공조 댐퍼(Damper)의 종류

댐퍼(Damper)

댐퍼는 공조기의 시작점에서 부터 각 덕트의 가지관과 실내에 인접한 덕트 등의, 덕트시스탬에 단일 기종으로는상당히 많이 사용되며, 거의 비슷한 형태에 비해 여러가지의 다양한 기능적 분류가 요구 된다. 따라서 댐퍼의다양한 기능을 크게 두가지로 분류 한다면, 폐쇄적기능 (Isolation damper)과 조절기능(Mudulation damper) 으로뉘게 된다. 따라서 이들을 두 기능 으로 분류하고 그 에 따른 기술동향과 국내외 적으로 비교가 필요 되는내용을 알아보기로 한다.

1) 폐쇄형 댐퍼(Isolation damper)

폐쇄형 댐퍼에는 우선 스모크댐퍼와 방화댐퍼 등이 가장 대표적인 예라 할 것이다. 또한 급기나 배기 시스탬에서기류의 통제에 사용되는 댐퍼도 폐쇄형 댐퍼이며, 닫히고 열리는 두가지의 기능만을 가지고 있다하여, 이를 2 포지션댐퍼(2 Position damper) 로 불리기도 한다. 따라서 각도의 조절이 필요치 않고 차단용으로만 쓰이기때문에 날개의 설치형태가 정렬형 (Parallel blade)으로 설치되며, 요구되는 중요기능은 닫혔을 때 통과기류의 기밀성 이다.

스모크댐퍼(Smoke damper) :

국내 스모크댐퍼는 외국어 표기이기 때문에 사용용어가 다소 애매하기도 하다, 하지만 국내에서는 이를 제연댐퍼에적용하는 예가 일반적이라할 것이다. 제연댐퍼는 고층빌딩 또는 아파트 등에 화재시에 비상구를 통해 탈출하는 사람들에 대해 질식사를 막기 위하여, 급기또는 배기덕트에 설치되어 통과기류를 통제하는 댐퍼인 것이다.
이때 댐퍼는 통제실의 자동 콘트롤에 의하여 작동되어지는데, 문제는 급기되는 덕트시스탬에 심각한 설계적 오류가 있다는 것이다. 옥상에서 건물의 측면 건축구조물인 콘크리트 관통로에 각층에 설치될 댐퍼개구부를 뚫어이곳에 댐퍼가 설치되고, 전면에 루버(Louver)로 마감 되는데, 만약 저층에서 화재가 발생 하였다고 가장하여보자, 옥상의 홴에서 하강기류(Down flow)로 1:1 면적 비율의 구조물에 급기할시, 댐퍼는 기밀성이 제로(Zero) 가 되었다 할지라도 요구풍량이 공급되기는 어려운 실정인 것이다. 또한 근접거리에 따른 유속의 편차를 방지할 아무런 방법이 없어 결국은 효율 이 없는 단지 부착해야 되기 때문에 설치하는 조건 반사적인낭비가 실현되고 있다. 따라서 등각 법이 적용된 덕트의 설치가 시급하나, 엄청난 공사비 증가로 실현이 어려운실정이다.

스모크댐퍼(Smoke damper) :

국외 그림 [2.2] 참조 우리들이 사용하는 제연댐퍼와는 사용용도가 다르나, 국내에서는 일반 건축에서 거의적용되지 않고 있어 이를 소개하고져 한다. 먼저 실내에 설치되어 있는 연기감지기(Smoke detactor)에 의하여
감지신호가 통제실에 접수되면 통제실에서는 스모크댐퍼에 100VAC 의 전류를 보내어 스프링의 반력을 통제하고있는 바이메탈(Bimetal) 링크(Link)의 열선(Heating coil)으로 하여금 링크를 팽창시켜, 스프링힘므로 닫히게하고,버팀목형태로 구속(Lock)시키므로서 미연에 덕트를 통한 연기의 확산 방지는 물론, 방화댐퍼의 구실까지 겸 할수있도록 설계되어 있는 댐퍼이다. 여기에 사용되는 바이메탈 링크는 미국의 PHL 사에서 생산하고 있으며, 맥케이브(Mc cave) 라는 상품명으로도 유명하다. 우리의 경우, 모터(Motor) 컨트롤 형식의 스모크 댐퍼가 있으나, 기밀성,작동성에서 상대적으로 열세에 놓여있어, 이에대한 발전이 시급하다 하겠다.

