전압과 정압의 관계 (Total vs Static Pressure) 및 압력 구배

일반적으로 공정 설계 및 현장 계측기(Pressure Gauge)에서 확인하는 압력은 관벽에 수직으로 작용하는 정압(Static Pressure) 이며, 시스템 내의 저항(마찰, 국부 손실)을 계산할 때도 정압의 변화를 추적한다.

 

 

 

전압과 정압의 관계 (Total vs Static Pressure) 및 압력 구배

지점별 압력의 구성 (Composition of Pressure by Point)

각 지점에서의 실제 압력 상태를 이해하기 위해서는 베르누이 방정식 (Bernoulli's Equation)의 원리를 적용한다.

• 전압 (Total Pressure, Pₜₒₜ): 유체가 가진 전체 에너지이며, 정압과 동압의 합이다. Pₜₒₜ = Pₛ + Pₔ
• 정압 (Static Pressure, Pₛ): 유체가 사방으로 밀어내는 힘으로, 덕트의 파손이나 변형에 직접적인 영향을 준다.
• 동압 (Dynamic Pressure, Pd): 유체의 흐름 속도에 의한 압력이다. (Pd = ρₐ * V² / 2)

 

 

왜 정압 (Pₛ)으로 표기하는가?

공정 보고서에서 정압을 우선적으로 사용하는 이유는 다음과 같다.

• 계측 용이성: 일반적인 압력계는 정압만을 측정한다. 동압을 측정하려면 피토관 (Pitot Tube) 같은 특수 장비가 필요하다.
• 설비 강도 설계: 덕트나 세정 탑(Scrubber)이 견뎌야 하는 구조적 부하는 정압에 의해 결정된다.
• 부압 관리: 유해 가스 누출 방지를 위해 "부압을 유지한다"고 할 때의 기준은 항상 정압이다.

 

 

송풍기 전후의 압력 변화 (Pressure Change at Blower)

송풍기(Blower)는 유체에 전압(에너지)을 공급하며, 이 과정에서 정압과 동압이 모두 상승한다.

① 흡입측 (Inlet): 가속에 필요한 동압을 확보하기 위해 정압이 크게 낮아진다 (최대 부압 형성).

② 토출측 (Outlet): 송풍기가 가한 에너지로 인해 정압과 동압이 모두 높은 상태가 된다.

③ 압력 구배 예시 (정압 기준):

• 메인 헤더 (Main Header): -300 Pa (정압)
• 송풍기 입구 (Blower Inlet): -800 Pa (정압)
• 송풍기 출구 (Blower Outlet): +2700 Pa (정압)

지점별 압력 예시는 기 포스팅한 다음의 "벤트 세정 시스템 압력 구배 분석" 링크 자료 참조

https://sec-9070.tistory.com/1732

벤트 세정 시스템 압력 구배 분석

 

 

물리량 관계식 (Physical Relationships)

만약 전압(Pₜₒₜ)을 알고 싶다면, 해당 지점의 유속(V)을 측정하여 동압을 더한다.

• 지점별 전압 산출: Pₜₒₜ = Pₛ + (ρₐ * V² / 2)

 

 

요약 (Summary)

제시된 -800 Pa이나 2700 Pa 같은 수치는 정압 (Static Pressure)이다.

만약 유속이 매우 빠른 구간(예: 25 m/s 이상)이라면 동압의 비중이 커지므로 전압과의 차이가 벌어지지만, 일반적인 벤트 시스템 유속(15~20 m/s)에서는 정압 위주로 계통을 관리한다.