2025년 펌프 및 수차 분야 연구동향

1. 서 론

본 논문에서는 2025년도 펌프 및 수차 분야에서 한국유체기계학회 논문집과 한국유체기계학회 하계/동계 학술대회에서 발표된 논문을 집계하였다. 최근 3년간 투고 방법별 및 기기 유형별 논문 수 변화를 분석하여 국내 펌프 및 수차 분야의 정량적 연구 동향을 검토하고자 하였다. 아울러, 2025년에 게재된 논문을 연구 방법과 연구 분야별로 분류하여 국내 펌프 및 수차 분야의 연구 현황을 분석하고, 향후 연구 발전 도모를 위한 기초 통계 자료를 제공하고자 한다.

2. 투고 방법별 분류

Table 1은 최근 3년(2023∼2025년) 동안 펌프 및 수차 분야에서 발표된 논문 수를 투고 방법별로 분류하여 나타낸 것이다. 2025년 펌프 및 수차 분야 논문 투고 경향을 살펴보면, 전체 투고 수는 2024년 81편에서 2025년 64편으로 감소하여 전반적인 축소 추세를 보였다. 특히 학술대회 부문에서 감소가 두드러졌으며, 하계 학술대회 특별 세션은 18편에서 10편으로 크게 줄어든 반면, 동계 학술대회 특별 세션은 24편으로 증가하여 계절별 편차가 나타났다. 일반 세션의 경우 하계와 동계 모두 전년 대비 감소하는 경향을 보였다. 한편 논문집 투고는 8편에서 7편으로 소폭 감소하여 비교적 안정적인 수준을 유지하였다. 종합적으로 보면, 2025년은 전체 투고 규모가 감소한 가운데, 특별 세션 특히 동계 학술대회에 일부 집중되는 경향이 나타난 것으로 판단된다.

Table 1

2023∼2025년도 펌프 및 수차 분야 투고방법 별 논문 수

3. 기기 유형별 분류

Table 2는 최근 3년간(2023∼2025년) 펌프 및 수차 분야에서 발표된 논문 수를 기기 유형별로 분류하여 나타낸 것이다. 2025년 펌프 및 수차 분야 논문 64편을 주제별로 분류한 결과, 펌프 분야가 29편으로 가장 높은 비중을 차지하였으며, 수차 분야가 20편으로 그 뒤를 이었다. 또한 펌프-수차 복합 분야는 6편, 기타 분야는 9편으로 나타났다. 이러한 분포는 여전히 산업적 수요가 높은 펌프 분야 연구가 중심을 이루고 있음을 보여주며, 특히 축류펌프와 원심펌프를 대상으로 한 탈설계 운전, 내부 유동 해석 및 성능 최적화 관련 연구가 다수를 차지하는 경향을 보였다.

Table 2

2023∼2025년도 펌프 및 수차 분야 기기 유형 별 논문 수

연도별 흐름을 간략히 보면, 전체 논문 수는 2024년에 증가한 이후 2025년에 다소 감소하였으며, 펌프 분야는 지속적으로 가장 높은 비중을 유지하는 반면 수차 분야는 점진적인 감소 경향을 보였다. 펌프-수차 복합 분야는 일시적인 증가 이후 다소 안정화되는 양상을 나타냈고, 기타 분야는 꾸준히 증가하여 연구 영역이 점차 확장되고 있음을 시사한다. 종합적으로 볼 때, 펌프 중심의 연구 구조는 유지되는 가운데, 수차 분야는 다소 축소되고, 인공지능, 해석 기법, 시스템 및 유지관리 기술 등 융합 연구는 확대되는 방향으로 변화하고 있는 것으로 판단된다.

