실험실 급기/배기 공사는 실험실 내 공기의 품질을 유지하고 유해 물질의 노출을 방지하기 위한 매우 중요한 시스템 설치 작업. 

실험실에서는 화학물질, 가스, 미세먼지 등 여러 위험한 물질을 다루기 때문에, 적절한 급기(공기 공급)와 배기(오염된 공기 배출) 시스템이 필수. 

이 시스템은 실험실의 안전과 작업자의 건강을 보호하는 데 중요한 역할을 함.

실험실 급기/배기 시스템의 목적

급기 시스템: 실험실 내에 필요한 신선한 공기를 외부에서 공급하여, 실험 환경을 유지하고 오염물질이 실험실 내부에 축적되지 않도록 함. 

배기 시스템: 유해한 화학물질, 증기, 가스, 미세먼지 등을 포함한 오염된 공기를 외부로 배출하여 실험실 내에서의 노출을 최소화 함 

공기 순환: 신선한 공기와 오염된 공기를 순환시킴으로써 실험실의 공기질을 유지하고, 작업자들이 안전한 환경에서 일할 수 있도록 보장 함.

실험실 급기 시스템의 구성

급기 시스템은 외부에서 신선한 공기를 실험실 내부로 끌어들이는 역할을 합니다. 주요 구성 요소는 다음과 같음.

급기 덕트(Duct): 실험실로 신선한 공기를 공급하는 경로. 

덕트는 공기의 흐름을 원활하게 하여 실험실 내부에 적절한 양의 공기를 공급하는 데 사용 됨. 

필터 시스템: 외부 공기 중에 포함된 먼지, 미세입자, 불순물을 제거하여 깨끗한 공기만 실험실로 공급 함. 

HEPA 필터와 같은 고성능 필터가 주로 사용 됨.

공조기(AHU: Air Handling Unit): 공기를 여과하고, 필요에 따라 가열 또는 냉각하여 실험실 내부로 공급 함. 

공기 흐름 제어: 급기 속도를 조절하여 실험실 내 공기의 흐름을 일정하게 유지하고, 실험실 내 압력을 제어. 

일반적으로 급기 속도는 작업의 특성에 따라 설정 됨.

실험실 배기 시스템의 구성

배기 시스템은 실험실 내부에서 생성된 오염된 공기를 외부로 배출하는 시스템. 

실험실에서 발생하는 화학 증기나 유독 가스는 적절한 배기를 통해 외부로 안전하게 배출되어야 함.

배기 후드(Fume Hood): 실험 중에 발생하는 유해 물질을 실험자가 직접 흡입하지 않도록 오염된 공기를 빨아들이는 장치. 

후드 내부에서 유해 물질을 즉시 포집해 배기 시스템으로 보내 줌. 

배기 덕트: 후드나 다른 배기 장비에서 포집된 오염된 공기를 외부로 이동시키는 통로. 

배기 덕트는 화학적으로 저항성이 강한 재료로 만들어져야 하며, 유독성 가스나 화학물질의 누출을 방지해야 함. 

배기 팬: 오염된 공기를 강제로 외부로 배출하는 장치입니다. 팬의 성능은 배출 속도와 시스템 전체의 효과에 큰 영향을 미침. 

배기 필터: 배출되기 전 공기 중의 입자상 물질이나 유해 성분을 여과하는 장치. 

실험실에서는 활성탄 필터나 HEPA 필터가 종종 사용 됨.

실험실 급기/배기 시스템의 디자인 및 고려사항

실험실 내 차압(Pressure Control): 실험실과 외부 공간의 압력 차이를 적절하게 제어하는 것이 중요. 

일반적으로 실험실은 음압으로 유지되어, 유해 물질이 실험실 밖으로 유출되지 않도록 함. 

음압(Negative Pressure): 실험실 내부의 압력이 외부보다 낮게 유지되면, 오염된 공기가 실험실 밖으로 빠져나가는 것을 방지할 수 있음. 

양압(Positive Pressure): 오염물질이 외부에서 실험실로 들어오는 것을 방지하기 위해 청정 구역에서 양압을 사용하는 경우도 있음. 

