에어(air)를 주입시켜 줄 때 사용 하는 컴프레셔의 경우 어떤 원리로 강한 압력을 가진 가스를 배출해 줄 수 있는 건가요?

Question

안녕하세요

에어(air)를 주입시켜 줄 때 사용 하는 컴프레셔의 경우 어떤 원리로

강한 압력을 가진 가스를 배출해 줄 수 있는 건가요?

Answer 1

안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 공기를 일정 압력 이상으로 압축하여 고압 탱크에 저장시키는 장치. 줄여서 공압기라고도 한다. 종류는 하기와 같다.

피스톤식
대기중의 공기를 에어 필터를 통해 인렛(Inlet) 밸브로 흡입하여 피스톤이 내장 되어 있는 압축 실린더에 전달하면 모터가 회전하면서 모터의 축과 압축 피스톤을 이어주는 크랭크축이 돌아가면서 크랭크축 위에 연결된 피스톤을 상하로 왕복운동을 시켜서 흡입 된 공기를 압축시킨다. 대표적으로 전기버스를 제외한 버스나 옛날 지하철에 사용되는 방식이다.

• 스크류식
  대기중의 공기를 에어 필터를 통해 인렛 밸브로 흡입한 다음, 두 개의 스크류가 내장 되어 있는 에어엔드에 전달하면 모터가 회전하면서 모터의 축과 에어엔드의 축간에 연결된 커플링을 통해서 에어엔드 내부의 스크류가 서로 맞물려 돌아가며 흡입 된 공기를 압축시킨다.

• 터보(원심)식
  고속으로 회전하는 원심 임펠러에 의해 대기중의 공기가 에어 필터와 인렛 베인을 거쳐서 케이싱 내부로 흡입된 다음, 임펠러의 고속 회전으로 인한 원심력을 통해 매우 빠른 속도로 가속이 되어짐과 동시에 케이싱 바깥둘레에 내장 된 안내 깃에 의한 감속 작용을 통하여 에너지 보존 법칙의 원리를 이용해서 매우 빠른 속도의 운동 에너지를 압력 에너지로 변환하는 방식으로 압축공기를 생성해낸다. 보통은 압축 효율과 압축공기의 압력을 끌어올리기 위해서 2단 내지는 4단 정도의 다단 압축방식을 많이 사용한다.

• 다이아프렘식
  내부에 얇은 고무판이 있고 이것이 모터에 연결되어 위아래로 왕복한다. 소음이 적으며 주로 작은 차량용 압축기나 오일이 들어 가지 않는 압축기에 사용된다.

출처 : 나무위키 - 공기압축기

Answer 2

안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.

컴프레셔의 경우 내장된 모터가 고속으로 회전하면서 주변 공기를 흡입합니다. 이 흡입된 공기가 차츰 모여 강한 힘에 의해 압축이 되는데 이 버튼이나 특정 장치를 이용하여 이 압출된 공기를 배출하게 되는 것 입니다.

Answer 3

안녕하세요. 안상우 과학전문가입니다.

컴프레서는 모터의 힘으로 공기를 한쪽 방향으로 이동할 수 있게 만듭니다 한쪽 방향으로 이동할 수 있게 되어 강한 압축력을 가진 공기를 탱크에 저장했다가 필요할 때 밖으로 배출하게 됩니다

Answer 4

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

공기 주입용 컴프레셔는 크게 피스톤식과 원심식으로 나눌 수 있습니다.

피스톤식 컴프레셔는 피스톤의 왕복운동으로 공기를 압축하는 방식입니다. 피스톤이 아래로 내려오면 실린더 내부의 공기가 압축되어 압력이 높아집니다. 이렇게 압축된 공기는 피스톤이 위로 올라올 때 배출구로 분출됩니다.

원심식 컴프레셔는 터빈을 회전시키는 원심력으로 공기를 압축하는 방식입니다. 터빈의 회전으로 공기가 원심력에 의해 외측으로 빨려들어가면서 속도가 빨라집니다. 이렇게 빠르게 회전하는 공기는 압력이 높아져 배출구로 분출됩니다.

두 가지 방식 모두 공기를 압축하는 원리는 동일합니다. 즉, 공기의 부피를 줄여 압력을 높이는 것입니다.

Answer 5

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.

컴프레셔는 에어를 주입할 때 일반적으로 피스톤 또는 로터를 이용하여 압축 공기를 생성합니다. 이 과정에서 압축기 내부의 부피가 줄어들면서 압력이 증가하게 됩니다. 이렇게 생성된 강한 압력은 가스를 배출하는 역할을 합니다.

이러한 원리는 보일의 법칙에 따라 압력과 부피의 관계를 설명할 수 있습니다. 압력과 부피는 반비례 관계에 있으며 압력이 증가하면 부피는 감소하게 됩니다. 따라서 컴프레셔 내부에서 압력이 증가하면서 가스 분자들이 더 밀집되고 이로 인해 가스를 배출할 수 있는 강한 압력이 생성되는 것입니다.

그리고 컴프레셔 내부에서는 가스 분자들이 충돌하면서 열이 발생합니다. 이 열은 압축기 내부의 온도를 상승시키고 이로 인해 가스 분자들의 운동 에너지가 증가합니다. 따라서 압축기 내부에서는 높은 온도와 운동 에너지를 가진 가스 분자들이 생성되어 이를 이용하여 가스를 배출하는 강한 압력을 만들어낼 수 있는 것입니다.

이와 같은 원리로 컴프레셔는 강한 압력을 만들어 가스를 배출해주는 것입니다. 감사합니다.

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Answer 6

안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.

일반적으로 에어 콤프레셔는 피스톤이 작동하여 공기 압력을 상승시키고 지정된 수준에 도달하면 압축기가 멈춥니다.

이후 저장된 공기를 사용하면 다시 압축기가 공기를 압축하여 저장합니다.