구체적인 논문 발표 사례를 기기 유형별로 살펴보면, 펌프 분야에서는 원심펌프와 축류펌프를 중심으로 성능 예측, 탈설계 운전, 캐비테이션, 최적설계와 관련된 연구가 활발히 수행되었다. 원심펌프 분야에서는 평균유선 해석 기반 성능 예측 정확도 향상, 고압 2단 원심펌프 유동 해석, 디퓨저 최적화, 라비린스 씰 누설 영향 분석 등이 발표되었고^{(1, 22, 29, 60)}, 축류펌프 분야에서는 입구 안내깃(IGV) 조건에 따른 내부 유동 구조, 손실, 캐비테이션 억제, 난류모델 비교, 팁 간극 영향 등이 중점적으로 다루어졌다^{(2, 18-21, 41, 43, 44)}. 또한 가변 운전 펌프 기술 개발, 웹 기반 설계 프로그램, 양정가변 펌프 및 가변압 제어 기술 등 설계, 운전의 실용화를 지향한 연구도 함께 보고되었다^{(16, 40, 45, 51, 61)}. 이 밖에도 듀얼 시린지 펌프, 터보펌프, 펌프장 보텍스 제어 등 특수 응용 및 산업 동향 관련 연구가 포함되어 펌프 분야의 확장성을 보여주었다^{(4, 14, 50, 64)}.

수차 분야에서는 프란시스 수차를 중심으로 유동 해석, 개념설계, 구조 건전성, 캐비테이션, 보텍스 로프, 유연운전 대응 기술에 관한 연구가 집중적으로 발표되었다^{(23-26, 32, 42)}. 특히 모델수차 시험설비 및 성능평가 기술 개발, 수차 발전기 보수 및 베어링 설계, Brake and Lifting Jack 국산화, 발전소 운전 및 구조물 보강 등 실제 설비와 연계된 연구가 다수 포함되어^{(8-11, 30, 37, 54, 63)}, 수차 분야가 해석뿐 아니라 실증, 운영 기술까지 폭넓게 다루어지고 있음을 보여주었다. 또한 벌브 수차와 카플란 수차에 대한 캐비테이션 및 피로 수명 예측 연구도 함께 보고되었다^{(57, 62)}.

펌프-수차 분야에서는 양수발전과 소형 펌프수차 시스템 관련 연구가 주요하게 나타났다. 1MW급 펌프-수차 시스템 개발, 2kW급 펌프수차 모델 실험, 소규모 양수발전용 발전전동기 설계, 수력양수 기술 동향 등이 발표되었으며^{(3, 7, 15, 28, 58)}, 이는 재생에너지 확대에 따른 계통 안정화 수단으로서 양수발전 기술에 대한 관심이 지속되고 있음을 시사한다. 또한 양수발전소 입구밸브 누설 원인 분석과 신뢰성 향상 연구도 함께 보고되었다⁽⁵⁶⁾.

한편 기타 분야에서는 압축기, 수소 생산 시스템, 원전용 RCP, 방산 시스템, AI 기반 설계 등 융합 연구가 발표되었다. 대표적으로 펌프, 압축기 해석 성능 비교, 다단 수소 압축기 해석, 그린수소 생산용 수전해 시스템, AI 기반 유체기계 성능 예측, 원전용 RCP 시험, 잠수함 발사체 시스템 해석 등이 이에 해당한다^{(6, 12, 13, 17, 55)}. 이는 유체기계 연구가 전통적인 기기 해석을 넘어 에너지, 원전, 방산, 디지털 설계 분야로 확장되고 있음을 보여준다.

종합적으로 볼 때, 2025년도 연구는 펌프 분야가 가장 큰 비중을 차지한 가운데, 축류펌프와 원심펌프의 성능 향상 및 운전 안정성 확보가 핵심 주제로 나타났다. 수차 분야에서는 프란시스 수차 중심의 유연운전 대응과 설비 신뢰성 확보가 중요한 흐름을 이루었으며, 펌프-수차 및 기타 분야에서는 양수발전, AI, 수소, 원전 및 방산 응용과 같은 융합 연구가 확대되는 경향을 보였다.