환기율: 실험실 내 공기 교체율(ACH, Air Changes per Hour)은 실험실에서 다루는 물질과 활동의 특성에 따라 설정 됨. 

일반적으로 실험실은 시간당 최소 6~12회 정도의 공기 교체율이 요구 됨. 

위험성이 높은 물질을 다루는 실험실에서는 환기율을 더 높여야 함.

에너지 효율: 급기/배기 시스템은 많은 에너지를 소비할 수 있으므로, 에너지 효율을 고려한 설계가 필요 함. 

에너지 회수 환기 시스템(ERV, Energy Recovery Ventilation)을 도입하여, 실내외 온도 차로 인한 에너지 손실을 줄일 수 있음. 

배출된 열을 재활용해 급기에 활용하는 열 회수 장치도 사용될 수 있음. 

소음 관리: 배기 팬, 덕트 시스템에서 발생하는 소음은 실험실 환경에 방해가 될 수 있으므로, 소음을 최소화하는 설계가 필요 함. 

이를 위해 소음 완화 장치나 소음 흡수 재료를 사용할 수 있음. 

필터 관리 및 유지보수: 필터는 정기적으로 교체하고 청소하여, 공기 품질을 유지해야 함. 

특히 HEPA 필터나 활성탄 필터는 주기적으로 점검해야 함. 

시스템 전체를 주기적으로 점검하여 팬, 덕트 등의 성능이 유지되는지 확인해야 함.

실험실 급기/배기 시스템의 설치 단계

설계 단계: 실험실에서 다루는 물질의 종류, 실험 유형, 위험성 평가 등을 고려하여 급기/배기 시스템의 규모와 형태를 설계 함. 

장비 선정: 설계에 맞는 급기 장치, 배기 장치, 필터, 덕트, 후드 등의 장비를 선택합니다. 배기 후드는 특히 중요한 요소로, 실험 활동에 적합한 모델을 선택해야 함. 

설치 및 배치: 배기 후드, 덕트, 팬 등의 장비를 적절히 설치하고, 공기의 흐름이 원활하게 이루어지도록 배치 함.

테스트 및 조정: 시스템이 설치된 후, 실험실 내 공기의 흐름, 압력, 배출 속도 등을 테스트하여 설계 기준에 맞는지 확인하고 필요시 조정 함. 

정기적인 유지보수: 필터 교체, 덕트 청소, 팬 점검 등을 정기적으로 실시하여 시스템이 최적의 성능을 유지하도록 관리 함.

실험실 급기/배기 공사의 중요성

작업자 안전: 실험실에서 발생하는 유해 물질을 신속히 제거하여 작업자가 위험한 가스나 화학물질에 노출되는 것을 방지 함. 

화재 및 폭발 예방: 적절한 환기 시스템은 가연성 가스나 증기가 실험실 내부에 축적되는 것을 방지하여 화재 및 폭발 위험을 줄임. 

실험 결과의 정확성: 깨끗한 공기 환경을 유지함으로써 실험 결과에 영향을 줄 수 있는 오염 요인을 최소화할 수 있음. 

법적 규제 준수: 실험실 환기 시스템은 지역 및 국가의 안전 규정을 준수해야 함. 

이를 위반할 경우, 벌금이나 작업 중지 명령이 내려질 수 있음.

실험실 급기/배기 공사는 실험실의 안전성, 실험 결과의 정확성, 작업자의 건강을 보호하는 데 필수.

실험실 급기/배기 시스템의 풍량(airflow rate)과 풍속(air velocity)

실험실 내부의 공기 교체율을 결정하는 중요한 요소. 

이 두 가지는 실험실 내의 공기 품질, 안전성, 효율성에 직접적인 영향을 미치며, 실험실 내 공기의 신선도와 오염된 공기의 배출을 보장하기 위해 적절하게 설계되어야 함.

풍량(Flow Rate)

풍량은 단위 시간당 이동하는 공기의 양을 의미하며, 일반적으로 m³/h (입방미터/시간) 또는 CFM (Cubic Feet per Minute, 입방피트/분) 단위로 측정. 

