가변형 운전기술 적용한 '중대형 축류펌프 설계기술' 개발

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 한국생산기술연구원은 산업에너지연구부문 김진혁 수석연구원 연구팀이 국내 최초로 가변형 운전기술이 적용된 '중대형 축류펌프 원천 설계기술'을 개발했다고 9일 밝혔다.

이번에 김 박사팀은 축류펌프에 가변형 입구 가이드베인(Inlet Guide Vane·IGV) 운전기술을 적용, 유체의 양에 따라 운전패턴이 달라져도 높은 에너지 효율을 유지할 수 있는 설계기술을 개발했다.
 
이를 위해 머신러닝기반의 형상최적화 설계기술을 개발하고 가변형 입구 가이드 베인을 설계해 축류펌프 구동 동력을 최대 20% 절감시켰다. 

연구팀은 속도삼각형(Triangle Velocity) 이론을 적용해 펌프의 운전 패턴을 분석했고 이를 바탕으로 IGV의 각도를 변경할 수 있는 가변형 운전기술을 확보했다.
 
연구팀에 따르면 속도삼각형은 임펠러의 절대속도, 유동의 절대속도, 임펠러에 대한 유동의 상대속도 벡터가 이루는 삼각형을 가리키는 용어로, 물의 유입 각과 펌프 임펠러 블레이드의 각도를 일치시킬 때 성능이 최대가 된다. 최적 효율점이 아닌 경우에도 유체의 양에 따라 IGV의 각도가 자동변경돼 펌프의 동력을 절감할 수 있다.

이번 성과는 지난달 국제학술지 'Energy'(JCR 기준 상위 5% 이내)를 비롯한 Scientific Reports 등 다수의 해외 저널에 게재됐다.

김진혁 수석연구원은 "최적 효율점이 아닌 구간에서도 에너지를 절감할 수 있는 가변형 축류펌프 설계기술은 세계적으로도 유례가 없는 핵심 기술"이라며 "개발된 성과를 바탕으로 노후화된 유입펌프 시설을 교체할 경우 에너지 효율을 높이고 탄소배출은 줄여 저탄소 산업구조 전환에 중요한 역할을 담당할 것으로 기대한다"고 말했다.


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