NEC 법규/기타

건물, 빌딩의 공조기 팬(휀)을 PWM 제어로 어떻게 속도 제어하는가?

NEC MASTER 2025. 7. 27. 16:41
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🧩 구조부터 알아보자: 공조기 시스템 구성

공조기(AHU, FCU 등)에 들어가는 팬은 주로 BLDC 모터 또는 인버터형 AC 모터가 사용됩니다.

 

 

🔧 구성 예시:

 

 

🔄 제어 흐름 예시 (건물 냉방 시나리오)

 

1️⃣ 현재 온도 측정

  • 실내 온도가 28도, 설정온도는 24도
  • → DDC 컨트롤러(혹은 BEMS 시스템)가 온도 차이를 계산

 

2️⃣ 필요 풍량 계산

  • 온도가 많이 높으면 → 빠르게 식혀야 하니까 풍량↑ (속도↑)
  • 온도차가 작으면 → 천천히 식혀도 되니까 풍량↓ (속도↓)

 

3️⃣ PWM 신호 생성

  • DDC가 속도에 맞게 **PWM 신호의 듀티비(Duty Ratio)**를 결정
  • 예시:
    • 80% 듀티비 → 팬 속도 80%
    • 40% 듀티비 → 팬 속도 40%

 

4️⃣ PWM 신호가 팬 드라이버로 전달

  • 이 신호를 받은 팬 드라이버 또는 인버터가
    → 모터에 전력을 ON/OFF 하면서 속도 조절

5️⃣ 팬이 원하는 속도로 회전

  • 빠르게 회전하면서 실내 공기를 강하게 순환시킴
  • 실내온도가 설정온도에 가까워지면 → PWM 듀티비 낮춰서 속도 줄임

📈 예시로 보는 PWM 듀티비와 팬 속도

             듀티비 (%)                        팬 속도 (%)                   풍량 (%)                 상황

 

100% 100% 최대 실내 매우 더움
70% 70% 강풍 실내 약간 더움
40% 40% 약풍 거의 시원함
10% 10% 미풍 유지 상태
 

✅ PWM 제어를 쓰는 이유 (공조에서)

                      장점                                                                  설명

 

⚡ 에너지 절약 필요한 만큼만 전력을 공급하므로 전기세 절감
🔇 소음 감소 팬이 항상 최대속도로 돌지 않기 때문에 조용함
🎯 정밀한 제어 온도에 따라 풍량을 부드럽게 조절 가능
💰 유지비 절감 모터 수명 증가, 베어링 마모 적음
 

💡 실무 활용 예시

                     장소                                                                  활용 방식

 

대형 빌딩 공조 AHU, FCU 팬 속도 자동 조절 (BAS 연동)
병원/호텔 객실 온도 민감 → 정밀 제어 필요
공장 온도·습도 제어 → 제품 품질 유지
 

🎓 요약

실내 온도 변화 → DDC 컨트롤러 → PWM 신호 생성 → 팬 속도 제어 → 풍량 조절 → 쾌적한 실내환경 + 에너지 절약

 

🧠 PWM 제어가 뭐냐면요…

🔌 전기를 "계속 켜고 있는 게 아니라"

➡ "빠르게 켰다 껐다" 하면서
➡ 전기를 얼마나 오래 켜두는지를 조절하는 거예요!

🛎️ 비유로 설명: 가로등 스위치

가로등을 조절해야 하는데, 켜기/끄기만 되는 스위치만 있어요.

                                           켜기                                                                                          끄기

 

✅ ❌
 

하지만 가로등의 밝기를 조절하고 싶다?
이럴 때 쓰는 게 바로 PWM (펄스 폭 제어)!

🔁 펄스폭(Pulse Width)이란?

💡 "한 번의 켜짐 시간"을 의미합니다.

예시: 1초 동안 아래와 같이 반복하면?

       듀티비(%)                         켜는 시간                            끄는 시간                       평균 전력

 

100% 1초 내내 켬 0초 끔 아주 밝음 (최대 전력)
50% 0.5초 켬 0.5초 끔 중간 밝기
10% 0.1초 켬 0.9초 끔 아주 어두움
 

이게 바로 "펄스폭 조절"이에요!

⚙️ 전기 팬/모터에 적용하면?

               듀티비                                             모터 회전 느낌                                                      설명

 

100% 풀파워로 붕붕~ 전기 계속 들어감
50% 중간속도 슝~ 반만 공급
20% 살살 돌기~ 약하게만 공급
 

🔎 정리하면

✅ PWM 제어란?
전기를 빠르게 켰다 껐다 하면서,
"켜져 있는 시간의 비율(=펄스폭, 듀티비)"을 조절하는 것!

이렇게 펄스의 "폭(길이)"을 조절해서
➡ 속도, 밝기, 세기 등을 정밀하게 제어할 수 있는 거예요.

🔧 실무에서는?

  • 마이크로컨트롤러나 DDC 제어기가
    → 0~100% 사이의 듀티비를 계산해서 PWM 파형을 만듭니다.
  • 이 PWM 신호를 받아서
    → 모터 드라이버가 모터에 전기를 공급합니다.

 

🔍 설명

🔵 그래프 ①: 실내온도 23도 → 듀티비 30%

  • 팬은 약하게만 돌아갑니다.
  • PWM 펄스가 짧고, 대부분 꺼져 있음 → 평균 전력이 낮음

🟠 그래프 ②: 실내온도 26도 → 듀티비 60%

  • 중간 세기로 팬이 회전
  • ON 시간이 절반 이상으로 늘어나 공기가 더 많이 순환됨

🔴 그래프 ③: 실내온도 30도 → 듀티비 90%

  • 아주 더워서 팬을 강하게 돌려야 함
  • 거의 대부분 ON 상태 → 팬이 거의 최대속도로 회전

✅ 핵심 요약

PWM 듀티비가 높아질수록 팬에 공급되는 전기량이 많아지고, 그에 따라 팬 속도가 빨라집니다.
이 방식으로 건물 자동제어(DDC, BMS 등) 시스템이 실내 온도 변화에 따라 팬 속도를 부드럽고 효율적으로 제어하는 거예요.

 

 

 

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