급기 풍량은 실험실로 공급되는 신선한 공기의 양을 의미하고, 

배기 풍량은 실험실에서 배출되는 오염된 공기의 양을 나타 냄. 

풍량은 실험실 내에서 시간당 몇 번의 공기 교체가 이루어지는지를 결정하는 중요한 요소. 

이 값은 실험실에서 다루는 물질의 위험도, 실험 유형 등에 따라 달라지며, 환기 규정에서 요구하는 최소 환기율을 충족해야 함.

풍속(Air Velocity)

풍속은 공기가 덕트나 후드를 통해 이동하는 속도를 나타내며, 일반적으로 m/s (미터/초) 또는 fpm (Feet per Minute, 피트/분) 단위로 측정 됨. 

풍속이 너무 낮으면 공기 이동이 부족해 오염 물질이 제대로 제거되지 않을 수 있으며, 풍속이 너무 높으면 공기 흐름이 불안정해져 실험 중에 교란이 발생하거나, 덕트에서 소음과 진동이 발생할 수 있음.

풍량 계산에서 CMH (Cubic Meter per Hour) 단위는 주로 공조, 환기, HVAC 시스템에서 사용되며, 공기가 시간당 얼마나 이동하는지를 나타냄.

풍량(CMH)을 계산하는 기본 공식

풍량 (CMH)=단면적 (㎡)×유속 (m/s)×3600 

용어 정의 

단면적 ( A ): 공기가 지나가는 통로(덕트)의 단면적. 

유속 ( v ): 공기가 통로를 지나는 속도 (m/s). 

3600: 초당 속도를 시간 단위로 변환하기 위해 곱하는 값 (1시간 = 3600초).

계산 과정의 단계

덕트 단면적 계산 

단면적은 덕트의 모양에 따라 계산. 

원형 덕트

A = πr^2 여기서 r 는 덕트의 반지름 (단위: 미터). 

사각형 덕트

A=가로 (m)×세로 (m) 

유속 측정 

유속은 보통 풍속 측정기(애니모미터 등)를 사용하여 측정. 

단위: m/s. 

CMH 계산 

위 공식에 단면적과 유속을 대입하여 풍량(CMH)을 계산.

예시 계산

원형 덕트 예제

덕트 직경: 0.5m 

유속: 5 m/s

단면적 계산     

A = πr^2 = 3.1416 × (0.25)^2 = 0.1963㎡ 

CMH 계산

CMH = 0.1963㎡ × 5m/s × 3600 = 3533.64㎥/hr 

사각형 덕트 예제 

덕트 크기: 0.6m × 0.4m 

유속: 3 m/s

단면적 계산

A = 0.6m × 0.4m = 0.24㎡

CMH 계산

CMH = 0.24㎡ × 3m/s × 3600 = 2592㎥/hr 

다른 단위로 변환

CFM (Cubic Feet per Minute)로 변환 

1 CMH ≈ 0.589 CFM 

위 예제에서 3533.64CMH × 0.589 = 2081.3CFM 

LPM (Liters per Minute)로 변환 

1 CMH = 1000 LPH ÷ 60 

위 예제에서: 3533.64CMH × 1000 ÷ 60 = 58893.9LPM

계산 시 주의사항 

유속의 불균일성 덕트 내부에서 유속이 균일하지 않을 수 있으므로 여러 지점에서 측정 후 평균값을 사용하는 것이 좋음. 

온도와 압력 영향 공기는 압력과 온도에 따라 밀도가 변하므로 표준 조건(STP)에서 계산하는 것이 정확 함. 

단면적 단위 단면적은 반드시 ㎡ 단위로 변환 후 계산. 

실제 조건 보정 이론적으로 계산한 값이 실제와 다를 수 있으므로 시스템 손실(마찰, 누출 등)을 고려.

m/s (미터/초)는 유속, 풍속 또는 다른 물체의 속도를 측정하는 단위로, 1초 동안 얼마나 먼 거리를 이동했는지를 나타 냄.

m/s 단위의 정의

m (미터): 거리의 단위. s (초): 시간의 단위. 

m/s: 1초 동안 공기(또는 물체)가 이동한 거리. 

