펌프 마력이란?
펌프 마력은 원심펌프가 주어진 유량과 양정에서 유체를 이송하기 위해 공급해야 하는 동력을 의미합니다. 여기에는 서로 연관된 두 가지 값이 중요합니다. 하나는 수력마력(water horsepower)으로, 유체에 실제로 전달되는 유효 에너지를 나타냅니다. 다른 하나는 제동마력(BHP, brake horsepower)으로, 펌프 내부의 손실까지 감안했을 때 모터가 실제로 공급해야 하는 더 큰 동력을 뜻합니다. 이 계산기는 두 값을 모두 마력(hp)과 킬로와트(kW)로 산출합니다.
사용 방법
유량은 분당 갤런(GPM), 전양정은 피트(ft) 단위로 입력하고, 유체의 비중(물은 1.0), 펌프 효율은 백분율(%)로 입력하세요. 계산기는 펌프 축에 필요한 제동마력, 유체에 전달되는 수력마력, 그리고 모터 용량 선정에 참고할 수 있는 동등 킬로와트(kW) 값을 함께 보여줍니다. 참고로 GPM과 ft는 미국식 단위이므로, 국내에서 m³/h나 m 단위를 쓰는 경우 환산이 필요합니다.
공식 풀이
핵심 공식은 $$\text{BHP} = \frac{\text{Flow (GPM)} \times \text{Head (ft)} \times \text{Specific Gravity}}{3960 \times \dfrac{\text{Efficiency (\%)}}{100}}$$ 입니다. 상수 3960은 분당 갤런(GPM)과 양정(ft)을 마력으로 변환해 주는 값으로, 1마력에 해당하는 \(33{,}000\ \text{ft}\cdot\text{lb/min}\)을 물의 단위 중량 \(8.33\ \text{lb/gal}\)로 나눈 데서 비롯됩니다. 비중(SG)을 곱하면 물보다 무겁거나 가벼운 유체에 대한 보정이 이루어지고, 효율 \(\eta\)(소수로 표현)로 나누면 펌프 내부에서 발생하는 손실이 반영됩니다.
계산 예시
물(\(\text{SG} = 1.0\))을 100 GPM으로 양정 100 ft에 대해 효율 70%로 이송하는 펌프를 살펴보겠습니다. 수력마력 $$\text{WHP} = \frac{100 \times 100 \times 1.0}{3960} = 2.525\ \text{hp}$$ 입니다. 제동마력 $$\text{BHP} = \frac{2.525}{0.70} = 3.608\ \text{hp}$$ 약 2.69 kW가 됩니다. 실제로는 이 값보다 여유를 두어 더 큰 정격의 모터를 선정하는 것이 일반적입니다.
자주 묻는 질문
비중은 어떤 값을 써야 하나요? 표준 상태의 물은 1.0을 사용하고, 다른 액체는 해당 유체의 비중을 입력하세요(예: 많은 오일류는 약 0.85, 염수는 1.0 초과).
제동마력이 수력마력보다 큰 이유는 무엇인가요? 효율이 100%인 펌프는 없기 때문에, 실제로 유체에 도달하는 동력보다 더 많은 동력을 모터가 공급해야 합니다. 즉 \(\text{BHP} = \text{WHP} \div \text{효율}\) 입니다.
모터 용량은 어떻게 정하나요? 제동마력(BHP) 이상의 정격을 가진 모터를 선택하되, 안정적인 연속 운전을 위해 서비스 팩터 여유(보통 10~25%)를 더해 주는 것이 좋습니다.