 

 

방화댐퍼(Fire damper) :

그림 [2.3] 참조 방화댐퍼는 화재발생지역의 자동봉쇄로 화재의 확산을 방지하는 것이 가장 큰목적이라 하겠다.따라서 방화댐퍼는 그구조가 열에 견디어야 하며, 진화작업시 진화용 수압에 열리지 않아야 되는 구조적 특징이 필요하게 된다. 또한 덕트뿐만이 아니라, 건물과 건물의 유통로인 벽면과, 각 층과의 사이에서 설치되므로서 그 규격이 상당히 커지는 경우가 많이 있으며, 평상시에는 항상 열려있는 상태를 유지해야 하는 구조적 특징도있는 것이다. 따라서 이러한 요구되는 구조적 특징을 입증받기 위하여 국제적인 인증업체인 UL 의 시험을 받기도하는 것이다. 외국의 경우 방화댐퍼는 재질의 팽창계수를 감안한 설계로서 롤포밍(Roll forming) 공법으로방화댐퍼를 생산하고 있는데 이는 UL 에서 입증한 시험을 거친 제품들인 것이다.

 

그러나, 우리나라에서는 국내의소방법이 재질의 변태점을 감안하여 책정된 스틸1.6mm 이상의 재질만을 사용하여야하는 획일적 규제로 인하여,이를 사용할 수가 없어 일반적인 평행형 날개 구조의 댐퍼만이 사용되고 있는 실정인 것이다. 이는 구조적으로많은 모순을 가지고 있는데, 롤포밍형식은 브레이드가 커튼타입으로 개구부가 완전히열려, 단면요율이 뛰어나고,설치형태가 스리브(Sleeve)형태의 외관에 벽또는 바닥의 양쪽면에 앵글(Angle)로서 구속시키지 않고 설치 하므로서열에 의한 팽창시에도 그 간격이 유지될수 있도록 고려된 제품인 것이다. 반면에 우리의 것은 플렌지(Flange) 형식으로 열팽창시 균열을 발생시킬수 있는 구조적 모순과 화재시에 대비한 어떠한 입증도 요구되지 않아 인명과관련된 제품의 선정에서 선진국과 대조적인 면모를 보여주고 있다.

 

근래에 국내소방법의 저촉을 받지 않는원자력발전소 건설 분야와 해외 수출의 경우, 오히려 국내의 생산방법으로 제작되는 댐퍼는 구매자로 부터,거부 되고 있으며, 커탠타입의 방화댐퍼만이 납품할수 있는 것만으로도 분명 개선되어야할 사항이다. 국내에서는현재 유일하게 삼광공조(주) 에서만 커탠타입댐퍼를 UL인증을받아 생산하고 있다.

단순형(Single section typer) ..................................복합형(Multiple type)

 

실린더(Cylinder)형 댐퍼:

최근에는 최첨단장비들을 이용한 사무형태가 이루어지고 있다, 따라서 화재시 신속하고 특별한 진화

방법이 필요하게 되는데, 그 방법이 가스진화 방법이다. 일반적으로는 하론 가스가 많이 사용되는데, 화재시 방출되는가스와 화재의 확산을 막기 위하여 설치되는 댐퍼가 실린더형 댐퍼이다. 이는 특별한곳에 선택적으로 설치되기때문에 많이 사용되지는 않으나, 덕트기구업체 의 제조과정에서의 공법에 좀더 세심한 배려가 팔요하다 하겠다우선이경우의 댐퍼는 구조상 상당히 높은 기밀성을 요구하게 되는데, 현재 국내에서 제작되는 댐퍼들은일반댐퍼와 비교 하여 아무런 차이가 없는, 단지 실린더가 하나 더 붙어있는 형태의 댐퍼일 뿐이다. 이는 값싼제품만을 찾는 국내 설비업계에 보다 문제점이 심각하다 할수 있지만, 제조업체도 사명감을 갖춘 업체가 없다고볼수 있는 것이다. 또한 댐퍼 기능에 대해 알지 못하는 건물주 로서는 화재시 장비에 대한 피해가 가중 되었을때에도 이를 파악할수도 없어, 복합적으로 서로 모른채, 또한번 달아야되는 의무 때문에 설치가 이루어지고 있는샘이다.



