토목기사 도수·송수계획 — 펌프와 공동현상

도수는 수원이 정수장보다 높을 때, 송수는 정수장이 배수지보다 높아 지형 낙차가 확보될 때 자연유하로 물을 보낼 수 있다. 자연유하는 펌프와 전력이 필요 없어 유지비가 적지만, 지형이 평탄해 충분한 자연 낙차를 얻기 어려울 때는 펌프압송식이 더 적합하다. 노선을 정할 때는 지형, 거리, 관로의 압력, 시공 비용을 함께 본다.

펌프를 쓰면 공동현상(cavitation)을 막아야 한다. 공동현상은 흡입양정이 너무 크거나 회전수가 너무 빠를 때 관내 압력이 물의 증기압 이하로 떨어져 생긴다. 물의 압력이 낮아져 기포가 생기고, 기포가 터지면서 펌프 날개를 손상시키고 진동과 소음을 만든다. 방지하려면 흡입양정을 낮추고, 회전수를 줄이고, 흡입관 지름을 키워 손실을 줄인다. 흡입양정은 대기압 한계 안에서 약 5m 이내로 운전하는 것이 안전하다.

수격작용은 밸브를 갑자기 닫거나 펌프를 갑자기 멈출 때 관로의 물이 급격히 멈추면서 압력이 크게 오르내리는 현상이다. 플라이휠로 펌프의 관성을 키우거나, 조압수조·압력수조를 설치하거나, 밸브를 천천히 닫아 압력 변화를 줄인다. 흡입측 역지밸브는 수격작용 방지와 직접 관계가 없다.

펌프의 특성곡선은 토출량에 따른 양정, 효율, 축동력을 나타낸다. 회전수는 특성곡선을 그리는 축이 아니라, 회전수를 바꾸면 곡선 자체가 달라지는 조건이다. 펌프를 고를 때는 설계 유량과 양정에서 효율이 높은 지점을 찾고, 흡입 조건과 전동기 용량을 함께 확인한다.