무동력 Ventilator (루프 팬)의 풍량 산정

위험물 제조소 및 저장소의 환기 설비는 위험물안전관리법에 따라 엄격한 설치 기준을 따른다. 지붕에 설치하는 무동력 Ventilator (루프 팬)의 풍량 산정 기준은 다음과 같다.

 

 

 

 

무동력 Ventilator (루프 팬)의 풍량 산정

환기설비 (자연환기) vs. 배출설비 (강제배출)

위험물안전관리법에서 '환기설비'와 '배출설비'를 구분하는 이유를 명확히 이해해야 한다.

• 환기설비 (자연환기): 평상시 가연성 증기를 배출하기 위한 기본 시설이다. 무동력 벤틸레이터 설치가 가능하다.
• 배출설비 (강제배출): 가연성 증기가 다량 발생하거나 정체될 우려가 있어 기계적 동력으로 강제 배출해야 하는 시설이다. 
• 법에서 명시한 1시간당 용적의 20배라는 수치는 외부 풍속이나 온도차에 의존하는 무동력 방식으로는 그 성능을 일정하게 담보할 수 없다. 따라서 계산된 풍량 수치가 법적 '배출설비'로서 요구되는 사양이라면, 반드시 방폭형 동력 송풍기(Fan)를 설치해야 한다.

 

 

무동력 벤틸레이터 타입 선정

만약 법적으로 '환기설비' 기준만 만족하면 되는 상황이거나, 보조적인 수단으로 무동력 벤틸레이터를 설치한다면 다음과 같은 타입을 고려한다.

1. 회전식 벤틸레이터 (Rotary Type)

가장 일반적으로 사용되는 형태로, 외부의 미세한 바람에 의해 헤드가 회전하며 내부 공기를 빨아올린다.

• 특징: 구조가 간단하고 유지보수가 쉬우나, 무풍 상태에서는 배기 효율이 급격히 떨어진다.
• 적용: 일반적인 위험물 저장소의 지붕 환기구.

2. 고정식 베르누이 벤틸레이터 (Fixed Bernoulli Type)

회전 부위가 없으며, 기류가 벤틸레이터를 통과할 때 발생하는 기압 차(베르누이 원리)를 이용하여 내부 공기를 배출한다.

• 특징: 회전 소음이 없고 내구성이 뛰어나며, 역류 방지 기능이 강화된 모델이 많다.
• 적용: 풍량이 일정하게 유지되어야 하는 공장 지붕.

3. 중력식 벤틸레이터 (Monitor Type)

지붕 상단에 길게 돌출된 구조물 형태로, 온도 차에 의한 부력(연돌 효과)을 주로 이용한다.

• 특징: 대량의 공기 교체에 유리하나 설치 비용이 높다.

 

 

무동력 벤틸레이터의 풍량 

1. 규격별 배기 풍량 (회전식 벤틸레이터)

무동력 벤틸레이터(회전식 벤틸레이터)의 배기 풍량은 제품의 규격(직경)과 외부 풍속, 실내외 온도차에 의해 결정된다. 동력이 없으므로 고정된 수치는 없으나, 일반적인 제조사 사양 기준(외부 풍속 3~4 m/s 조건)은 다음과 같다.

벤틸레이터 규격 (직경)	대략적 배기 풍량 (m³/hr)	비고
300 mm (12")	400 ~ 600	소규모 창고용
450 mm (18")	900 ~ 1,300	중소규모 제조소
600 mm (24")	1,800 ~ 2,500	대형 공장 및 저장소
900 mm (36")	4,000 ~ 5,500	고용량 배기 필요 시

 

2. 필요 환기량 산정 예시

만약 바닥 면적이 100 m²이고 층고가 5 m인 위험물 제조소에 시간당 10회의 환기가 필요하다고 가정할 경우:

• 실 공간 체적 (V): 100 m² * 5 m = 500 m³
• 전체 필요 환기량 (Qₜ): 500 m³ * 10 회/hr = 5,000 m³/hr
• 벤틸레이터 수량 산정: 600 mm 규격(2,000 m³/hr 기준) 선택 시: 5,000 / 2,000 = 약 3개 설치 필요.

 

 

무동력 벤틸레이터 설계 시 유의사항

• 자연 환기의 한계: 무동력 방식은 무풍 상태나 실내외 온도차가 없는 여름철에는 배기 효율이 급격히 떨어진다. 따라서 인화성 증기 발생량이 많은 공정은 반드시 강제 배기 방식(방폭형 송풍기)을 병행 설치해야 한다.
• 인화방지망 설치: 위험물 시설의 배기구 끝단에는 화염이 내부로 침투하지 못하도록 40메시(mesh) 이상의 구리망 등으로 된 인화방지망을 반드시 부착해야 한다.
• 급기구 배치: 배기구(지붕)와 급기구(낮은 곳)는 대각선 방향으로 배치하여 공기의 단락(Short-circuit) 없이 실내 전체가 환기되도록 한다.

 

 

실무적 대안: 하이브리드 또는 루프 팬

법적 기준(20 ACH)과 실무적 효율을 동시에 만족하기 위해 현장에서는 다음과 같은 방식을 주로 채택한다.

• 방폭형 루프 팬 (Power Roof Ventilator): 겉모양은 무동력 벤틸레이터와 유사하나 내부에 방폭 모터가 장착되어 있어, 필요 시 강제로 계산된 풍량 이상을 배출한다.
• 병행 설치: 지붕에는 자연 환기를 위한 무동력 벤틸레이터를 설치하고, 벽면이나 덕트 말단에는 법적 배출 능력을 갖춘 강제 배기 팬을 별도로 설치하여 운전한다.

요약 및 권고

항목	무동력 벤틸레이터	방폭형 동력 송풍기
법적 배출능력(20 ACH)	충족 불가 (기상 조건에 변동)	충족 가능 (정격 풍량 설계)
에너지 소비	없음	전력 소모 발생
신뢰성	낮음 (무풍 시 정체 위험)	높음 (상시 일정 풍량 유지)