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여압

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목차

1. 개요

여압은 항공기, 우주선, 군용 차량 등에서 대기압을 유지하는 과정을 의미한다. 이는 산업 설비나 대기 환경에서 압력을 조절하는 기술로, 특히 항공기에서는 객실 내 기압을 조절하여 고고도 비행 중에도 승객과 승무원의 안전과 편안함을 확보하는 데 중요한 역할을 한다. 여압 시스템은 공조 장치와 연동되어 압축 공기를 사용하며, 안전을 위해 릴리프 밸브와 같은 안전 장치를 갖춘다. 또한, 군용 차량이나 의료 분야에서도 오염 방지 또는 치료 목적으로 활용된다.

2. 산업에서의 여압

산업 장비는 종종 대기권 위나 아래에서 관리된다. 산업 설비는 대기압보다 높거나 낮은 압력에서 유지되는 경우가 많다.

3. 대기 환경에서의 여압

분리되거나 반분리된 대기 환경(예: 항공기 내에서나 스쿠버 다이빙 중에)에서 대기압을 유지시키는 과정이다. 이는 격리되거나 반격리된 대기 환경 (예: 항공기[1], 또는 스쿠버 다이빙 중)에서 대기압이 유지되는 과정이다.

'''제트 여객기의 여압 구획의 예'''(B-787)
적색 부분이 여압 구획이다. 일반적으로 객실이나 조종석에 더하여 그 바닥의 화물칸까지 여압되어 있지만, 착륙 장치의 격납고(gear well)나 중앙 날개 부분은 여압되지 않는다. 또한, 동체 내를 통과하는 연료 배관의 주변도 만일의 누설 시에는 여압부 내에 체류하지 않고 신속하게 기외로 배출되도록 외부로 개방되어 있다.


여압된 객실을 갖춘 최초의 여객기는 1938년에 첫 비행한 보잉 307이다. 21세기 현재에는, 고고도를 비행하는 여객기의 객실 내는 일반적으로 여압되어 있으며, 대부분의 제트 여객기나, 많은 수송기, 일부 터보프롭 여객기 등이 여압에 견딜 수 있는 구조를 갖추고 있다[2]。또한, 필요에 따라 여압하는 기능을 갖추고 있기도 하며, 고도 1만 m의 기내에서도 0.8기압 정도로 유지된다[3]。

이러한 기체에서는, 일반적으로 탑재되어 있는 공조 장치 등으로 구성된 「여압·공기 조화 장치」(또는 공기 조화 계통)에 의해 여압이 조정되고, 유지된다.

여압·공조 계통은, 먼저 기내의 여압을 유지하는 공기압을 만들기 위해, 왕복 엔진 탑재의 항공기의 경우에는, 엔진 보조 기기로서 구동되는 객실 과급기의 압축 공기[4], 제트 엔진 탑재의 항공기의 경우에는, 엔진과 기체 후부에 탑재되어 있는 APU의 압축기의 도중에서 추출한 압축 공기[5] 또는 엔진에서 추출한 압축 공기 또는 엔진으로부터의 동력에 의해 구동되는 객실 압축기[6]로부터의 압축 공기가 사용되며, 그것이 공기 조화 장치에 들어가, 적절한 기압·온도·습도[7]로 조정되어, 환류되고 있는 기내의 공기[8]와 혼합되어 기내에 도입된다. 기외로부터 도입하는 공기량을 증가시킴으로써 여압부를 가압하고, 동체 하부에 갖춰진 아웃플로우 밸브로부터 공기를 배출함으로써 감압된다. 아웃플로우 밸브의 고장 등에 대비하여 「릴리프 밸브」나 「세이프티 밸브」라고 불리는 안전 밸브가 갖춰져 있으며, 기내의 압력이 과잉이 되면 기외로 공기를 배출하도록 되어 있다.

고도 1만 미터의 고공을 비행하고 있는 경우에도, 여압부 안은 적어도 2,400 m(항공사나 기종에 따라서는 1,500 m 정도가 된다)의 고도에 상당하는 0.8기압 약 정도로 유지된다[9]。이와 같이 여압부의 기압을 그것에 상당하는 고도로 나타낸 것이 「객실 고도」라고 불리고 있으며, 일반적으로 객실 고도는 여압·공기 조화 장치에 의해 자동적으로 제어되고 있지만, 운용 고도가 7,500 m 이상을 비행하는 항공기는, 그것이 고장 또는 기능 불량에 빠졌을 경우에도, 4,500 m의 객실 고도를 유지한다. 또한, 강하 시 등에 기압의 변화가 생기면, 기내를 항상 완전히 같은 기압으로 유지하는 것은 불가능하며, 눈이나 귀의 안쪽에 통증을 수반하기도 한다.

상공에서는 기내와 기외 사이의 압력차(차압)가 있으며, 동체의 구조재에는 팽창하는 방향으로 응력이 걸리고 있다. 그 때문에, 동체는 '''최대 객실 차압'''에 견딜 수 있도록 설계되어 있으며, 이 응력을 가능한 한 경량의 구조재로 봉쇄하기 위해, 여압 기능을 갖춘 항공기의 동체 단면은 가능한 한 원형에 가까운 형상으로 되어 있다. 여압된 항공기가 고공을 비행 중에는, 동체 등 여압 부분이 어느 정도 팽창하기 때문에, 가능한 한 전 방향으로 균등하게 팽창함으로써 스트레스에 의한 구조재에 대한 부담을 편재시키지 않는 것이 좋지만, 객실의 바닥 등 용이하게 신축할 수 없는 부분이 있기 때문에, 그러한 팽창부와 고정부와의 접합부는 구조재의 강도가 높여져 있는 것이 일반적이다. 또한, 지상에서는 압력차가 제로가 되고, 차압에 의해 생기는 응력도 없어진다. 정기 운항하는 여객기 등에서는, 이 반복되는 응력에 의한 금속 피로가 문제가 될 수 있다. 제트 여객기로 세계 최초로 정기 운항을 시작한 BOAC의 DH106 코멧은, 사각형이었던 객실의 창문의 모서리에 응력이 집중되어, 그것에 의해 생긴 균열이 (균열)이 벌어진 것이 원인으로 공중 분해하는 사고를 연속으로 일으켰다. 그 후, 항공기의 객실 창문과 각 문의 모서리에는 둥글게 되어, 응력의 집중을 완화하도록 되어 있다. 동체 구조는 내측이 정압임을 전제로 만들어져 있으며, 저고도 비행 시 등에서 어떠한 이상으로 인해 내측이 부압이 되면 강도 유지를 방해하는 위험성이 발생한다. 근대적인 전자 제어된 기체에서는, 내외 압력차가 역전되지 않도록 항상 자동 감시되고 있으며, 공기 조화 계통의 기계적인 동작 불량과 같은 이상 사태에도 적절하게 필요한 대응이 이루어지도록 되어 있다.

