펌프 축동력이란?
축동력(제동동력, shaft power)은 주어진 양정에 맞서 유체를 이송하기 위해 펌프 축에 공급해야 하는 기계적 동력입니다. 어떤 펌프도 효율이 100%일 수 없기 때문에 축동력은 유체에 실제로 전달되는 수동력(유효 동력)보다 항상 큽니다. 그 차이는 마찰, 재순환, 기타 내부 손실로 사라지죠. 축동력을 알면 구동 모터 용량을 정확히 선정할 수 있습니다.
계산기 사용법
유체 밀도(물은 1000 kg/m³), 체적 유량 \(Q\)(m³/s), 전양정 \(H\)(m), 펌프 효율(%)을 입력하세요. 중력가속도는 기본값 9.81 m/s²로 설정됩니다. 계산기는 축동력을 킬로와트(kW)와 마력(hp)으로 보여주며, 함께 적용된 수동력과 효율 값도 표시합니다.
공식 풀이
수동력은 \(P_{\text{hyd}} = \rho g Q H\)(단위: 와트)로 구합니다. 이를 소수 형태의 효율 \(\eta\)로 나누면 축동력이 됩니다:
$$P_{\text{brake}} = \frac{\rho g Q H}{\eta}$$여기서 \(\rho\)는 밀도(kg/m³), \(g\)는 중력가속도(m/s²), \(Q\)는 유량(m³/s), \(H\)는 양정(m)입니다. 와트를 1000으로 나누면 킬로와트, 745.7로 나누면 마력으로 환산됩니다.
계산 예시
물(\(\rho = 1000\)), \(Q = 0.05\) m³/s, \(H = 20\) m, \(\eta = 75\%\)인 경우: 수동력 $$1000 \times 9.81 \times 0.05 \times 20 = 9810\ \text{W} = 9.81\ \text{kW}$$ 축동력 $$\frac{9810}{0.75} = 13{,}080\ \text{W} \approx 13.08\ \text{kW}$$ 약 17.5 hp입니다. 따라서 13 kW를 넘는 정격 출력의 모터를 선정해야 합니다.
자주 묻는 질문
축동력이 수동력보다 큰 이유는? 효율이 1보다 작기 때문입니다. 모터는 내부 손실을 보충하기 위해 추가 동력을 공급해야 합니다.
효율은 어떤 값을 써야 하나요? 일반적인 원심펌프는 60~85% 범위에서 운전됩니다. 가능하다면 운전점에 해당하는 제조사 성능 곡선의 효율 값을 사용하세요.
어떤 액체에도 사용할 수 있나요? 네, 해당 유체의 밀도만 정확히 입력하면 됩니다. 다만 점도가 높거나 비뉴턴 유체의 경우 실제 손실은 달라질 수 있습니다.
