항상 일정한 수압으로 급수할 수 있는 급수 방식은?
- 옥상 탱크식
- 직결 배관식
- 압력 탱크식
- 상향 배관식
정답과 해설 보기
정답 ① · 옥상 탱크식 급수 방식은 옥상에 저수조를 설치하여 중력에 의한 수두로 급수하는 방식입니다. 펌프의 가동 유무와 관계없이 저수조의 높이에 의해 항상 일정한 수압을 유지할 수 있는 장점이 있습니다.
옥상 탱크식은 중력에 의한 수두로 급수하므로 펌프 가동 여부와 관계없이 항상 일정한 수압을 유지한다.
개념 한 쪽
에너지관리기능장 급수펌프의 동력계산 — 펌프 법칙과 비례관계
원심식 급수펌프는 회전수와 기하학적 크기에 따라 유량·수두·동력이 달라진다. 시험에서는 회전수 변화에 따른 유량 계산, 급수방식 특성, 급수밸브 규격 등 펌프와 급수장치의 기본 원리를 묻는다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「급수펌프의 동력계산」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 회전수 변화에 따른 유량 계산 | 1 | 회전수 변경으로 유량을 비례 계산하여 구하기 |
| 급수 방식의 수압 특성 판단 | 1 | 급수 방식별로 일정 수압 유지 여부를 판별하기 |
| 보일러 전열면에 따른 급수밸브 규격 판단 | 1 | 전열면적 기준에 따른 급수밸브 최소 직경을 고르기 |
뜻
원심펌프의 기본적인 성능 관계는 펌프 법칙으로 설명한다. 동일한 펌프에서 유량은 회전수에 정비례하므로 회전수가 변경되면 유량을 회전수 비에 따라 곱해 구한다. 수두는 회전수의 제곱에 비례하는 관계를 갖고, 동력은 회전수 관계에서 더 높은 차수로 민감하게 변화한다.
기하학적으로 상사(형상·비례가 동일한)인 펌프들 사이에서는 치수 비가 성능에 크게 영향을 미친다. 이 경우 축동력 등의 스케일링 관계는 회전수와 치수 비의 거듭제곱을 함께 고려하여 계산한다. 문제에서 제시된 비례식은 특정 상황에서 적용되는 표준적 변환식으로 사용된다.
시험 문제는 두 가지 유형으로 자주 출제된다. 하나는 단순히 회전수 비례 관계만 이용해 유량을 구하는 계산형, 다른 하나는 상사 펌프 관계를 이용해 치수와 회전수 변화에 따른 동력을 구하는 스케일링 계산형이다. 기본 공식을 정확히 적용하는 것이 핵심이다.
현장적 의미로는 유량·수두·동력의 비례 관계를 이해하면 운전 조건 변경이나 장비 교체 시 성능을 예측할 수 있으므로, 설계·유지관리에서 실무적인 판단을 할 수 있다.
예제
예1: 어떤 원심 펌프가 회전수 2,500rpm에서 200m³/h를 공급할 때, 회전수를 1,500rpm으로 낮추면 유량은 회전수 비례에 의해 계산한다. 비율은 1500 ÷ 2500 = 0.6이므로 유량은 200 × 0.6 = 120m³/h가 된다. 따라서 120m³/h가 된다.
예2: 상사 펌프의 축동력 비례식 P₂ = P₁ × (N₂/N₁) × (D₂/D₁)^5 를 적용하면 치수와 회전수 변화에 따른 동력을 구할 수 있다. 예로 초대의 펌프가 1800rpm에서 축동력 300ps일 때, 상사의 치수를 2배로 하고 회전수를 1500rpm으로 운전하면 P₂ = 300 × (1500/1800) × 2^5 = 300 × (5/6) × 32 = 8000ps가 된다. 원자료에는 계산치와 다른 제시값이 함께 언급되었으므로, 공식 대입 결과를 우선적으로 이해하는 것이 중요하다.
대표 기출 3문항
보일러 급수내관(內管)을 설치하는 목적과 무관한 것은?
- 급수를 얼마 정도라도 예열하기 위하여
- 냉수를 직접 보일러에 접촉시키지 않게 하기 위하여
- 보일러수의 농축을 막기 위하여
- 보일러수의 순환을 좋게 하기 위하여
정답과 해설 보기
정답 ③ · 보일러 급수내관은 급수 배관의 끝을 보일러 내부에 삽입하여 설치하는 것입니다. 주된 목적은 차가운 급수가 보일러 본체나 내화물에 직접 닿아 열충격을 주는 것을 방지하고, 급수를 보일러 내에서 어느 정도 예열하여 순환을 원활하게 하는 데 있습니다.
보일러 급수내관은 급수의 예열, 열충격 방지, 순환 촉진이 주목적이며 수질 농축 방지는 블로우다운의 역할이다.
강철제 증기보일러의 전열면적이 10 m²를 초과하는 경우 급수밸브의 크기는 얼마 이상이어야 하는가?
- 15 A
- 20 A
- 30 A
- 40 A
정답과 해설 보기
정답 ② · 강철제 증기보일러의 전열면적에 따른 급수밸브 크기 기준을 묻는 문제이다. 보일러 및 압력용기 안전기준에 따르면 강철제 증기보일러로서 전열면적이 10제곱미터를 초과하는 것은 급수밸브의 크기가 20A 이상이어야 한다.
강철제 증기보일러 전열면적 10㎡ 초과 시 급수밸브 직경은 20A 이상이어야 한다.
자주 묻는 물음
- 원심펌프에서 유량과 회전수 관계는 어떻게 되는가?
- 유량은 회전수에 정비례하므로 변경된 회전수 비율을 기존 유량에 곱하여 새로운 유량을 구한다.
- 수두와 동력은 회전수에 대해 어떻게 반응하는가?
- 수두는 회전수의 제곱에 비례하는 경향이 있고, 동력은 더 높은 차수의 민감도를 보여 회전수 변동 시 더 크게 영향을 받는다고 이해한다.
- 치수(직경)가 다른 상사 펌프 간 동력 비교는 어떻게 하는가?
- 상사 펌프 간에는 축동력이 회전수 비와 치수 비의 거듭제곱으로 변하므로 P₂/P₁ = (N₂/N₁) × (D₂/D₁)^5 형태의 비례식을 사용하여 계산한다.
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