대형 제트 여객기에서는, 여압부는 조종실이나 객실, 화물실 등에 한정되어 있으며, 모든 날개는 물론, 착륙 장치의 격납고 등 많은 부분이 비여압부가 되어 있다. 일반적으로, 전부에서는 레돔과 앞바퀴 격납고가 비여압이며, 중앙부에서는 중앙 날개와 주 날개 격납고가[10][11][12], 후부에서는 꼬리의 테일콘 전체가 비여압이 되어 있다. 이러한 비여압부와, 객석 등의 여압부와를 격리하는 벽에는 압력에 견딜 만한 강도가 요구되며, 이 안의 큰 벽은 압력 격벽이라고 불린다[13][14]。

전투기 등의 군용기에서는, 빈번하게 고도를 변화시키거나, 기체에 높은 하중(가속도)을 걸어 비행[15]하는 경우가 많고, 그 상태에서 피탄·파손된 경우, 급감압에 의해 기체가 폭발하도록 파괴되거나, 승무원이 폐 손상을 일으켜 실신할 위험성이 있다. 그 때문에 여객기와 같은 완전한 여압은 되지 않고, 내압과 외압의 차이가 커지지 않도록 고공으로 갈수록 여압이 저하되도록 되어 있다. 적에게 격추될 우려가 있는 전투기나 정찰기가 고고도를 비행하는 경우, 사출 좌석 등으로 긴급 탈출할 가능성이 있기 때문에, 조종석이 여압되어 있어도 조종사는 여압복을 착용한다[16]。

대일본제국군에서는, 탑승원용 산소 마스크를 '여압면'이라고 칭했다[17]。

3. 1. 항공기

분리되거나 반분리된 대기 환경(예: 항공기 내에서나 스쿠버 다이빙 중에)에서 대기압을 유지시키는 과정이다. 이는 격리되거나 반격리된 대기 환경 (예: 항공기[1], 또는 스쿠버 다이빙 중)에서 대기압이 유지되는 과정이다.

여압된 객실을 갖춘 최초의 여객기는 1938년에 첫 비행한 보잉 307이다. 21세기 현재에는, 고고도를 비행하는 여객기의 객실 내는 일반적으로 여압되어 있으며, 대부분의 제트 여객기나, 많은 수송기, 일부 터보프롭 여객기 등이 여압에 견딜 수 있는 구조를 갖추고 있다[2]。또한, 필요에 따라 여압하는 기능을 갖추고 있기도 하며, 고도 1만 m의 기내에서도 0.8기압 정도로 유지된다[3]。

이러한 기체에서는, 일반적으로 탑재되어 있는 공조 장치 등으로 구성된 「여압·공기 조화 장치」(또는 공기 조화 계통)에 의해 여압이 조정되고, 유지된다.

여압·공조 계통은, 먼저 기내의 여압을 유지하는 공기압을 만들기 위해, 왕복 엔진 탑재의 항공기의 경우에는, 엔진 보조 기기로서 구동되는 객실 과급기의 압축 공기[4], 제트 엔진 탑재의 항공기의 경우에는, 엔진과 기체 후부에 탑재되어 있는 APU의 압축기의 도중에서 추출한 압축 공기[5] 또는 엔진에서 추출한 압축 공기 또는 엔진으로부터의 동력에 의해 구동되는 객실 압축기[6]로부터의 압축 공기가 사용되며, 그것이 공기 조화 장치에 들어가, 적절한 기압·온도·습도[7]로 조정되어, 환류되고 있는 기내의 공기[8]와 혼합되어 기내에 도입된다. 기외로부터 도입하는 공기량을 증가시킴으로써 여압부를 가압하고, 동체 하부에 갖춰진 아웃플로우 밸브로부터 공기를 배출함으로써 감압된다. 아웃플로우 밸브의 고장 등에 대비하여 「릴리프 밸브」나 「세이프티 밸브」라고 불리는 안전 밸브가 갖춰져 있으며, 기내의 압력이 과잉이 되면 기외로 공기를 배출하도록 되어 있다.

고도 1만 미터의 고공을 비행하고 있는 경우에도, 여압부 안은 적어도 2,400 m(항공사나 기종에 따라서는 1,500 m 정도가 된다)의 고도에 상당하는 0.8기압 약 정도로 유지된다[9]。이와 같이 여압부의 기압을 그것에 상당하는 고도로 나타낸 것이 「객실 고도」라고 불리고 있으며, 일반적으로 객실 고도는 여압·공기 조화 장치에 의해 자동적으로 제어되고 있지만, 운용 고도가 7,500 m 이상을 비행하는 항공기는, 그것이 고장 또는 기능 불량에 빠졌을 경우에도, 4,500 m의 객실 고도를 유지한다. 또한, 강하 시 등에 기압의 변화가 생기면, 기내를 항상 완전히 같은 기압으로 유지하는 것은 불가능하며, 눈이나 귀의 안쪽에 통증을 수반하기도 한다.