4. 연구 방법별 분류

연구 방법을 기술 개발, 설계, 사례 분석, 해석 및 실험으로 분류하여 2025년도 펌프 및 수차 분야 논문 64편을 정리하면, 해석 연구가 24편(37.5%)으로 가장 큰 비중을 차지하였고, 사례 분석 논문이 15편(23.4%), 기술 개발 논문이 12편(18.8%), 설계 논문이 8편(12.5%), 실험 논문이 5편(7.8%)으로 나타났다. 전반적으로 2025년도에는 CFD와 구조, 성능 예측을 기반으로 한 해석 연구가 가장 활발하였으며, 현장 설비 개선 및 운전 경험을 다룬 사례 분석 연구도 비교적 높은 비중을 보였다(Table 3).

Table 3

2025년도 펌프 및 수차 분야 연구 방법 별 논문 수와 비율

가장 높은 비율을 차지한 해석 연구는 주로 펌프 및 수차의 내부 유동, 손실, 캐비테이션, 회전체 상호작용, 구조 건전성 및 동특성 해석에 집중되었다. 원심펌프와 축류펌프 분야에서는 평균유선 해석 기반 성능 예측 정확도 향상⁽¹⁾, IGV 조건에 따른 축류펌프 내부 유동 및 손실 해석^(18-21), 고압 2단 원심펌프 유동 특성⁽²²⁾, URANS를 활용한 축류펌프 유동 물리 비교⁽⁴¹⁾, 허브/팁 간극 영향 분석⁽⁴⁴⁾, 라비린스 씰 누설 영향 해석⁽⁶⁰⁾ 등이 발표되었다. 수차 분야에서는 프란시스 수차의 회전자-고정자 상호작용⁽²³⁾, 캐비테이션 유동 특성^{(26, 35)}, 카플란 수차 블레이드 피로 수명 예측⁽⁵⁷⁾ 등이 보고되어, 비정상 유동 및 설비 신뢰성 평가가 중요한 연구 흐름으로 나타났다.

사례 분석 연구는 수력 및 양수 발전소의 설비 운영과 유지보수 현장에서 발생하는 문제를 진단하고 개선하는 내용을 중심으로 이루어졌다. 주요 내용으로는 펌프장 모델 시험과 보텍스 제어 기술 동향⁽¹⁴⁾, 가변압 제어 기술의 실증 및 적용 가능성 검토⁽¹⁶⁾, 30MW급 수력발전소 현대화 현장보수 사례⁽³⁰⁾, 유연운전 증가에 따른 수력설비 안전성 평가⁽³³⁾, 주요 연구개발 과제 및 제품, 프로젝트 소개^(46-50), 수력양수의 현재와 미래⁽⁵⁸⁾, 양수발전소 입구밸브 누설 원인 분석과 신뢰성 향상 방안⁽⁵⁶⁾, 화천수력발전소 입구변 성능 개선⁽⁶³⁾, 공공급수 시스템 적용 전략⁽⁶¹⁾ 등이 있다. 이를 통해 2025년에는 실제 산업 현장의 문제 해결과 운전 경험 축적을 기반으로 한 실무형 연구가 다수 발표되었음을 알 수 있다.

기술 개발 연구는 국산화, 설비 개발, 소프트웨어 및 시스템 구축과 관련된 주제가 중심을 이루었다. 수차 분야에서는 30MW 수차 발전기 Brake and Lifting Jack 국산화⁽⁸⁾, HMI 툴 기능 개선⁽⁹⁾, 노후 수력발전소 RC 구조물 보강 공법 개발⁽¹⁰⁾, 모델 수차 시험설비 및 성능평가 기술 개발^{(11, 37)} 등이 발표되었으며, 펌프 분야에서는 AI 기반 성능 예측 및 역설계 방법론⁽¹⁷⁾, CFD 최적설계 소프트웨어 개발⁽³⁸⁾, 가변형 운전 중대형 펌프기술 개발⁽⁴⁰⁾, 웹 기반 펌프 설계 프로그램^{(45, 51)} 등이 보고되었다. 또한 재생에너지 기반 수전해 시스템 개발 연구⁽²⁷⁾도 포함되어, 전통적인 유체기계 기술이 디지털화 및 에너지 시스템 분야로 확장되고 있음을 보여주었다.