책크댐퍼(Check damper):

그림 [2.4] 참조

일반적으로 공조기를 설치할시, 유지보수를 위한 대비, 기계 노화방지를 위한 정기적 교체운전, 운전중인

공조기의 기계적 고장 등을 대비하여, 예비품을 준비하여 이를 같은 덕트라인에 복합설치를 하게된다. 이때

공조기의 작동에 따라서 자동으로 열림과, 닫힘을 수행하여, 덕트 라인의 급기 및 차단을 수행하는것이,

책크댐퍼이다. 작동원리는 비교적 간단하여, 작동되는 공조기 홴의 압력에의하여 열리게 되며, 작동되지않는

공조기로 기류의 흐름이 역류되지 않게 하며, 공조기 운전의 교환이 이루질시, 그 반대로 기능이 바뀌게 되는

것이다. 따라서 책크 댐퍼는 많은 기밀성을 요구 받게 된다. 또한 각각의 공조기에 따로 따로 설치되므로, 같은

규격 으로 복수로 필요하게 되기도 한다. 또한 덕트라인에 요구되는 책크댐퍼는 우리몸 속 혈관의 맥 처럼,

기류가 전진만 요구되고, 역류를 방지해야되는 곳에 설치하므로서 이를 맥동형 댐퍼 라고도 한다. 따라서 수평형

덕트와 수직형 덕트, 또한 기류의 흐름 방향에 따라 제작방법과, 작동방법을 달리 하기도 한다. 이렇게 사용되는

책크댐퍼는 덕트압력과, 수직덕트의 경우 하강기류(Down flow)의 역류방지, 등을 고려하여 그에 반하는 기계적

장치물을 달기도 한다. 현재 국내의 덕트 설치물에서는 공조기 취출구에만 설치하는 형식이 많이 사용되며,

덕트라인 설치는 시공 설계의 까다로움등으로 일반댐퍼에 의한 통제로 바뀌어 있다.



역류방지댐퍼(Back draft damper):

역류방지댐퍼는 덕트의 벽면종단, 또는 실내와 실외, 압력이 많이 발생하는 방의 통풍구, 등에 외기의 유입을

방지하고, 내부의 압력을 배출하는 곳에 사용되는 댐퍼이다. 따라서 역류방지 댐퍼는 미쳐지는 압력에 의하여

열리게되는데, 댐퍼에 미치는 힘의 강도가 설계에 중요하므로 주문자나, 제작자 모두 댐퍼의 오픈압력

(Open Pressure)을 정확히 감지하고 대치해야 한다. 예를 들면, 어느병원의 수술실에 수두압력 5mm 이상이

발생할시 이 압력이 배출되어야 하는 요구가 있다면, 이 수두압력을 면압력으로 환산하여 단면에 적용하게되면,

실내 개구부에 따라 사용해야될 재질과, 두께, 제작요령 등이 설계사항으로 드러나게된다. 이렇게 설계되어

상품화 된 내용으로 외국의 경우, 여러 가지의 시제품이 나와있지만, 국내에는 아직 미개척 상태이다 우선,

우리의 생활개념이 아직은 정밀하지 못하고, 고도의 공조개념에 익숙하지 못하므로해서 이러한 세부적 사항은,

특정한 곳, 즉 외국의 설계개념이 투입되지 않은 곳에서는 요구조건이 주어지지않은채, 단순히 "백드래프트댐퍼"

만을 주문하므로서, 실내 압이 미세한 경우, 열리지 않게되어, 가끔은 제조자와, 주문자 간에 분쟁이 발생 되기도

한다. 그 밖의 폐쇄형 댐퍼(Isolation damper) 기타 형태로는 원형의 댐퍼에 열단락 휴즈를 설치하고 스프링으로

복귀 시키도록 설계되어, 주방의 렌지후드 등에 화재확산을 방지하기위하여 설치되는 원형 화재방지댐퍼 등이

있으며, 공압식이나, 유압식, 실린더를 전기가 차단될시, 자동으로 복귀될수 있도록 설계된, 자동복귀형

(Spring return type) 을 설치한 댐퍼 등을 제작하여, 평상시에는 자동 콘트롤로 작동 시키다가 비상시,

전기단락시, 등에 차단형으로 변환시키는 형태의 댐퍼등이 있다.

