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 종류, 구조 및 특성 — 인젝터·옥상탱크·펌프 계산
보일러 급수장치는 급수 방식을 포함해 급수장치의 구성과 펌프 성능·구비조건을 이해하는 것이 중요하다. 옥상 탱크식과 직결 배관식 등 방식별 수압 특성과 인젝터의 작동 원리, 급수펌프의 축마력 계산 및 상사(동일형) 펌프 법칙을 중심으로 핵심 개념을 정리한다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「급수펌프의 종류, 구조 및 특성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 일정한 수압 방식 판별 | 1 | 수압 안정성 특성에 따라 급수 방식을 식별하는 능력 |
| 급수밸브 규격 연결 암기 | 1 | 보일러 전열면적 기준과 급수밸브 최소 직경을 연결하여 판별하는 능력 |
| 인젝터 작동 원리와 불능 원인 | 1 | 인젝터의 응축 원리로 급수불능 원인을 가려내는 능력 |
뜻
급수 방식은 옥상 탱크식, 직결 배관식, 압력 탱크식 등으로 구분되며, 방식에 따라 수압의 안정성 특성이 달라진다. 옥상 탱크식은 탱크의 높이에 의해 발생하는 중력 수두로 급수하므로 펌프의 가동 여부와 관계없이 일정한 수압을 유지하는 장점이 있다. 직결 배관식과 압력 탱크식은 펌프 운전 상태에 따라 압력 변동이 발생할 수 있다.
인젝터는 고압 증기의 에너지를 이용하여 물을 보일러로 흡입·급수하는 장치로, 증기의 응축에 의한 부피 감소를 이용해 흡입력을 발생시킨다. 따라서 급수 온도가 낮으면 증기의 응축이 잘 일어나 작동이 원활해지므로 저온 급수는 급수불능의 원인이 아니며, 오히려 유리하다. 반대로 인젝터 자체 과열, 증기 압력 저하, 흡입관 내 공기 유입, 노즐 마모 등은 급수불능의 원인이 된다.
급수펌프의 구비조건은 고온·고압에 견딜 수 있는 내구성, 조작 및 유지보수가 용이할 것, 저부하 시에도 효율이 좋을 것, 병렬 운전으로 가동률 유지가 가능할 것 등이다. 병렬 운전은 부하 변동에 유연하게 대응하기 위한 방식이며, 직렬 운전은 양정을 높이기 위한 방식으로서 보일러 급수펌프의 기본 구비조건으로 보기에는 적절하지 않다.
펌프 성능 계산에서 축마력은 유량과 양정, 펌프 효율을 이용해 구하며 단위 환산이 필요하다. 1kgf/cm²는 약 10m 양정으로 환산하는 관습을 사용해 축마력을 계산한다. 상사 펌프 사이의 성능 변화는 펌프 법칙을 적용해 회전수와 치수(직경)에 대한 비례관계를 이용해 예측할 수 있다.
예제
대표 계산 1 — 축마력 계산 예시: 문제의 조건: 압력 2kgf/cm², 유량 0.18 m³/min, 펌프 효율 80%일 때 축마력을 구한다. 1kgf/cm² ≒ 10m 이므로 양정 H는 20m가 된다. 축마력 공식 SHP = (Q × H) / (4.5 × η)를 적용하면 분자는 0.18 × 20 = 3.6이고 분모는 4.5 × 0.8 = 3.6이므로 결과는 1 PS가 된다.
대표 계산 2 — 상사 펌프 법칙 적용 개념: 상사 펌프의 축동력은 P₂ = P₁ × (N₂/N₁) × (D₂/D₁)⁵ 관계를 따른다. 예를 들어 회전수가 감소하고 치수가 2배가 되면 직경비의 5제곱이 큰 영향을 미치므로 축동력이 크게 변한다. 계산 시 회전수비와 직경비의 5제곱을 차례로 적용해 산출한다.
대표 기출 3문항
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.
다음 설명 중 인젝터 급수불능 원인이 아닌 것은?
- 인젝터 자체 온도가 높을 때
- 증기 압력이 2kgf/cm² 이하 일 때
- 흡입 관로에서 공기가 누입 될 때
- 급수 온도가 낮을 때
정답과 해설 보기
정답 ④ · 인젝터(주입기)는 보일러 급수장치 중 하나로 고압 증기의 운동 에너지를 이용하여 급수를 압송합니다. 인젝터의 급수 불능 원인으로는 인젝터 자체의 과열, 증기 압력의 저하(통상 2 kgf/cm2 이하), 흡입 관로의 공기 누입 등이 있습니다.
인젝터는 증기 응축으로 인한 부피 감소를 이용하므로, 급수 온도가 낮을수록 응축이 잘 되어 급수가 용이하다.
자주 묻는 물음
- 옥상 탱크식이 가진 수압 특성은 무엇인가?
- 옥상 탱크식은 탱크 높이에 의한 중력 수두로 급수하므로 펌프의 가동 여부와 관계없이 일정한 수압을 유지한다.
- 인젝터가 급수불능이 되는 주요 원인은 무엇인가?
- 인젝터의 급수불능 원인은 인젝터 과열로 인한 응축 부진, 증기 압력 저하로 인한 흡입력 부족, 흡입관 내 공기 누입, 노즐 마모 등이며 급수 온도가 낮은 것은 오히려 작동을 돕는다.
- 급수펌프의 구비조건에서 병렬 운전과 직렬 운전의 차이는 무엇인가?
- 병렬 운전은 유량을 증가시켜 부하 변동에 유연하게 대응하도록 하는 방식이며 급수펌프의 가동률 유지를 위해 필요하다. 직렬 운전은 압력(양정)을 높일 때 사용하는 방식으로 구비조건으로서의 필요성과는 목적이 다르다.
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