상공에서는 기내와 기외 사이의 압력차(차압)가 있으며, 동체의 구조재에는 팽창하는 방향으로 응력이 걸리고 있다. 그 때문에, 동체는 '''최대 객실 차압'''에 견딜 수 있도록 설계되어 있으며, 이 응력을 가능한 한 경량의 구조재로 봉쇄하기 위해, 여압 기능을 갖춘 항공기의 동체 단면은 가능한 한 원형에 가까운 형상으로 되어 있다. 여압된 항공기가 고공을 비행 중에는, 동체 등 여압 부분이 어느 정도 팽창하기 때문에, 가능한 한 전 방향으로 균등하게 팽창함으로써 스트레스에 의한 구조재에 대한 부담을 편재시키지 않는 것이 좋지만, 객실의 바닥 등 용이하게 신축할 수 없는 부분이 있기 때문에, 그러한 팽창부와 고정부와의 접합부는 구조재의 강도가 높여져 있는 것이 일반적이다. 또한, 지상에서는 압력차가 제로가 되고, 차압에 의해 생기는 응력도 없어진다. 정기 운항하는 여객기 등에서는, 이 반복되는 응력에 의한 금속 피로가 문제가 될 수 있다. 제트 여객기로 세계 최초로 정기 운항을 시작한 BOAC의 DH106 코멧은, 사각형이었던 객실의 창문의 모서리에 응력이 집중되어, 그것에 의해 생긴 균열이 (균열)이 벌어진 것이 원인으로 공중 분해하는 사고를 연속으로 일으켰다. 그 후, 항공기의 객실 창문과 각 문의 모서리에는 둥글게 되어, 응력의 집중을 완화하도록 되어 있다. 동체 구조는 내측이 정압임을 전제로 만들어져 있으며, 저고도 비행 시 등에서 어떠한 이상으로 인해 내측이 부압이 되면 강도 유지를 방해하는 위험성이 발생한다. 근대적인 전자 제어된 기체에서는, 내외 압력차가 역전되지 않도록 항상 자동 감시되고 있으며, 공기 조화 계통의 기계적인 동작 불량과 같은 이상 사태에도 적절하게 필요한 대응이 이루어지도록 되어 있다.

대형 제트 여객기에서는, 여압부는 조종실이나 객실, 화물실 등에 한정되어 있으며, 모든 날개는 물론, 착륙 장치의 격납고 등 많은 부분이 비여압부가 되어 있다. 일반적으로, 전부에서는 레돔과 앞바퀴 격납고가 비여압이며, 중앙부에서는 중앙 날개와 주 날개 격납고가[10][11][12], 후부에서는 꼬리의 테일콘 전체가 비여압이 되어 있다. 이러한 비여압부와, 객석 등의 여압부와를 격리하는 벽에는 압력에 견딜 만한 강도가 요구되며, 이 안의 큰 벽은 압력 격벽이라고 불린다[13][14]。

전투기 등의 군용기에서는, 빈번하게 고도를 변화시키거나, 기체에 높은 하중(가속도)을 걸어 비행[15]하는 경우가 많고, 그 상태에서 피탄·파손된 경우, 급감압에 의해 기체가 폭발하도록 파괴되거나, 승무원이 폐 손상을 일으켜 실신할 위험성이 있다. 그 때문에 여객기와 같은 완전한 여압은 되지 않고, 내압과 외압의 차이가 커지지 않도록 고공으로 갈수록 여압이 저하되도록 되어 있다. 적에게 격추될 우려가 있는 전투기나 정찰기가 고고도를 비행하는 경우, 사출 좌석 등으로 긴급 탈출할 가능성이 있기 때문에, 조종석이 여압되어 있어도 조종사는 여압복을 착용한다[16]。

대일본제국군에서는, 탑승원용 산소 마스크를 '여압면'이라고 칭했다[17]。

3. 1. 1. 작동 원리

분리되거나 반분리된 대기 환경(예: 항공기 내에서나 스쿠버 다이빙 중에)에서 대기압을 유지시키는 과정이다. 이는 격리되거나 반격리된 대기 환경 (예: 항공기[1], 또는 스쿠버 다이빙 중)에서 대기압이 유지되는 과정이다.

여압된 객실을 갖춘 최초의 여객기는 1938년에 첫 비행한 보잉 307이다. 21세기 현재에는, 고고도를 비행하는 여객기의 객실 내는 일반적으로 여압되어 있으며, 대부분의 제트 여객기나, 많은 수송기, 일부 터보프롭 여객기 등이 여압에 견딜 수 있는 구조를 갖추고 있다[2]。또한, 필요에 따라 여압하는 기능을 갖추고 있기도 하며, 고도 1만 m의 기내에서도 0.8기압 정도로 유지된다[3]。

이러한 기체에서는, 일반적으로 탑재되어 있는 공조 장치 등으로 구성된 「여압·공기 조화 장치」(또는 공기 조화 계통)에 의해 여압이 조정되고, 유지된다.

여압·공조 계통은, 먼저 기내의 여압을 유지하는 공기압을 만들기 위해, 왕복 엔진 탑재의 항공기의 경우에는, 엔진 보조 기기로서 구동되는 객실 과급기의 압축 공기[4], 제트 엔진 탑재의 항공기의 경우에는, 엔진과 기체 후부에 탑재되어 있는 APU의 압축기의 도중에서 추출한 압축 공기[5] 또는 엔진에서 추출한 압축 공기 또는 엔진으로부터의 동력에 의해 구동되는 객실 압축기[6]로부터의 압축 공기가 사용되며, 그것이 공기 조화 장치에 들어가, 적절한 기압·온도·습도[7]로 조정되어, 환류되고 있는 기내의 공기[8]와 혼합되어 기내에 도입된다. 기외로부터 도입하는 공기량을 증가시킴으로써 여압부를 가압하고, 동체 하부에 갖춰진 아웃플로우 밸브로부터 공기를 배출함으로써 감압된다. 아웃플로우 밸브의 고장 등에 대비하여 「릴리프 밸브」나 「세이프티 밸브」라고 불리는 안전 밸브가 갖춰져 있으며, 기내의 압력이 과잉이 되면 기외로 공기를 배출하도록 되어 있다.