 

 

2) 조절형 댐퍼(Modulation damper)

두가지의 중요한 댐퍼의 기능중에서 조절형은 덕트의 공급또는 순환 및 배기되는 공기의 량을 많거나, 적게

조절해주는 기능이 주기능이라 하겠다. 따라서 위험적인 곳에 사용하는 요소가 없으며, 통제의 개념보다는

조절의 개념이 필요하므로, 댐퍼 블레이드 의 통과 누설량이나, 비상시 열리거나, 닫히는 기능 보다는, 항상

편하게 조작 할수 있어야 되며, 부드럽게 작동되고 자주 움직이게 되므로, 반복적인 조작(Cycle aging)에 대한

견고성등이 주요 관찰점이라 하겠다 따라서 조절형댐퍼는 열린 각도에 의하여 유량을 조절하게 되므로, 댐퍼

날개가 정열형인 경우 날개면의 마찰로 인한 난류발생을 억제 하기 위하여, 날개(Blade)의 작동구조를 서로

엇갈리게 여닫히게 하므로서 에어포일형태의 기류 통과 구조를 갖추어야 한다. 흔히 건설현장에서 댐퍼 선정시

작동구조를 가지고 무조건적으로 엇갈림형태(Opposed blade type)가 구조적으로 좋다고 인식하고 있으나, 이는

요구되어지는 댐퍼의 역할이 어떤기능인가에 따라서 선택해야 되므로 시스탬의 숙지와, 그에따른 댐퍼기능을

확인하고, 조처하는 것이 바람직하다고 볼수 있다.



볼륨 댐퍼(Modulation damper):

상기에서 설명했듯이, 공조덕트 유량의 조절용으로 사용되는 댐퍼를 통칭해서 볼륨댐퍼, 즉 공기량 댐퍼로 부르고

있다. 공조기에 부착되거나, 주덕트(Main duct)의 풍량을 조절해주는 댐퍼는 상당한 크기등으로 구조적 강성이

요구되어, 날개를 겹날개(Double skin)로 채용하거나 알루미늄 압출 성형재를 사용하여 제작하기도 한다. 또한

덕트의 가지관 용으로 채용되는 댐퍼는 단면이 작아지고 수량이 많아지므로, 경제성 등을 고려하여 비교적 간단한

구조로 제작하여 조작에 편의성을 고려하기도 한다. 일본의 경우, 이러한 공조댐퍼의 일반적 공급을 유도하기

위하여, 표준건축설계 시스탬에 의하여, 규격화 되어 50mm 단위로 표준생산되고 있으나, 국내에서는 아직도 고객

주문에 의한 다양한 제품이 주문자 생산 형태를 벗어나지 못하고 있으며, 특히 과다한 생산자간 경쟁으로 출혈

판매가 이어지고 있는 실정이다. 국내에서도, 덕트 표준규격시스탬을 운영한다면, 기획생산에 따른 상품의

고급화와 원가절감이 이루어져, 소비자나, 생산자 모두에게 유익할것으로 예상된다.



루버댐퍼(Louver damper):


산업용 또는 공업용으로 사용되는 루버댐퍼는 그 사용예가 다르므로, 이를 여기서는 공조용 루버댐퍼만을 거론

하기로 한다. 공조기의 설치에는 덕트에의한 공조용급기와 실외 급기 등의 여러 가지의 경우가 있다, 이때 실외

급기의 경우, 외벽에 공기 유입구가 필요하게 되는데 전면의 미관, 빗물의 유입방지, 새나 해충의 유입방지, 등이

요구되게 되므로, 루버(Louver)를 설치하게 된다. 이때 채용되는 루버에 대하여는 후에 소개되는 루버에서

설명키로 하고, 루버 뒷면에 유입되는 공기량을 조절해주는 댐퍼가 붙게 되는데 이를 루버 댐퍼라고 한다.

이때 설치되는 댐퍼는 외벽에 미쳐질 수 있는 태풍 등에 의한 강풍으로 빠른유속이 발생되어 원하지 않는 많은

풍량이 유입될수도 있게 되는데, 이를 조절해 주기도 하며, 계절이 변화되어 공조기의 작동이 정지되는 시점이

발생할시는 외기의 유입을 억제 하기도 하는 등, 그 기능이 다양하다고 할 수 있다, 외국의 경우, 상당히 많은

경우가 루버댐퍼를 설치하고 있으나, 국내 에서는 거의 댐퍼를 채용하지 않고 있는데, 이는 댐퍼의 효용가치보다는

경제성이 고려되어 무시되고 있다고 볼수 있다. 좀더 경제적발전이 이루어지므로서 발전가능성이 있을것이다.

