플렉시블 조인트(Flexible Joint)는 공조기, 팬, 배기유닛 등 회전체 설비의 진동을 흡수하여 덕트 시스템의 손상과 소음을 방지하는 완충장치이다. 그러나 진동 특성에 맞지 않는 재질·길이·설치방식이 적용되거나 지지구조가 부적절할 경우, 오히려 진동이 증폭되어 조인트 파손, 덕트 누기, 소음 증가 등의 문제가 발생할 수 있다.
1. 하자내용
대형 공조실 내 AHU와 급기덕트 사이에 설치된 플렉시블 조인트에서 심한 진동 및 천 파손이 발생하였다. 운전 초기에는 미세한 흔들림이었으나, 가동시간이 누적됨에 따라 연결부 천 재질이 마모·찢어짐 현상을 보였고 일부 구간에서는 공기가 새어나가며 덕트 내 정압 저하 및 소음 증가가 동반되었다. 또한 진동 전달로 인해 인접 덕트의 행거 이탈 및 팬 모터 베어링 이상음도 확인되었다.
2. 원인 및 문제점
- 플렉시블 조인트 재질 부적합: 고정압·고진동 구간에 일반 직물형(Glass Cloth) 제품을 적용하여 피로 누적.
- 길이 과도: 팬 진동 주파수와 공진 구간이 일치해 진동이 증폭되며 조인트 중앙부가 반복적으로 꺾임.
- 팬 베이스 진동전달: 장비 하부 방진장치(스프링마운트 등) 미흡으로 덕트로 직접 진동 전달.
- 덕트 지지 부족: 플렉시블 양단 지지거리가 과도하게 떨어져 있어 조인트에 구조적 하중이 집중됨.
- 정렬 불량: AHU 토출부와 덕트 연결부가 평행하지 않아 비틀림 응력이 발생.
| 구분 | 문제 내용 | 결과 |
|---|---|---|
| 재질 문제 | 내압용이 아닌 일반 섬유조인트 사용 | 열화 및 천 손상 |
| 구조 문제 | 덕트 정렬 불량, 행거 지지 부족 | 비틀림 및 처짐 발생 |
| 진동 전달 | 팬 방진장치 부재 | 진동 증폭 및 조인트 파손 |
3. 대책 및 해결방안
- 진동특성 분석 후 조인트 재질 선정: 팬 RPM, 정압, 진동주파수 등을 기준으로, 금속형 또는 실리콘 강화형 고내압 플렉시블 조인트를 사용한다. (예: Neoprene Coated Nylon, EPDM, Silicon Cloth)
- 조인트 길이 조정: 표준길이(150~200mm)를 초과하지 않도록 하고, 진동주파수와 공진길이가 일치하지 않도록 설계단계에서 FEM 분석을 수행한다.
- 방진장치 강화: AHU 및 팬 하부에 스프링마운트, 방진패드 등을 설치하여 진동의 1차 흡수 구조를 확보한다.
- 덕트 정렬 및 지지 보강: 플렉시블 조인트 양단 300mm 이내에 행거 또는 브래킷을 설치하여 구조적 하중을 완화하고, 장비 토출구와 덕트의 중심선을 일치시켜 비틀림을 제거한다.
- 정기점검 및 예비품 교체 주기 설정: 플렉시블 조인트는 3~5년 주기로 교체를 권장하며, 점검 시 외피 균열, 천 변색, 누기 여부를 반드시 확인한다.
- 현장 소음·진동 계측: 운전 중 진동가속도(mm/s²) 및 소음(dB)을 측정하여 기준(ISO 14694)에 부합하도록 조정한다.
결론: 플렉시블 조인트는 단순 연결부가 아닌 진동 완충장치로서, 설계와 시공 모두 정밀한 고려가 필요하다. 재질 선택의 오류나 설치 각도 불량은 장비와 덕트 모두에 구조적 손상을 유발하며, 시스템 전반의 소음 및 에너지 효율 저하로 이어진다. 따라서, 초기 설계 시 진동해석을 통해 적정 재질·길이·지지 구조를 결정하고, 시공 후 주기적인 점검체계를 유지하는 것이 필수적이다.
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