고도 1만 미터의 고공을 비행하고 있는 경우에도, 여압부 안은 적어도 2,400 m(항공사나 기종에 따라서는 1,500 m 정도가 된다)의 고도에 상당하는 0.8기압 약 정도로 유지된다[9]。이와 같이 여압부의 기압을 그것에 상당하는 고도로 나타낸 것이 「객실 고도」라고 불리고 있으며, 일반적으로 객실 고도는 여압·공기 조화 장치에 의해 자동적으로 제어되고 있지만, 운용 고도가 7,500 m 이상을 비행하는 항공기는, 그것이 고장 또는 기능 불량에 빠졌을 경우에도, 4,500 m의 객실 고도를 유지한다. 또한, 강하 시 등에 기압의 변화가 생기면, 기내를 항상 완전히 같은 기압으로 유지하는 것은 불가능하며, 눈이나 귀의 안쪽에 통증을 수반하기도 한다.

상공에서는 기내와 기외 사이의 압력차(차압)가 있으며, 동체의 구조재에는 팽창하는 방향으로 응력이 걸리고 있다. 그 때문에, 동체는 '''최대 객실 차압'''에 견딜 수 있도록 설계되어 있으며, 이 응력을 가능한 한 경량의 구조재로 봉쇄하기 위해, 여압 기능을 갖춘 항공기의 동체 단면은 가능한 한 원형에 가까운 형상으로 되어 있다. 여압된 항공기가 고공을 비행 중에는, 동체 등 여압 부분이 어느 정도 팽창하기 때문에, 가능한 한 전 방향으로 균등하게 팽창함으로써 스트레스에 의한 구조재에 대한 부담을 편재시키지 않는 것이 좋지만, 객실의 바닥 등 용이하게 신축할 수 없는 부분이 있기 때문에, 그러한 팽창부와 고정부와의 접합부는 구조재의 강도가 높여져 있는 것이 일반적이다. 또한, 지상에서는 압력차가 제로가 되고, 차압에 의해 생기는 응력도 없어진다. 정기 운항하는 여객기 등에서는, 이 반복되는 응력에 의한 금속 피로가 문제가 될 수 있다. 제트 여객기로 세계 최초로 정기 운항을 시작한 BOAC의 DH106 코멧은, 사각형이었던 객실의 창문의 모서리에 응력이 집중되어, 그것에 의해 생긴 균열이 (균열)이 벌어진 것이 원인으로 공중 분해하는 사고를 연속으로 일으켰다. 그 후, 항공기의 객실 창문과 각 문의 모서리에는 둥글게 되어, 응력의 집중을 완화하도록 되어 있다. 동체 구조는 내측이 정압임을 전제로 만들어져 있으며, 저고도 비행 시 등에서 어떠한 이상으로 인해 내측이 부압이 되면 강도 유지를 방해하는 위험성이 발생한다. 근대적인 전자 제어된 기체에서는, 내외 압력차가 역전되지 않도록 항상 자동 감시되고 있으며, 공기 조화 계통의 기계적인 동작 불량과 같은 이상 사태에도 적절하게 필요한 대응이 이루어지도록 되어 있다.

대형 제트 여객기에서는, 여압부는 조종실이나 객실, 화물실 등에 한정되어 있으며, 모든 날개는 물론, 착륙 장치의 격납고 등 많은 부분이 비여압부가 되어 있다. 일반적으로, 전부에서는 레돔과 앞바퀴 격납고가 비여압이며, 중앙부에서는 중앙 날개와 주 날개 격납고가[10][11][12], 후부에서는 꼬리의 테일콘 전체가 비여압이 되어 있다. 이러한 비여압부와, 객석 등의 여압부와를 격리하는 벽에는 압력에 견딜 만한 강도가 요구되며, 이 안의 큰 벽은 압력 격벽이라고 불린다[13][14]。

전투기 등의 군용기에서는, 빈번하게 고도를 변화시키거나, 기체에 높은 하중(가속도)을 걸어 비행[15]하는 경우가 많고, 그 상태에서 피탄·파손된 경우, 급감압에 의해 기체가 폭발하도록 파괴되거나, 승무원이 폐 손상을 일으켜 실신할 위험성이 있다. 그 때문에 여객기와 같은 완전한 여압은 되지 않고, 내압과 외압의 차이가 커지지 않도록 고공으로 갈수록 여압이 저하되도록 되어 있다. 적에게 격추될 우려가 있는 전투기나 정찰기가 고고도를 비행하는 경우, 사출 좌석 등으로 긴급 탈출할 가능성이 있기 때문에, 조종석이 여압되어 있어도 조종사는 여압복을 착용한다[16]。

대일본제국군에서는, 탑승원용 산소 마스크를 '여압면'이라고 칭했다[17]。

3. 1. 2. 객실 고도

적색 부분이 여압 구획이다.]]

일반적으로 여객기의 객실 고도는 2,400m (약 0.8기압) 정도로 유지된다.[9] 이는 항공사나 기종에 따라 1,500m 정도로 더 낮게 설정될 수도 있다. 여압 시스템은 공조 장치와 연동되어 작동하며, 엔진에서 추출한 압축 공기를 사용하여 객실 내 기압, 온도, 습도를 조절한다.[5][7]

객실 고도는 여압 시스템에 의해 자동으로 제어되지만, 운용 고도가 7,500m 이상인 항공기는 시스템 고장 시에도 4,500m의 객실 고도를 유지해야 한다. 객실 고도가 급격하게 변하면 승객의 귀나 눈에 통증이 발생할 수 있으므로, 기압 변화는 점진적으로 이루어져야 한다.

제트 여객기로 세계 최초로 정기 운항을 시작한 BOAC의 DH106 코멧은, 사각형이었던 객실의 창문의 모서리에 응력이 집중되어, 그것에 의해 생긴 균열이 (균열)이 벌어진 것이 원인으로 공중 분해하는 사고를 연속으로 일으켰다. 그 후, 항공기의 객실 창문과 각 문의 모서리에는 둥글게 되어, 응력의 집중을 완화하도록 되어 있다.