예시 

풍속이 5 m/s라면, 1초 동안 5미터를 이동한다는 의미.

풍속 계산 공식

풍속 (m/s) = 거리 (m) ÷ 시간 (s) 

풍속 측정을 위한 기본 장비

풍속을 측정하기 위해 다음 장비를 사용.

애니모미터 (Anemometer) 

회전식 또는 디지털 방식으로 풍속을 측정. 

정확한 풍속 값을 직접 측정 가능. 

유량계 

풍속뿐만 아니라 유량(CMH, CFM)을 간접적으로 계산할 때 사용.

예시 계산

직접 풍속 계산  

공기가 10초 동안 50미터를 이동했다면?

풍속 = 거리 (50m) ÷ 시간 (10s) = 5m/s 

덕트를 통과하는 풍속 계산

풍속은 공기량(풍량, CMH 또는 CFM)과 덕트 단면적의 관계로도 계산할 수 있음.

풍속 (m/s) = 풍량 (㎥/hr) ÷ [단면적 (㎡) × 3600] 

예제 

풍량: 1800 CMH 단면적: 0.2㎡

시간 단위 변환 1시간 = 3600초 

풍속 계산 풍속 = 1800 ÷ (0.2 × 3600) = 1800 ÷ 720 = 2.5 m/s

단위 변환

m/s 단위의 풍속은 다른 단위로 변환가능.

km/h (킬로미터/시간)로 변환

1m/s=3.6km/h

예: 풍속이 5 m/s라면?  5×3.6=18km/h.

ft/min (피트/분)로 변환

1m/s=196.85ft/min

예: 풍속이 2.5 m/s라면? 2.5×196.85=492.13ft/min.

CMA와 CFM의 차이점 

CMA (Cubic Meter per Hour)와 CFM (Cubic Feet per Minute)는 둘 다 유체(공기 또는 액체)의 유량(Flow Rate)을 나타내는 단위.

CMA

Cubic Meter per Hour (입방미터/시간): 시간당 몇 입방미터의 유체가 이동하는지 표시.

SI 단위권 (국제 표준 단위) 사용

CFM

Cubic Feet per Minute (입방피트/분): 분당 몇 입방피트의 유체가 이동하는지 표시.

미국, 캐나다 등 사용

항목

CMA

CFM

단위 체계

미터법 (Metric System)

미국 단위법 (Imperial System)

기준 시간

시간 단위 (Hour)

분 단위 (Minute)

크기 차이

1 CMA는 CFM보다 훨씬 큰 단위 (시간 기준으로 환산됨).

분 기준으로 더 작게 표현되며, 실시간 흐름 표현에 적합.

사용 빈도

국제 표준 단위(SI 단위권)로 사용됨.

HVAC, 공조 설비 등에서 자주 사용됨.

CMA와 CFM의 장단점

CMA 

장점 

국제 표준(SI 단위)으로 광범위하게 사용. 

대규모 공정이나 시스템에서 유량을 쉽게 해석 가능. 

단점 

시스템 규모가 작거나 빠른 변화가 필요한 환경에서는 덜 직관적. 

CFM 

장점 

분 단위 기준으로 즉각적인 유량을 직관적으로 해석 가능.

HVAC 및 공조 시스템에서 실시간 풍량 관리에 적합. 

단점: SI 단위권에서는 추가 변환이 필요.

CMA

산업 배관 및 대형 HVAC 시스템 설계. 

환경 공학에서 환기 또는 배출 가스의 대량 흐름 계산. 

국제적인 표준 설비의 설계 및 검증.

CFM

가정용 및 상업용 공조 시스템. 

공장 내 실시간 공기 흐름 관리. 

환기구 및 송풍기의 크기 및 성능 측정.

CMA와 CFM의 선택 기준

CMA 

프로젝트가 국제적이거나 대규모 유량을 다룰 때. SI 단위 기반 장비를 사용할 경우. 

CFM 

HVAC, 공조, 환기와 같은 미국 단위 기반 시스템. 실시간 흐름의 빠른 분석이 필요할 때.