설계 연구는 기기 및 구성요소의 성능 향상을 위한 설계 기법과 적용 사례에 초점이 맞추어졌다. 대표적으로 소규모 양수발전용 1MW급 발전전동기의 기계 및 냉각 설계^{(7, 15)}, 프란시스 수차 개념설계 방법⁽²⁴⁾, 원심펌프 디퓨저의 머신러닝 기반 최적화⁽²⁹⁾, 산업용 물펌프의 양정가변펌프 설계 및 적용⁽⁵²⁾, 유로확장형 스웹트 프란시스 임펠러를 구비한 수중 펌프 설계⁽⁵³⁾ 등이 발표되었다. 이러한 연구는 설계 단계에서 성능과 효율, 운전 안정성을 동시에 확보하려는 경향을 반영한다.

실험 연구는 상대적으로 수는 적었으나, 실제 성능 검증과 특성 규명 측면에서 중요한 역할을 하였다. 축류펌프의 입구 안내깃 각도에 따른 캐비테이션 성능 평가⁽²⁾, 듀얼 시린지 펌프를 이용한 비손상 세포외 소포 분리⁽⁴⁾, 2kW급 펌프수차 모델 실험⁽²⁸⁾, 수직형 펌프용 베어링 성능 평가⁽³⁹⁾, APR1400 원전용 RCP의 seal transient test 결과⁽⁵⁵⁾ 등이 이에 해당한다. 이는 해석과 설계 중심의 연구 흐름 속에서도 실험적 검증과 성능시험이 여전히 필수적인 연구 방법으로 활용되고 있음을 보여준다.

종합적으로 보면, 2025년도 펌프 및 수차 분야 연구는 해석 중심의 연구 구조가 유지되는 가운데, 현장 문제 해결형 사례 분석과 국산화, 디지털화 기반 기술 개발 연구가 함께 확대되는 양상을 보였다. 특히 펌프 및 수차의 비정상 유동, 캐비테이션, 운전 유연화와 관련된 해석 연구가 활발하였으며, 실제 발전소와 산업 현장을 대상으로 한 사례 분석 연구도 꾸준히 발표되어 학문적 연구와 산업 적용 연구가 병행되고 있음을 확인할 수 있었다.

5. 연구 분야별 분류

펌프 및 수차 분야의 연구를 유동, 구조, 시스템/계통, 시험평가, 플랫폼/인공지능, 정책, 전자기, 회전체/진동으로 분류하여 2025년도 논문 64편을 정리하면, 유동 분야가 가장 높은 비중을 차지하고, 그 다음으로 시스템/계통 및 시험평가 관련 연구가 뒤를 잇는 것으로 나타났다(Table 4). 전반적으로는 펌프와 수차 내부 유동 해석 및 성능 예측에 관한 연구가 가장 활발하였으며, 동시에 실제 설비 운영, 계통 적용, 디지털 기반 설계 및 산업 동향을 다루는 연구도 함께 확대되는 경향을 보였다.

