공기압축기, 에어콤프레셔
공기압축기(에어컴프레서)는 공기를 대기압 이상으로 압축하여 다양한 작업에 사용하는 기계입니다. 주로 공장, 창고, 공사 현장 등에서 활용됩니다. 공기압푹기는 산업 전반에서 필수 장비로 사용되며, 다양한 크기와 유형이 있어 목적에 맞게 선택할 수 있습니다.
공기압축기의 작동 원리
- 대기 흡입: 주변 공기를 내부로 흡입합니다.
- 압축 과정: 피스톤 왕복운동 또는 베인 회전운동을 통해 공기를 점진적으로 압축합니다.
- 중간 냉각: 압축된 공기의 온도를 낮춰 밀도를 높이고 안정성을 확보합니다.
- 고압 공기 생성: 최종적으로 고압 상태의 공기를 생성하여 다양한 작업에 활용할 수 있도록 준비합니다.
- 공급 및 활용: 공장은 기계 작동, 공사 현장은 공기 공구 사용 등 필요에 따라 공급됩니다.
공기압축기의 종류
원심식 압축기 (Centrifugal Compressor)
- 원심력을 이용하여 공기를 압축하는 방식으로, 회전하는 임펠러(날개)가 공기를 가속시키고 디퓨저에서 속도를 줄이면서 압력을 증가시킵니다.
- 특징
- 주로 소용량 공기압축기로 사용됨
- 연속적인 공기 공급이 가능하여 공기 흐름이 일정함
- 구조가 비교적 간단하며 유지보수가 용이
- 용도 : 산업용 송풍기, 냉동기, 공기 조화 시스템
축류식 압축기 (Axial Compressor)
- 원리 : 공기가 회전하는 로터(날개)와 정지된 스테이터(고정 날개)를 통과하면서 단계적으로 압축되는 방식
- 특징
- 대용량 공기 압축이 가능하며, 효율이 높음
- 주로 항공기 엔진, 발전소 터빈 등에서 사용됨
- 구조가 복잡하고 제조 비용이 높아 특정 용도에만 적용
- 용도 : 제트 엔진, 가스터빈 발전기, 초고속 공기압축 시스템
선전식 압축기 (Scroll Compressor)
- 두 개의 나선형 스크롤(선전)이 맞물려 공기를 압축하는 방식
- 특징
- 7,000 kPa (7MPa) 미만의 중·소형 압축기로 사용됨
- 조용하고 진동이 적어 정숙성이 필요한 환경에 적합
- 구조적으로 단순하고 유지보수가 쉬움
- 용도 : 에어컨, 냉동기, 의료 기기, 소형 공압 시스템
4. 왕복식 압축기 (Reciprocating Compressor)
- 실린더 내부의 피스톤이 왕복 운동을 하면서 공기를 흡입하고 압축
- 특징
- 높은 압력을 생성할 수 있어 광범위한 산업에서 사용
- 다양한 크기와 성능이 있으며, 소형부터 대형까지 존재
- 구조가 상대적으로 복잡하고 마찰이 많아 유지보수가 필요
- 용도 : 산업용 공압 시스템, 자동차 정비소, 냉동기, 고압 공기 공급 시스템
다단압축과 중간냉각이란?
다단 압축은 온도 상승을 방지하고, 에너지를 절약하며, 기계적 안정성을 높이는 데 필요합니다. 또 중간 냉각은 흡입 공기의 온도를 낮추어 용적 효율을 높이고, 윤활성을 개선하며, 시스템 내 수분을 제거하는 역할을 합니다. 즉, 다단 압축과 중간 냉각을 함께 적용하면 압축기의 효율성과 내구성이 크게 향상됩니다!
다단 압축이란 공기를 한 번에 높은 압력까지 압축하는 것이 아니라, 여러 단계에 걸쳐 점진적으로 압축하는 방식을 의미합니다.
✅ 다단 압축의 장점
- 온도 상승 방지: 한 번에 높은 압력으로 압축하면 온도가 급격히 상승하여 장비 손상이 우려되므로, 단계적으로 압축하여 온도 상승을 완화합니다.
- 압축 일(Work) 감소: 동일한 최종 압력을 만들 때, 다단 압축을 하면 필요한 에너지가 줄어들어 효율이 높아집니다.
- 에너지 효율 증가: 한 번에 압축하는 방식보다 단계적으로 압축하면 에너지 소비가 줄어들고 효율성이 향상됩니다.
- 구조적 안정성 향상: 크랭크 배치를 적절히 하면 왕복 운동의 균형이 맞춰져 기계적 안정성이 향상됩니다.
중간 냉각이란 다단 압축 과정에서 각 단계 사이에 공기를 냉각시키는 과정을 말합니다.
✅ 중간 냉각의 장점
- 다음 단계의 흡입 온도 감소 → 공기가 차가워지면서 밀도가 높아져 압축 효율 증가
- 용적 효율 증가 → 차가운 공기는 부피가 줄어들어 같은 공간에 더 많은 공기를 넣을 수 있음
- 윤활 효과 개선 → 낮은 온도에서 작동하면 피스톤과 실린더의 윤활 상태가 개선되어 마찰과 마모가 감소
- 수분 제거 → 압축 과정에서 생긴 응축수를 제거하여 시스템 내부 부식을 방지
- 최대 피스톤 하중 감소 → 온도가 낮아짐에 따라 피스톤에 가해지는 하중이 줄어들어 기계적 안정성이 향상됨