변환의 실제 예제

예제 1: CMA → CFM 변환 

풍량: 3000 CMA 

CFM=3000×0.589=1767CFM 

예제 2: CFM → CMA 변환 

풍량: 500 CFM 

CMA=500×1.699=849.5CMA 

CMA와 CFM은 동일한 개념(유량)을 다르게 표현하는 단위.

사용 목적, 단위 체계, 시간 기준에 따라 적합한 단위를 선택.

변환 공식과 단위의 관계를 이해하면 두 단위를 자유롭게 사용할 수 있음.

풍량과 풍속의 관계

풍량과 풍속은 밀접한 관계가 있음. 

풍량은 공기 흐름의 단면적과 풍속을 곱하여 계산 .

급기 풍량은 실험실로 공급되는 신선한 공기의 양을 의미하고, 

배기 풍량은 실험실에서 배출되는 오염된 공기의 양을 나타 냄. 

풍량(Q) = 풍속(V) × 덕트의 단면적(A) 

여기서

Q: 풍량 (m³/h 또는 CFM)

V: 풍속 (m/s 또는 fpm) 

A: 덕트의 단면적 (m² 또는 ft²) 

이 관계식을 이용해 풍속과 풍량을 계산할 수 있음.

풍량/풍속 계산 예시 A

덕트에서 풍속을 알고 있을 때 풍량 계산 덕트의 직경이 0.5미터인 원형 덕트에서 풍속이 5m/s로 흐르는 경우의 풍량을 계산해보겠음. 

덕트의 단면적(원형 덕트)

A = π × r 2 = π ×(0.25 2 ) = 0.196 ㎡  

풍량 계산

Q=V×A=5m/s×0.196㎡ =0.98m³ /s

시간당 풍량(m³/h)

0.98   m³ / s × 3600   s = 3528   m³ / h

따라서, 이 덕트에서의 시간당 풍량은 3528 m³/h 임.

풍량을 알고 있을 때 풍속 계산

이번에는 덕트의 풍량이 2000 m³/h이고, 덕트의 직경이 0.4미터인 경우 풍속을 계산해보겠음.

덕트의 단면적(원형 덕트)

A=π×r 2 =π×(0.2 2 )=0.126㎡

초당 풍량으로 변환

Q = 2000/3600 = 0.555m³ /s

풍속 계산

V=Q×A=0.555m 3 /s ​  /  0.126㎡ =4.41m/s

따라서 이 경우, 덕트 내의 공기 흐름 속도는 4.41 m/s 임.

실험실에서의 적절한 풍량 및 풍속 설계

배기 후드: 일반적인 실험실 배기 후드에서 요구되는 얼굴 면의 풍속(face velocity)은 약 0.5 m/s ~ 0.6 m/s 임. 

이 속도는 화학 물질이 후드 밖으로 퍼지지 않고 안전하게 후드 내부로 배출되도록 하기 위한 기준. 

환기율(ACH: Air Changes per Hour): 실험실의 공기 교체율은 시간당 6~12회가 일반적 임. 

더 위험한 물질을 다루는 경우, 환기율이 높아질 수 있음. 

덕트 내 풍속: 일반적으로 실험실 배기 덕트 내의 풍속은 10~15 m/s가 적절 함. 

이 범위는 오염된 공기를 신속히 배출하는 데 효과적이면서도 과도한 소음을 피하는 수준 임.

기타 고려사항

공기 흐름의 안정성: 급기와 배기 시스템이 적절하게 균형을 이루어야 공기 흐름이 안정적이며, 실험실 내 공기의 품질을 유지할 수 있음. 

소음 및 진동: 풍속이 너무 빠르면 덕트에서 소음과 진동이 발생할 수 있음. 

따라서 적절한 풍속과 소음 저감 장치를 사용해야 함. 

에너지 효율성: 공기 흐름이 효율적으로 이루어지도록 설계함으로써 에너지를 절약할 수 있음. 적절한 필터와 장비를 사용하여 환기 시스템의 에너지 소모를 줄일 수 있음.

실험실 급기 및 배기 시스템에서 풍량과 풍속은 공기의 흐름과 안전한 실험 환경을 유지하는 데 필수. 

