[기계안전기술사] 문제풀이 2026년 138-1-7 펌프의 공동현상(Cavitation) 발생 원인 및 예방 대책

7. 펌프의 공동현상(Cavitation) 발생 원인 및 예방 대책에 대하여 설명하시오.

문제풀이

1) 공동현상(캐비테이션)이란?
공동현상은 펌프내부에 기포가 생기는 것으로 이해할 수 있습니다
캐비테이션도 비슷한 의미로 "유체의 증기압보다 펌프내 압력이 날아져서 생기는 기포. 또는 그러한 현상"이라고 합니다.
캐비테이션은 펌프의 유량 및 효율을 저하시키고 또한 펌프에 급속한 손상을 준다

2) 발생 원인
캐비테이션은 펌프의 입구부에서의 절대압력이 양액의 증기압보다 낮을 경우 발생하며,
처음에는 양액으로부터 공기가 발생하여 작은 방울로 형성되며.
즉시 물이 끓는 것처럼 기포가 발생하게 된다.
기포가 임펄러를 통과하여 고압부에 도달하게 되면 기포가 급작스럽게 파괴된다
이러한 파괴가 펌프요소의 표면에서 발생하게 되면 액체는 파괴된 기포의 용적을 채우기 위해 빠른 속도로 이동하게 되며 이로 인해 펌프 표면에 pitting과 침식이 발생하게 된다. 캐비테이션은 pitting 및 침식이외도 소음과 진동을 유발한다.

2) 예방대책
(1) 펌프의 설치위치를 될 수록 낮게(흡수면 부근으로)하여 흡입양정을 작게 한다
(2) 흡입측관의 손실을 가능한 작게 하여 손실을 감소시킨다. (흡수관경을 펌프구경보다 크게 한다.
(3) 흡입측에서 펌프의 토출량을 감소시키는 일을 피해야 한다
(4) 펌프의 전양정에 지나친 여유를 갖게 되면 사용시 전양정보다 낮은 과대 토출량으로 운전되는 까닭에 캐비테이션 성능이 나쁜 상태에서 운전되므로 전양정 결정에 있어서는 실제와 적합하게 계획하여야 한다
(5) 흡입관의 배관을 되도록 단순하게 하고 곡면을 적게하고, 스톱밸브를 지양하고 슬르스 밸브 등을 사용 한다.
(6) 양정 변화가 큰 때에는 상용최저양정에 대한 캐비테이션이 일어나지 않게 충분히 고려하여야 한다.
(7) 외부조건으로 보아 캐비테이션을 피할 수 없다면 임펠러가 견딜 수 있는 강한 재질을 고른다
(8) 이미 캐비테이션이 생긴 펌프에 대해서는 소량의 공기를 흡입측에 넣음으로서 소음과 진동을 작게 할 수가 있다.