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발행일: 2022/04/12  손인호 기자
‘케이싱 웨어링’ 적용 유량 손실 막는다
◧방재신기술 제2022-8호 - 입축 사류 펌프

임펠러와 웨어링 사이서 발생 누설 유량 최소화 
태풍 집중호우 인한 우수 강제배수 시 큰 도움


‘유량 손실 저감용 인터널 그루브 웨어링이 케이싱에 적용된 입축 사류’ 기술이 최근 행정안전부로부터 방재신기술로 지정 받았다.

범위
이 신기술은 인터널그루브 구조를 가진 케이싱 웨어링을 장착한 유량 손실을 막기 위한, 위 케이싱 웨어링을 케이싱과 임펠러 사이에 적용한 입축사류 펌프이다.

신기술은 케이싱의 내주면에 체결돼 케이싱과 임펠러 사이 간극의 압력차이로 인해 유량 손실이 발생하는 것을 막는 케이싱 웨어링을 적용했다.

태풍 및 집중호우로 인해 우수 강제배수 시 원활한 배수가 이루어지도록 함으로써 펌프의 효율성 및 경제성을 높일 수 있는 입축사류 펌프이다.

특징
일반적으로 원심펌프에는 흡입측(저압측) 영역과 토출측(고압측) 영역 사이에 유체의 흐름을 저지하기 위한 실링기구가 필수적으로 구비되는데, 이는 고압측 영역에서 저압측 영역에 유체가 누설돼 펌프 효율이 저하되기 때문이다. 

이 실링기구는 일반적으로 임펠러와 케이싱의 근접부에 마련된다. 한편, 임펠러를 구비한 펌프의 경우, 케이싱은 고정 구조물인 반면에 임펠러는 회전 구조물이다. 이로 인해 임펠러와 케이싱 사이에 소정의 간극이 형성되며, 이 간극은 좁을수록 조임 효과를 발휘하고 유체의 누설손실을 감소시킬 수 있으나, 간극을 좁게하기 위해서는 임펠러나 케이싱의 높은 가공 정밀도가 요구된다. 

또한, 임펠러의 회전 시 발생하는 흔들림 등에 의해 임펠러와 케이싱이 접촉되어 임펠러와 케이싱이 손상될 가능성이 높아진다. 
이러한 문제를 해결하기 위해 임펠러가 케이싱에 접촉하더라도 임펠러나 케이싱에 직접 영향이 미치지 않도록 슬라이드성이 좋은 재료로 제작한 웨어링을 사용한다. 

하지만, 해당 웨어링이 장착되더라도, 임펠러와 웨어링 사이의 간극에서 발생되는 누설유량으로 인해 펌프의 성능이 저하된다. 

신기술의 케이싱 웨어링은 Groove형상으로 인한 면적의 변화를 통해 유체가 흐를 때 반복적으로 압력차가 발생하도록 하고, 압력차로 인하여 유체가 흐를 시 Groove부위에 와류 현상을 발생시켜 유체 흐름을 방해하는 효과를 주는 원리이다.

이 원리에 의해 임펠러와 웨어링 사이에서 발생되는 누설 유량을 최소화 시켜 펌프의 효율과 유량을 향상 시키는 효과가 있다. 

향후 활용 전망
신기술은 케이싱과 임펠러 사이 간극의 압력차이로 인해 유량 손실이 발생하는 것을 막는 케이싱 웨어링을 케이싱의 내주면에 적용해 케이싱과 임펠러 사이 간극의 압력차이로 인한 유량 손실을 방지함으로써 펌프의 효율성과 경제성을 높일 수 있는 입축사류 펌프이다. 

최근 기상이변으로 인해 장마기간이 늘어나고 집중호우의 빈도가 해마다 증가함에 따라 우수의 강제배수량 및 횟수도 함께 증가했으며, 이에 따른 원활한 배수를 위해 펌프의 효율성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 펌프제작기술의 필요성이 대두됐다. 

따라서, 신기술은 케이싱 웨어링을 케이싱의 내주면에 적용함으로써 기준 기술에서 케이싱과 임펠러 사이 간극의 압력차이로 인해 발생하는 문제들을 해결할 수 있다.

특히, 태풍 및 집중호우로 인해 우수 강제배수 시 원활한 배수가 이루어지지 못하는 것을 방지해 태풍 및 집중호우와 같은 재난재해에 효과적으로 대응함으로써 재난재해로 인한 재산피해 및 인명피해를 저감할 수 있을 것으로 기대된다. (기술개발 : ㈜그린텍)





 

 
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