전투기와 같은 군용기는 조종사가 여압복을 착용한다[16]。

3. 1. 3. 안전 장치

여압·공조 계통은 기내의 여압을 유지하는 공기압을 만들기 위해, 왕복 엔진 탑재 항공기의 경우 엔진 보조 기기로 구동되는 객실 과급기의 압축 공기[4], 제트 엔진 탑재 항공기의 경우 엔진과 기체 후부에 탑재된 APU 압축기 도중에서 추출한 압축 공기[5] 또는 엔진에서 추출한 압축 공기 또는 엔진으로부터의 동력에 의해 구동되는 객실 압축기[6]로부터의 압축 공기가 사용되며, 그것이 공기 조화 장치에 들어가, 적절한 기압·온도·습도[7]로 조정되어, 환류되고 있는 기내의 공기[8]와 혼합되어 기내에 도입된다. 기외로부터 도입하는 공기량을 증가시킴으로써 여압부를 가압하고, 동체 하부에 갖춰진 아웃플로우 밸브로부터 공기를 배출함으로써 감압된다. 아웃플로우 밸브의 고장 등에 대비하여 「릴리프 밸브」나 「세이프티 밸브」라고 불리는 안전 밸브가 갖춰져 있으며, 기내의 압력이 과잉이 되면 기외로 공기를 배출하도록 되어 있다.

고도 1만 미터의 고공을 비행하고 있는 경우에도, 여압부 안은 적어도 2,400 m(항공사나 기종에 따라서는 1,500 m 정도가 된다)의 고도에 상당하는 0.8기압 약 정도로 유지된다[9]。

전투기 등의 군용기에서는, 빈번하게 고도를 변화시키거나, 기체에 높은 하중(가속도)을 걸어 비행[15]하는 경우가 많고, 그 상태에서 피탄·파손된 경우, 급감압에 의해 기체가 폭발하도록 파괴되거나, 승무원이 폐 손상을 일으켜 실신할 위험성이 있다. 그 때문에 여객기와 같은 완전한 여압은 되지 않고, 내압과 외압의 차이가 커지지 않도록 고공으로 갈수록 여압이 저하되도록 되어 있다. 적에게 격추될 우려가 있는 전투기나 정찰기가 고고도를 비행하는 경우, 사출 좌석 등으로 긴급 탈출할 가능성이 있기 때문에, 조종석이 여압되어 있어도 조종사는 여압복을 착용한다[16]。

대일본제국군에서는, 탑승원용 산소 마스크를 '여압면'이라고 칭했다[17]。

3. 1. 4. 구조적 고려 사항

분리되거나 반분리된 대기 환경(예: 항공기 내에서나 스쿠버 다이빙 중에)에서 대기압을 유지시키는 과정이다.

이는 격리되거나 반격리된 대기 환경 (예: 항공기,[1] 또는 스쿠버 다이빙 중)에서 대기압이 유지되는 과정이다.

여압된 객실을 갖춘 최초의 여객기는 1938년에 첫 비행한 보잉 307이다. 21세기 현재에는, 고고도를 비행하는 여객기의 객실 내는 일반적으로 여압되어 있으며, 대부분의 제트 여객기나, 많은 수송기, 일부 터보프롭 여객기 등이 여압에 견딜 수 있는 구조를 갖추고 있다[2]。또한, 필요에 따라 여압하는 기능을 갖추고 있기도 하며, 고도 1만 m의 기내에서도 0.8기압 정도로 유지된다[3]。

이러한 기체에서는, 일반적으로 탑재되어 있는 공조 장치 등으로 구성된 「여압·공기 조화 장치」(또는 공기 조화 계통)에 의해 여압이 조정되고, 유지된다.

여압·공조 계통은, 먼저 기내의 여압을 유지하는 공기압을 만들기 위해, 왕복 엔진 탑재의 항공기의 경우에는, 엔진 보조 기기로서 구동되는 객실 과급기의 압축 공기[4], 제트 엔진 탑재의 항공기의 경우에는, 엔진과 기체 후부에 탑재되어 있는 APU의 압축기의 도중에서 추출한 압축 공기[5] 또는 엔진에서 추출한 압축 공기 또는 엔진으로부터의 동력에 의해 구동되는 객실 압축기[6]로부터의 압축 공기가 사용되며, 그것이 공기 조화 장치에 들어가, 적절한 기압·온도·습도[7]로 조정되어, 환류되고 있는 기내의 공기[8]와 혼합되어 기내에 도입된다. 기외로부터 도입하는 공기량을 증가시킴으로써 여압부를 가압하고, 동체 하부에 갖춰진 아웃플로우 밸브로부터 공기를 배출함으로써 감압된다. 아웃플로우 밸브의 고장 등에 대비하여 「릴리프 밸브」나 「세이프티 밸브」라고 불리는 안전 밸브가 갖춰져 있으며, 기내의 압력이 과잉이 되면 기외로 공기를 배출하도록 되어 있다.

고도 1만 미터의 고공을 비행하고 있는 경우에도, 여압부 안은 적어도 2,400 m(항공사나 기종에 따라서는 1,500 m 정도가 된다)의 고도에 상당하는 0.8기압 약 정도로 유지된다[9]。이와 같이 여압부의 기압을 그것에 상당하는 고도로 나타낸 것이 「객실 고도」라고 불리고 있으며, 일반적으로 객실 고도는 여압·공기 조화 장치에 의해 자동적으로 제어되고 있지만, 운용 고도가 7,500 m 이상을 비행하는 항공기는, 그것이 고장 또는 기능 불량에 빠졌을 경우에도, 4,500 m의 객실 고도를 유지한다. 또한, 강하 시 등에 기압의 변화가 생기면, 기내를 항상 완전히 같은 기압으로 유지하는 것은 불가능하며, 눈이나 귀의 안쪽에 통증을 수반하기도 한다.

