맥동현상 뜻/원인/방지대책
오늘은 2023년 건축기계설비기술사 시험에 출제된
송풍기(Fan)에서 발생하는 맥동현상(Surging)의 원인과 방지대책에 대해 정리해보겠습니다.
맥동(Surge)은 송풍기의 불안정 운전 상태 중 가장 위험한 현상 중 하나로,
특히 고정압 운전 조건에서 풍량이 과도하게 낮아질 때 발생합니다.
맥동현상이란?
맥동(Surging)이란
송풍기에서 풍량이 불안정하게 진동하며 반복적으로 증가와 감소를 반복하는 현상을 말합니다.
송풍기 내부에서 압축된 공기가
한순간에 토출되지 못하고 다시 역류하거나,
토출과 흡입이 번갈아 발생하면서 불안정한 운전 상태에 빠지는 현상입니다.
좀 더 이해하기 쉽게 비유해보자면
송풍기의 맥동현상은 정체 구간에서 엔진 RPM이 일정하지 않아 자동차가 덜컥거리는 것과 비슷합니다. 팬이 내뿜은 공기가 너무 나가지 못하고 막히면,역류하면서 팬이 스스로 ‘덜컹’거리게 되는 거죠. 이걸 반복하면, 결국 팬도 지치고, 모터도 과열되고, 시스템도 불안해지는 겁니다.
맥동현상은
풍량과 정압 곡선이 급격하게 바뀌는 조건에서
펌핑처럼 진동하는 흐름이 생기며
송풍기 소음, 진동, 축 손상, 모터 과부하 등의 원인이 됩니다.
맥동이 발생하는 원인
맥동현상이 발생하는 원인은 다음과 같습니다.
1. 풍량이 급격히 감소했을 때
- 시스템 저항이 갑자기 증가(댐퍼 닫힘 등)하거나
- 송풍기 토출 측이 막히는 경우
2. 송풍기 성능 곡선이 불안정할 때
- 송풍기의 정압-풍량 곡선 중 곡선이 뒤로 꺾이는 '곡선의 후부'에서 운전할 때
- 이 구간은 압력이 오히려 풍량이 줄어들수록 높아지는 비정상 구간
3. 시스템 정압 요구치가 지나치게 높은 경우
- 토출측 설비(덕트, 댐퍼, 필터 등) 저항이 크면
- 팬이 지속적으로 높은 정압을 만들다가 역류 발생
4. 팬과 시스템이 불균형한 경우
- 시스템 커브와 팬 커브가 교차하는 운전점이 불안정한 영역에 위치
맥동현상 발생 시 문제점
맥동현상이 발생하면 다음과 같은 문제점이 있습니다.
- 진동 증가 → 베어링·축 손상
- 소음 급증 → 운전 안정성 저하
- 모터 과부하 → 과열, 차단기 트립
- 배관 내 공기 맥동 → 설비 오작동, 필터 파손 위험
- 운전 효율 저하 → 유지관리 비용 증가
맥동현상 방지대책
맥동현상을 방지하기 위한 대책은 다음과 같습니다.
1. 적절한 운전점 설정 (팬 커브 상 안전영역)
- 팬의 최적 운전점(BEP, Best Efficiency Point) 주변에서 운전
- 곡선이 꺾이는 ‘후부 영역’에서 운전하지 않도록 설정
2. 서지 방지 댐퍼 설치
- 송풍기 출구 측에 바이패스 댐퍼 or 릴리프 댐퍼 설치
- 과도한 정압 증가 시 공기를 우회시켜 서지를 방지
3. 풍량 유지용 재순환 루프
- 풍량이 일정 수준 이하로 떨어질 경우
- 흡입측에서 토출측으로 일부 공기를 순환시켜 최소 풍량을 유지
4. 정압 센서 연동 자동 제어
- 실시간 압력 피드백을 통해 댐퍼, 인버터, 밸브를 제어하여 급격한 운전 조건 변화 방지
5. 송풍기 정격 조건 재검토
- 팬이 과대 선정되었거나 시스템에 과부하가 걸리는 경우 → 팬 교체 또는 설비 저항 조정
결론
맥동현상은
송풍기에서 풍량이 부족하고 정압이 과도하게 높아질 때
토출 공기가 역류하거나 팬이 불안정하게 진동하는 현상입니다.
맥동현상에 대해 표로 정리해보면 다음과 같습니다.
| 구분 | 내용 |
| 주요 원인 | 풍량 과소, 압력 과대, 후부 곡선 운전 |
| 발생 조건 | 토출 정압이 팬 정격보다 높을 때 |
| 대표 현상 | 진동, 소음, 팬 손상, 과부하 |
| 예방 방법 | 댐퍼 제어, 재순환 루프, 인버터 운전, BEP 운전점 유지 |
송풍기 설계나 시운전 시 이 맥동 구간을 피하도록 설계곡선 분석과 제어 설정이 반드시 필요합니다.