 

 

화이어 볼륨댐퍼(Fire Volume damper):

그림 [2.7], [2.8] 참조

평상시 공기량을 조절해주는 조절용으로 사용되다가, 화재시, 열에의한 단락으로 폐쇄되는 형태의 댐퍼로서,

이러한 작동의 상태가 핸들의 구조에서 이루어지게 되는데, 비교적 복합사용 에 편리하게 만들어져 있다.

단점이 있다면, 화재시, 잠김장치가 역시 핸들에서만 이루어지므로 구조상 하단부위의 날개는 수압 등에 약하게

되어 화재 확산을 방지하는데에는 한계가 있어 많이 소비되지는 않으나, 편리성에 의하여 특이한 장소에는

권장되는 품목이기도 한다. 또한 일본 등지에서 생산되는 품목중에는 평상시에 조절용으로 사용하다가,

연기감지기나, 화재 감지기등에서 보낸 신호에의하여, 단락되는 핸들만을 생산하여 댐퍼제조업체에 판매하는

특수한 상품도 있으며, 기억형상합금을 사용한 휴즈를 채용한 볼륨댐퍼손잡이가 있기도 한다. 또한 독일이나,

미국등지에서 생산되는 이러한 종류들의 겸용제품은 평상시 전기적 통제에 의하여 볼륨조절댐퍼로 사용하다가,

연기감지기나, 화재감지기등에서 보내어진 신호에 의하여 댐퍼를 폐쇄(Spring return) 시킴으로서 여러 가지의

기능을 수행하는 제품들이 홍보되고 있다. 우리나라에서는 소재산업의 빈곤과, 수요처, 즉 국내건설형장의

원가절감과 맞물려, 이러한 제품들에 대한 개발이나, 설계는 어려운 실정이다. 따라서 일부 부품을 수입해서 극히

제한적인 곳에 소량 납품하는 형태를 유지하고 있는 것이다.

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스프리트 댐퍼(Splitter damper):

덕트의 가지관은 여러형태로 나뉘어가며 전개되는데, 이때 T자형으로 갈라지게 되는 경우, 일자형태로 흐르는

기류로 인하여 갈라지는 가지관에 요구되는 유량이 흐르지 않게 될수도 있게 된다. 이때 덕트속에 판(Plate)형태의

댐퍼를 설치하고 덕트외부에서 각도를 조정하여 주어, 기류흐름의 패턴을 조절하여 주는 댐퍼로서 시공이 까다로움

으로서 국내에서의 거의 없는 형편이고, 외국의 경우에만 스프리트 댐퍼를 요구하고 있다.



그 밖의 조절형 댐퍼 (Modulation damper):

기존덕트에 추가적으로 가지관을 설치하거나, 가지관에 기구의 연결부위(Neck)를 설치하기 위하여 나선형으로

절개부위에 삽입하는 원형의 스핀칼라댐퍼(Spin collor damper) 가 있으며 덕트내부의 기류를 꼬임없이 곡부로

유도해주는 액스트랙터댐퍼(Extractor damper)와, 기타 여러 가지의 형태로 공기를 조절해주는 댐퍼들이 있으나,

외국처럼, 그 사용이 활발하지 않으며, 세분화 되어있지도 않다. 이는 단순하고 복합적인 기능을 좋아하는

우리나라 사람들의 관습도 있겠지만, 무엇보다도, 기능보다 저렴한제품, 제품의 활용도 보다는 원가절약, 등의

건축 형태와, 전문화되고, 고기능화하지 못하는 관련 제조업체들로 인하여, 밖의 여러나라들은 눈부신 발전을

거듭하는 한편, 국내의 덕트기구 제조업체들은 제자리 걸음을 하고 있는 것이다.




3) 국내외 기술동향

댐퍼의 제작은 비교적 단순하다. 그러나, 덕트의 유량조절 및 안전기능은 단순한 형태보다 많은 기술적 검토와

적용을 요구 받고 있다 하겠다. 그러나, 국내의 형편은 기술적 발전보다 수요에 응하기위한 단순한 제조로만

이어지고 있는 형편이다 따라서 근래에 많은 전문가들이 댐퍼의 표준안을 마련 하는등의 냉동공조기술협회 의

활동은 큰 희망이라 할수 있을것이다.