풍량은 실험실 내에서 공기 교체율을 결정하며, 풍속은 오염된 공기를 효과적으로 배출하는 속도를 결정 함. 

정확한 설계를 통해 작업자의 안전을 보장하고, 효율적인 공기 흐름을 유지하는 것이 중요.

단면적에 따른 풍량과 풍속의 변화

단면적이 변할 경우, 풍량과 풍속의 관계는 다음과 같은 특징을 가짐. 

단면적이 넓을 때 

단면적이 넓다면 같은 풍속에서도 더 많은 공기가 통과할 수 있음. 

따라서 풍량이 증가하게 됨. 

예: 넓은 덕트나 큰 배기구를 통해 공기가 흐를 경우, 낮은 풍속에서도 많은 공기가 이동할 수 있음. 

단면적이 좁을 때 

반대로, 단면적이 좁아질수록 풍량을 일정하게 유지하려면 풍속이 더 빨라야 함. 

좁은 공간을 통해 같은 양의 공기를 이동시키기 위해 공기 흐름이 빨라져야 하기 때문. 

예: 좁은 파이프를 통해 많은 양의 공기를 이동시키려면 풍속이 빨라져야 함.

풍량과 풍속의 실제 응용

환기 시스템 

실내 공기를 외부로 배출하거나 외부 공기를 실내로 공급할 때, 풍량은 환기 효과를 결정하는 주요 요소. 

환기 시스템에서는 덕트의 크기와 풍속을 조절하여 풍량을 최적화합니다. 풍속을 너무 빠르게 설정하면 소음이 발생하고, 너무 느리면 환기 효과가 떨어지므로 적절한 균형이 필요 함. 

팬(환풍기) 및 블로워 설계 

팬이나 블로워는 풍속을 통해 공기를 움직 임. 

팬의 날개 크기와 회전 속도는 공기의 풍량을 결정짓는 주요 요소. 

빠른 회전 속도는 높은 풍속을 제공하지만, 단면적이 작으면 전체 풍량은 제한적일 수 있음.

터빈 및 발전기 

풍력 터빈의 경우, 풍속이 높을수록 더 많은 에너지를 생성할 수 있지만, 터빈의 블레이드 면적이 풍량을 결정짓는 중요한 요소 임. 

따라서 풍속이 느려도 블레이드 면적이 넓으면 많은 풍량을 얻을 수 있음. 

공조(Heating, Ventilation, Air Conditioning, HVAC) 시스템 

공조 시스템에서 풍량과 풍속의 균형은 매우 중요 함. 

공조 덕트의 크기와 팬의 풍속을 적절히 조정해야 적정한 실내 공기질을 유지할 수 있음. 

큰 덕트에서는 낮은 풍속으로도 충분한 공기가 이동할 수 있음.

실제 계산 예시 B

예시1 : 덕트를 통한 공기 이동

덕트 단면적: 2 m² 

풍속: 5 m/s 

위 공식을 사용하면 풍량은 다음과 같이 계산됩니다.

Q=A×v=2㎡ × 5m/s = 10m³ /s

따라서, 이 덕트를 통해 1초당 10 m³의 공기가 이동 함.

예시2 : 풍속이 증가할 때 풍량

동일한 단면적(2 m²)에서 풍속이 10 m/s로 증가하면

Q=2㎡ × 10m/s = 20m³ /s

풍속이 2배로 증가하면 풍량도 2배로 증가하여 1초당 20 m³의 공기가 이동하게 됨.

풍량과 풍속의 상호 영향 및 실용적 고려사항

소음

풍속이 높아지면 공기 흐름이 강해져 소음이 증가할 수 있음. 

특히 좁은 덕트에서 고속의 공기가 흐를 경우 소음 문제가 발생할 수 있음. 

압력 손실: 풍속이 빠를수록 공기 흐름에 저항이 생기기 때문에 덕트나 배관에서 압력 손실이 발생 함. 

이 경우 팬이나 블로워의 성능이 더 중요해 짐. 

에너지 효율: 풍량을 크게 하려면 풍속을 높이거나 단면적을 넓혀야 하는데, 이 과정에서 더 많은 에너지가 소모 됨. 