상공에서는 기내와 기외 사이의 압력차(차압)가 있으며, 동체의 구조재에는 팽창하는 방향으로 응력이 걸리고 있다. 그 때문에, 동체는 '''최대 객실 차압'''에 견딜 수 있도록 설계되어 있으며, 이 응력을 가능한 한 경량의 구조재로 봉쇄하기 위해, 여압 기능을 갖춘 항공기의 동체 단면은 가능한 한 원형에 가까운 형상으로 되어 있다. 여압된 항공기가 고공을 비행 중에는, 동체 등 여압 부분이 어느 정도 팽창하기 때문에, 가능한 한 전 방향으로 균등하게 팽창함으로써 스트레스에 의한 구조재에 대한 부담을 편재시키지 않는 것이 좋지만, 객실의 바닥 등 용이하게 신축할 수 없는 부분이 있기 때문에, 그러한 팽창부와 고정부와의 접합부는 구조재의 강도가 높여져 있는 것이 일반적이다. 또한, 지상에서는 압력차가 제로가 되고, 차압에 의해 생기는 응력도 없어진다. 정기 운항하는 여객기 등에서는, 이 반복되는 응력에 의한 금속 피로가 문제가 될 수 있다. 제트 여객기로 세계 최초로 정기 운항을 시작한 BOAC의 DH106 코멧은, 사각형이었던 객실의 창문의 모서리에 응력이 집중되어, 그것에 의해 생긴 균열이 (균열)이 벌어진 것이 원인으로 공중 분해하는 사고를 연속으로 일으켰다. 그 후, 항공기의 객실 창문과 각 문의 모서리에는 둥글게 되어, 응력의 집중을 완화하도록 되어 있다. 동체 구조는 내측이 정압임을 전제로 만들어져 있으며, 저고도 비행 시 등에서 어떠한 이상으로 인해 내측이 부압이 되면 강도 유지를 방해하는 위험성이 발생한다. 근대적인 전자 제어된 기체에서는, 내외 압력차가 역전되지 않도록 항상 자동 감시되고 있으며, 공기 조화 계통의 기계적인 동작 불량과 같은 이상 사태에도 적절하게 필요한 대응이 이루어지도록 되어 있다.

대형 제트 여객기에서는, 여압부는 조종실이나 객실, 화물실 등에 한정되어 있으며, 모든 날개는 물론, 착륙 장치의 격납고 등 많은 부분이 비여압부가 되어 있다. 일반적으로, 전부에서는 레돔과 앞바퀴 격납고가 비여압이며, 중앙부에서는 중앙 날개와 주 날개 격납고가[10][11][12], 후부에서는 꼬리의 테일콘 전체가 비여압이 되어 있다. 이러한 비여압부와, 객석 등의 여압부와를 격리하는 벽에는 압력에 견딜 만한 강도가 요구되며, 이 안의 큰 벽은 압력 격벽이라고 불린다[13][14]。

전투기 등의 군용기에서는, 빈번하게 고도를 변화시키거나, 기체에 높은 하중(가속도)을 걸어 비행[15]하는 경우가 많고, 그 상태에서 피탄·파손된 경우, 급감압에 의해 기체가 폭발하도록 파괴되거나, 승무원이 폐 손상을 일으켜 실신할 위험성이 있다. 그 때문에 여객기와 같은 완전한 여압은 되지 않고, 내압과 외압의 차이가 커지지 않도록 고공으로 갈수록 여압이 저하되도록 되어 있다. 적에게 격추될 우려가 있는 전투기나 정찰기가 고고도를 비행하는 경우, 사출 좌석 등으로 긴급 탈출할 가능성이 있기 때문에, 조종석이 여압되어 있어도 조종사는 여압복을 착용한다[16]。

대일본제국군에서는, 탑승원용 산소 마스크를 '여압면'이라고 칭했다[17]。

3. 1. 5. 대한민국 항공 산업과 여압 기술

항공기 내에서나 스쿠버 다이빙 중에 대기압을 유지시키는 과정을 여압이라고 한다. [1]

여압 객실을 갖춘 최초의 여객기는 1938년에 첫 비행한 보잉 307이다. 21세기 현재 고고도를 비행하는 여객기 객실은 일반적으로 여압되어 있으며, 대부분의 제트 여객기, 수송기, 일부 터보프롭 여객기 등이 여압 구조를 갖추고 있다.[2] 필요에 따라 여압 기능을 갖추고 고도 1만 m 기내에서도 0.8기압 정도로 유지된다.[3]

기체는 탑재된 공조 장치 등으로 구성된 「여압·공기 조화 장치」(또는 공기 조화 계통)에 의해 여압이 조정, 유지된다.

여압·공조 계통은 기내 여압 유지를 위해 공기압을 만든다. 왕복 엔진 탑재 항공기는 엔진 보조 기기로 구동되는 객실 과급기의 압축 공기[4], 제트 엔진 탑재 항공기는 엔진과 기체 후부 APU 압축기에서 추출한 압축 공기[5] 또는 엔진에서 추출한 압축 공기나 엔진 동력으로 구동되는 객실 압축기[6]의 압축 공기가 사용된다. 공기는 공기 조화 장치에서 적절한 기압·온도·습도[7]로 조정되어 환류되는 기내 공기[8]와 혼합, 기내에 도입된다. 기외 공기량을 늘려 여압부를 가압하고, 동체 하부 아웃플로우 밸브로 공기를 배출해 감압한다. 아웃플로우 밸브 고장에 대비해 「릴리프 밸브」,「세이프티 밸브」 (안전 밸브)가 있어 기내 압력 과잉 시 기외로 공기를 배출한다.

고도 1만 미터 고공 비행 시에도 여압부 안은 2,400 m(항공사, 기종에 따라 1,500 m) 고도에 상당하는 0.8기압 정도로 유지된다.[9] 여압부 기압을 고도로 나타낸 것이 「객실 고도」이며, 여압·공기 조화 장치로 자동 제어되지만, 운용 고도 7,500 m 이상 항공기는 고장 시에도 4,500 m 객실 고도를 유지한다. 강하 시 기압 변화로 기내를 완전히 같은 기압으로 유지하는 것은 불가능하며, 눈, 귀 안쪽에 통증이 발생할 수 있다.