Table 4

2025년도 펌프 및 수차 분야 연구 분야 별 논문 수와 비율

가장 높은 비율을 차지한 유동 분야에서는 원심펌프와 축류펌프의 성능, 손실, 캐비테이션, 탈설계 운전 조건에서의 유동 특성 분석이 주를 이루었다. 대표적으로 평균유선 해석 기반 성능 예측 정확도 향상⁽¹⁾, 입구 안내깃 조건에 따른 축류펌프의 흡입 및 내부 유동 특성^{(2, 18-21)}, 고압 2단 원심펌프 유동 해석⁽²²⁾, 프란시스 수차의 회전자-고정자 상호작용 및 캐비테이션 해석^{(23, 26)}, 벌브 수차의 캐비테이션 개선 연구⁽⁶²⁾ 등이 발표되었다. 이는 유체기계 분야에서 여전히 CFD 기반 유동 해석이 핵심 연구 방법으로 활용되고 있음을 보여준다.

시스템/계통 분야에서는 펌프-수차 시스템 개발, 가변압 제어 기술, 수력발전소 현대화 보수, 유연운전 대응 기술 등 실제 설비 및 운영 계통과 관련된 연구가 다수 발표되었다^{(3, 16, 30, 32, 40, 52)}. 또한 시험평가 분야에서는 모델 수차 시험설비 구축, 펌프수차 모델 실험, 베어링 성능시험, 원전용 RCP 시험 등 실제 장비를 대상으로 한 성능 검증 연구가 보고되었다^{(11, 28, 31, 39, 55)}.

한편 플랫폼/인공지능 분야에서는 HMI 기능 개선, AI 기반 성능 예측 및 역설계, 머신러닝 기반 최적화, 웹 기반 설계 프로그램 개발 등이 발표되어^{(9, 17, 29, 42, 45)}, 디지털 기반 설계와 데이터 활용 기술이 점차 중요한 연구 축으로 자리 잡고 있음을 보여주었다. 이 밖에도 구조 분야에서는 러너 조립체 건전성 평가와 블레이드 피로 수명 예측^{(25, 57)}, 정책 분야에서는 산업 프로젝트 및 기술 동향 소개^{(46, 50, 58)} 등이 포함되어 연구 주제의 폭이 넓어지고 있음을 확인할 수 있었다.

종합적으로 볼 때, 2025년도 펌프 및 수차 분야 연구는 유동 해석 중심의 전통적인 연구 구조를 유지하면서도, 시스템 적용, 시험평가, 디지털 플랫폼 개발로 점차 확장되는 양상을 보였다. 특히 실제 운전 조건과 산업 현장을 반영한 연구가 증가하고 있어, 향후에는 성능 해석과 현장 적용, 데이터 기반 설계가 더욱 긴밀히 연결되는 방향으로 발전할 것으로 판단된다.

6. 결 론

2025년 한국유체기계학회 논문집과 한국유체기계학회 하계, 동계 학술대회에서 발표된 논문을 중심으로 2025년 펌프 및 수차 분야의 연구 동향을 살펴보았다. 연도별 논문 분석 결과, 전체 투고 수는 전년 대비 다소 감소하였으나, 동계 학술대회 특별 세션을 중심으로 특정 주제에 대한 연구 집중 현상이 나타났으며, 펌프 분야가 여전히 가장 큰 비중을 차지하는 가운데 펌프-수차 및 기타 융합 분야 연구도 꾸준히 이어지고 있음을 확인할 수 있었다. 연구 방법별 분석에서는 해석 연구가 가장 높은 비중을 차지하였고, 사례 분석과 기술 개발 연구도 비교적 활발하게 수행되어, 학문적 연구와 산업 현장 적용 연구가 병행되고 있음을 보여주었다. 또한 연구 분야별 분석에서는 유동 분야가 가장 큰 비중을 차지하였으며, 시스템/계통, 시험평가, 플랫폼, 인공지능 분야 연구도 함께 확대되어 연구 주제가 점차 다변화되고 있음을 확인할 수 있었다. 2026년에도 펌프 및 수차 분야의 지속적인 발전을 위해 해석 중심의 기초 연구와 더불어 시험평가, 시스템 적용, 디지털 기반 설계 및 운전 기술에 대한 심화 연구가 활발히 이루어지고, 우수한 연구 성과가 꾸준히 발표되기를 기대한다.

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