분리한다.
7. 사용용도
방화 또는 방연용인가? 단순한 Volume Control용인가? 누설이 적은 댐퍼이어야 하는가? 혹은 유체를 고기밀하여 밸브처럼 완전차단하여야 하는가? 주위의 장비와 품질의 격은 상응하는가? 등을 고려하여야 한다.
8. 구동방법
자동으로 제어를 하는 경우는 Actuator를 장착할 수 있도록 주축의 인출 길이가 길어져야 하는데 전기식의 경우 70mm 정도, 공압식 Actuator인 경우는 130mm 정도를 인출하여야 한다.
또한 워엄기어 등에 의한 구동도 자주 사용되고 있으므로 이를 고려할 수도 있다.
이 경우는 수동핸들의 공급은 필요치 않다.
9. 플렌지부착 여부
덕트에 취부되는 경우는 상태플렌지가 필요치 아니하고 공조기에 설치되는 경우는 공조기 에서의 진동이 덕트로 전달되는 것을 방지하기 위하여 캔버스 이음을 하는 경우가 많으므로 상대플렌지 부착여부를 확인하여야 한다.
10. 플렌지의 폭과 취부방법
덕트의 플렌지와 댐퍼의 플렌지이 폭이 다를 수 있으므로 맞는 규격을 사용하거나 부득이한 경우는 취부방법을 고려하여야 한다.
§참 고 문 헌 §
1. ASHRAE Handbook
2. AMCA Standard
3. Damper Maker 기술자료 및 Catalogue
(1) (주)동양공조 기술자료 및 Catalogue
(2) Greenheck Catalogue
? (3) Ruskin Catalogue
(4) Actionair Catalogue
(5) クリフ Catalogue
♨출처 ~~~고집쟁이 돌쇠(blog.naver.com/clearshadow/30026879016)