상공에서 기내-기외 압력차(차압)로 동체 구조재에 팽창 응력이 발생한다. 동체는 '''최대 객실 차압'''에 견디도록 설계되며, 경량 구조재로 응력을 봉쇄하기 위해 여압 기능 항공기 동체 단면은 원형에 가깝다. 여압 항공기 고공 비행 중 동체 등 여압 부분은 팽창하므로, 전 방향 균등 팽창으로 구조재 부담을 편재시키지 않는 것이 좋지만, 객실 바닥 등 신축 어려운 부분과 팽창부 접합부는 구조재 강도를 높인다. 지상에서는 압력차가 없어 차압에 의한 응력도 없다. 여객기 등에서 반복되는 응력에 의한 금속 피로가 문제될 수 있다. 제트 여객기 최초 정기 운항 BOAC DH106 코멧은 사각형 객실 창문 모서리에 응력이 집중, 균열 발생으로 공중 분해되는 사고를 일으켰다. 이후 항공기 객실 창문, 각 문 모서리는 둥글게 되어 응력 집중을 완화한다. 동체 구조는 내측 정압 전제이며, 저고도 비행 시 내측 부압 발생은 강도 유지에 위험하다. 근대 전자 제어 기체는 내외 압력차 역전 방지 자동 감시, 공기 조화 계통 기계적 동작 불량 등 이상 사태에 적절히 대응한다.

대형 제트 여객기는 조종실, 객실, 화물실 등만 여압되며, 날개, 착륙 장치 격납고 등은 비여압부다. 전부 레돔, 앞바퀴 격납고, 중앙부 중앙 날개, 주 날개 격납고[10][11][12], 후부 꼬리 테일콘 전체가 비여압이다. 비여압부와 객석 등 여압부 격리 벽은 압력에 견딜 강도가 요구되며, 큰 벽은 압력 격벽이라 한다.[13][14]

전투기 등 군용기는 잦은 고도 변화, 기체 높은 하중(가속도) 비행[15]이 잦고, 피탄·파손 시 급감압으로 기체 폭발 파괴, 승무원 폐 손상, 실신 위험이 있다. 여객기처럼 완전 여압하지 않고, 내압-외압 차이가 커지지 않도록 고공에서 여압이 저하된다. 적 격추 우려 전투기, 정찰기 고고도 비행 시 사출 좌석 긴급 탈출 가능성 때문에 조종석 여압에도 조종사는 여압복을 착용한다.[16]

대일본제국군에서는 탑승원용 산소 마스크를 '여압면'이라고 칭했다.[17]

3. 1. 6. 군용 항공기

항공기와 같은 분리되거나 반분리된 대기 환경에서 대기압을 유지시키는 과정이다.[1]

군용 차량 중에는 핵무기, 생물학 무기, 화학 무기 등에 오염된 지역에서의 활동을 상정하여, 차량 자체의 기밀성을 높이는 동시에 차내를 가압하여 외부 기압보다 높이는 기구를 가진 것이 있다([NBC 정찰 차량]). 이것은 클린룸이나 무균 병실처럼 외부 공기와 함께 오염 물질이 차내로 침입하는 것을 방지하기 위한 것이며, 승무원은 화학 방호복이나 가스 마스크 등을 착용하지 않고 오염 지역에서 활동하는 것이 가능해진다.[21]

4. 우주선

국제 우주 정거장(ISS)은 지상과 같은 1기압으로 여압되어 있다. ISS에 보급 물자를 운반하는 우주 스테이션 보급기(HTV)는 화물 구획 내의 보급 캐리어 여압부도 1기압으로 여압되어 있다. 반면, 나머지 보급 캐리어 비여압부는 여압되지 않아 우주로 올라가면 진공이 된다.[18]

5. 철도 차량

중화인민공화국의 칭하이-티베트 철도는 최고 지점의 해발 고도가 5,000m를 넘는 대기 희박 지역을 지나기 때문에 객실 내 승객에게 호흡 곤란이나 두통을 유발하고, 경우에 따라서는 치명적인 상황을 초래할 수 있다는 우려가 있었다.[19] 이 때문에 차량에 여압 설비를 설치한다는 보도가 일부 언론에서 나오기도 했지만, 중간 역에서 승객이 승하차할 때마다 다시 여압하는 것은 비현실적이고 비용이 많이 든다고 판단되어 실제로는 채택되지 않았다.[19] 대신, 외부 공기를 흡입하여 과도한 질소를 외부로 배출하고, 산소 농도를 높인 공기를 차내에 공급하는 설비가 설치되었다.[19] 해발 5,071m의 탕구라 산을 통과할 때에는 산소 농도가 23%로 높아져, 통상적인 21%에 비해 2% 포인트 높으며, 이는 3,000m 전후의 높이에 있는 것과 비슷한 수준으로 조정된 것이다.[19] 산소 농도를 너무 높이면 가연성이 높아져 위험하다고 판단되어 이 정도의 산소 농도에 머무르게 되었다.[19] 각 개인이 사용할 수 있는 40% 산소를 공급하는 산소 마스크도 준비되어 있다.[19] 차량은 공기를 최대한 차내에 유지하기 위해 플러그 도어를 채택하거나 특수한 관통로 설계를 적용하고, 에어컨 및 화장실 구조에도 특수한 것을 채용하여 기밀성을 높이는 구조로 되어 있다.[20]

6. 군용 차량

군용 차량 중에는 핵무기, 생물학 무기, 화학 무기 등에 오염된 지역에서의 활동을 상정하여, 차량 자체의 기밀성을 높이는 동시에 차내를 가압하여 외부 기압보다 높이는 기구를 가진 것이 있다([NBC 정찰 차량]). 이것은 클린룸이나 무균 병실처럼 외부 공기와 함께 오염 물질이 차내로 침입하는 것을 방지하기 위한 것이며, 승무원은 화학 방호복이나 가스 마스크 등을 착용하지 않고 오염 지역에서 활동하는 것이 가능해진다[21]。