따라서 에너지 효율을 고려한 설계가 필요 함.

풍속, 풍량, 압력의 관계

풍속과 풍량은 공기의 흐름과 관련된 압력과도 밀접한 관계가 있음. 

공기의 압력은 풍속이 증가할수록 증가하게 되며, 이는 시스템 내 공기 흐름의 저항(압력 손실)을 증가시킴. 

압력은 공기 흐름을 유지하기 위해 팬이나 블로워가 추가적으로 극복해야 하는 힘임.

정압(static pressure): 덕트 내부의 공기가 가지는 압력으로, 풍속이 증가할수록 더 많은 압력이 필요. 

동압(dynamic pressure): 공기가 이동할 때 발생하는 압력으로, 풍속에 비례하여 증가.

풍량과 풍속 최적화

환기 시스템이나 HVAC 설계에서 풍량과 풍속의 최적화를 위해서는, 다음을 고려해야 . 

필요한 공기 교체량: 공기가 원활하게 교환되도록 적정한 풍량을 유지해야 함. 

소음 및 진동: 풍속을 지나치게 높이지 않도록 주의. 

에너지 효율: 풍량을 높이기 위해 에너지를 과도하게 소모하지 않도록 팬의 용량과 배관 설계를 최적화해야 함.

초 간단 ~ 흄후드 팬 용량(풍량·정압) 계산 5단계

후드 개구 면적 A 계산

A = 유효 가로 × 유효 세로(사시 높이). (m²)

목표 면풍속 V 선택

일반 0.40–0.50 m/s(연구실 표준), 고밀폐 0.50–0.60 m/s.

후드별 필요 풍량 Q 계산

Q = A × V (m³/s) → ×3600 = m³/h, ÷60 = CMM 

복수 후드 합산 + 동시계수

총풍량 = (ΣQ) × 동시계수(0.6~0.8) × 여유 1.05(누기·오차) 

필요 정압 SP 산정(간단식)

덕트 속도 선정: 지관 6~8 m/s, 주관 8~10 m/s

동압: ρV²/2 (공기 ρ = 1.2 kg/m³)

마찰손실: f·(L/D)·(ρV²/2) (f = 0.02, 매끈 덕트 가정)

국부손실: ΣK·(ρV²/2) (엘보·댐퍼·축소확대·흡입/토출)

후드/배플 손실: 50~150 Pa 경험치

합계에 여유 10~20% 추가 → 팬 정압

숫자 예시

후드 1대: 가로 1.2 m, 개구 높이 0.5 m → A=0.60 m²

목표 면풍속 V=0.50 m/s → Q=0.30 m³/s = 1080 m³/h = 18 CMM

두 대 동시 운전 가정

ΣQ = 1080 × 2 = 2160 m³/h

동시계수 0.7 → 1510 m³/h

여유 1.05 → 약 1590 m³/h (=26.5 CMM)

덕트/정압(예: Ø250, 길이 20 m, 90° 엘보 6개)

단면적 0.049 m² → 유속 V = 9 m/s

동압 ρV²/2 = 49 Pa

마찰 f·L/D = 0.02×20/0.25 = 1.6 → 1.6×49 = 78 Pa

엘보 K= 0.75 × 6 = 4.5 → 4.5×49 ≈ 220 Pa

흡입/댐퍼/축소 등 K = 2.8 가정 → 2.8×49 = 137 Pa

후드/배플 손실 = 100 Pa

합계 = 78 + 220 + 137 + 100 = 535 Pa

여유 20% → 약 640 Pa

⇒ 팬 선정점: 풍량 1,600 m³/h, 정압 600~650 Pa 교차 지점에 팬 곡선이 있는 모델.

KEY.

Q(후드) = 개구면적(m²) × 0.4~0.6 (m/s)

총 Q = ΣQ × 동시계수(0.6~0.8) × 1.05

SP 대략 = (마찰 + 국부 + 후드손실) × 1.1~1.2

덕트 속도 가이드: 지관 6~8, 주관 8~10 m/s

엘보 K(일반 90°): 0.5~1.0 (길이에 따라 다름)