터보형 공기압축기

한국에너지공단 시스템 기술정보집

터보형 공기압축기

모터나 다른 동력원으로부터 구동력을 가하여 익을 회전시켜, 회전하는 익간을 공기가 통과하는 사이에 발생하는 익의 양력에 의하여 일을 얻어 공기를 압축하는 것을 터보 (turbo) 공기압축기라 한다. 공기가 익을 통과하는 유동방향에 따라 원심식, 축류식, 사류식의 3형태로 분류할 수 있으며, 각 형태는 다음 그림과 같다.

터보형 공기압축기 형태

[그림 1] 터보형 공기압축기 3가지 형태

[출처] 성 에너지형 공기압축기시스템

1862년 영국의 T.Guibal에 의하여 광산의 통기용으로 처음 송풍기를 개발한 것을 계기로, 본격적인 원심송풍기는 1899년 Rateau가 토출압력 56.9kPa, 유량 2000㎥/h 의 압축기를 설계하여 제작하였다. 일본에서 최초의 터보 압축기는 토출압력이 506kPa, 유량이 4020㎥/h, 축동력 447.6kW의 탄소가스의 압축기로, 본격적으로 범용 터보압축기가 등장하기 시작한 것은 1970년대 무렵이다.

양산되기 시작하였던 범용압축기는 원심식으로 75kW가 최소형이었으며 그 후 원심압축 기의 비율이 증가하게 된 것은 150kW 이상의 대형압축기였다. 범용 공기압축기 분야에서는 임펠러(Impeller)의 성능향상, 구동장치부의 기계적인 손실저감, 중간냉각기(Inter Cooler) 및 후냉각기(After Cooler)의 평판 홴 구조 채용 등으로 압력손실의 저감을 위한 많이 노력이 이루어져 왔으며, 주로 2단 압축기의 성능이 대폭적으로 향상하여, 최근 3단 압축이 아니라 2단 압축기가 주류를 이루고 있다. 그러나 부하 변동시 부분부하 소비 전력 성능이 스크류식 보다 좋지 않기 때문에 Base Load기로서 이용되는 경우가 많다.

다음 사진은 터보공기압축기 본체를, 그림은 원심식 공기압축기의 임펠러를 나타낸다.

원심식 공기압축기의 임폘러

[그림 2] 원심식 공기압축기의 임폘러

원심식 공기압축기는 임펠러를 고속 회전시켜, 공기를 압축하고, 운동에너지를 디퓨저, 와권 케이싱 내에서 정압력으로 변환하여 압축한다. 대형기의 범위에서는 오일 프리 압축기가 주로 사용된다.

다음은 범용 공기압축기의 종류별 운전영역을 표기한다.

공기압축기 종류별 운전영역

[그림 3] 공기압축기 종류별 운전영역

 

참고문헌

1. 성 에너지형 공기압축기시스템(저자 이재형, 김희동) – 홍릉과학출판사

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