7. 기타 응용

일산화 탄소 중독 등으로 혈중 산소 분압이 현저하게 저하된 환자에게는 고압 산소 치료를 실시하는 경우가 있다.[22] 고압 산소 치료는 환자를 대기압의 3배 정도로 기압을 올린 방에 수용하여 고농도 산소를 공급하는 치료법이다. 고기압 환경에서는 산소가 혈액에 직접 용해되며, 혈액에 용해된 산소는 산소 분압이 낮은 곳, 즉 산소가 부족한 곳에서 확산된다. 따라서 일산화 탄소와 결합하여 산소 운반 능력이 떨어진 헤모글로빈 대신 산소를 전신에 공급할 수 있다.[22]

실내를 청정한 환경으로 유지하기 위해, 외부보다 기압을 약간 높여 오염을 방지하는 양압 수술실이 존재한다.[22]

7. 1. 고압 산소 치료와 대한민국 의료 기술

일산화 탄소 중독 등으로 혈중 산소 분압이 현저하게 저하된 환자에게는 고압 산소 치료를 실시하는 경우가 있다.[22] 고압 산소 치료는 환자를 대기압의 3배 정도로 기압을 올린 방에 수용하여 고농도 산소를 공급하는 치료법이다. 고기압 환경에서는 산소가 혈액에 직접 용해되며, 혈액에 용해된 산소는 산소 분압이 낮은 곳, 즉 산소가 부족한 곳에서 확산된다. 따라서 일산화 탄소와 결합하여 산소 운반 능력이 떨어진 헤모글로빈 대신 산소를 전신에 공급할 수 있다.[22]

실내를 청정한 환경으로 유지하기 위해, 외부보다 기압을 약간 높여 오염을 방지하는 양압 수술실이 존재한다.[22]

참조

[1] 서적 A Dictionary of Aviation Osprey 1973
[2] 문서 客室内に与圧を行った場合、外気圧との釣り合いが取れなくなるために、客室の壁は外側へと押される。与圧を行うのならば、この力に機体は耐えなければならない。
[3] 문서 長距離を飛行する航空機の多くが高空を飛行するのは、高度の上昇に応じて空気[[密度]]が低下して空気による[[抗力|抵抗]]が減るため、比較的少ない[[燃料消費率|燃料消費]]で高速飛行が可能になるためである。
[4] 문서 エンジンに搭載されている[[スーパーチャージャー]]や[[ターボチャージャー]]で作られた、[[吸気]]用の圧縮空気を「抽気」（ちゅうき）して、それを利用して客室を与圧する方法を使用する航空機もある。これにはエンジンの[[キャブレター]]がそれらの後ろに装着されている場合のみに使用される。
[5] 문서 ジェットエンジンの圧縮段の途中から抽出した圧縮空気を「抽気」や「ブリードエア」と呼ぶ。
[6] 문서 エンジンからの抽気には、エンジン内部での[[エンジンオイル|オイル]]又は燃料漏れによる[[汚染]]と、供給がエンジン[[性能]]に依存している短所があるため、それらによる影響を受けないように安定した圧縮空気を作り出す必要性から、独立した客室圧縮機を搭載する場合がある。
[7] 문서 湿度は比較的低く設定されているため、乗客は比較的早期に水分が失われる。喉の渇きを癒す目的以外に、[[静脈血栓塞栓症|エコノミークラス症候群]]を避けるためにも、適量の[[飲料水]]を摂ることが奨励される
[8] 문서 機内の空気は概ね循環している。左右壁面の床の隙間から回収された空気は、床下のエア[[ダクト]]を通り、たいていは機体中央部にある空気調和装置の中の[[エアフィルタ|空気清浄フィルター]]によって[[埃|ダスト]]などが除かれ、抽気、または電動[[圧縮機|コンプレッサー]]によって加圧された外部の新鮮な空気と混合され、必要ならば[[ヒーター]]で加熱されることで、温度や湿度が調整される。この新たな空気は天井上のエアダクトを通り、客室や操縦室などに供給される。床下から回収された古い空気の一部が、ダクトを経由して、たいていは胴体前部と後部の2箇所の機体下面に設けられたアウトフロー・バルブから機外へ排出される。
[9] 문서 原則として、最大運用高度で客室高度が2,400 m以上にならないようになっている。
[10] 문서 主脚格納室は非与圧であり、高空を飛行すると機外と同等の温度と気圧に曝される。これを知らずに無銭旅行を企て脚格納室に忍び込むことで命に関わる事件が幾度か起きた。
[11] 뉴스 外国人遺体：成田着デルタ機の主脚格納部に 密航目的か - 毎日ｊｐ(毎日新聞) http://buzzurl.jp/en[...] 毎日ｊｐ(毎日新聞) 2012-03-22
[12] 웹사이트 嫌な乗客、最終回 http://good-old-days[...] 2012-03-22
[13] 서적 ジェット旅客機の秘密 ソフトバンククリエイティブ 2010-01-19
[14] 서적 航空工学の本 日刊工業新聞社 2010-03-25
[15] 문서 機動、[[マニューバ]]も参照。
[16] 간행물 'JWings』No.156' イカロス出版 2011-08-11
[17] 웹사이트 三菱重工業名古屋航空宇宙システム製作所史料室 Ｎｏ．１ http://www.hikojour.[...]
[18] 웹사이트 国際宇宙ステーションの運用に欠かせないHTV https://www.jaxa.jp/[...] 2011-09-10
[19] 웹사이트 Train to the Roof of the World http://www.wired.com[...] WIRED (雑誌) 2013-02-06
[20] 웹사이트 Meeting the high-altitude challenge http://www.railwayga[...] レールウェイ・ガゼット・インターナショナル 2013-02-06
[21] 문서 汚染地域に取り残された人員の救出や目視などのために車外に出たり、故障などにより外気が侵入してくることも考えられるために防護服などが完全に不要になるというわけではない。
[22] 논문 手術室の空調と環境整備 https://doi.org/10.2[...] 日本臨床麻酔学


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