KOREAN SOCIETY FOR FLUID MACHINERY
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Introduction

The KSFM Journal of Fluid Machinery - Vol. 24 , No. 2
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[ Review Paper ]
The KSFM Journal of Fluid Machinery - Vol. 24, No. 2, pp. 66-69
Abbreviation: KSFM
ISSN: 2287-9706 (Print)
Print publication date 01 Apr 2021
DOI: https://doi.org/10.5293/kfma.2021.24.2.066

2020년 펌프 및 수차 분야 연구동향
김성민*
*성균관대학교 기계공학부

Correspondence to : Email : smkim@skku.edu

1. 서 론

2020년 국내 펌프 및 수차 분야의 연구동향을 분석하기 위하여 2020년 한국유체기계학회 논문집과 한국유체기계학회 하계 및 동계 학술대회 발표논문 초록집에 발표된 논문을 조사하였다. 펌프 분야에서 36편, 수차 분야에서 31편, 펌프터빈 분야에서 3편의 논문이 발표되어 총 70편의 논문이 2020년에 발표되었다.

표 1은 펌프 및 수차 분야에서 발표된 논문을 분류 기준별로 정리한 것이며, 전년도 대비 펌프와 수차 분야의 논문 수가 증가하였고, 펌프터빈 분야의 논문 수는 감소하였다. 펌프 분야에서는 펌프의 성능 및 효율향상과 최적설계 연구, 수차 분야에서는 중⋅대수력용 수차발전기 및 다양한 종류의 수차에 대한 성능시험 연구, 그리고 펌프터빈 분야에서는 양수발전소 펌프터빈의 운전성능 향상을 위한 연구가 활발히 수행되었다.

표 1 
분류 기준 별 논문 수
분류 기준 논문 수 (편)
2020년
논문집 7
펌프 하계학술대회 일반세션 3
특별세션 11
동계학술대회 일반세션 6
특별세션 9
수차 논문집 4
하계학술대회 일반세션 3
특별세션 12
동계학술대회 일반세션 3
특별세션 9
펌프터빈 하계학술대회 특별세션 2
동계학술대회 일반세션 1
합계 70

2. 펌프 분야 관련 연구

펌프 분야에서는 산업용 펌프와 특수형 펌프의 성능 및 효율 향상과 최적설계에 대한 연구가 수행되었다.

원심펌프(1∼6)에 대해서는 펌프의 형상과 구조 변화 및 운전 조건에 따른 성능향상에 대한 연구와 벌류터 펌프, 다단 원심펌프에 대한 연구가 수행되었다. 사류펌프(7∼12)에 대해서는 수력성능시험 및 최적 데이터베이스 구축을 통한 펌프설계에 관한 연구가 수행되었고, 축류펌프(13, 14)에 대해서는 펌프 구성요소의 형상변화에 따른 성능 특성에 대한 연구가 진행되었다.

또한, 터보펌프(15∼17)와 단일채널펌프(18) 등의 특수펌프에 대해서도 성능향상을 위한 심도 있는 연구가 진행되었다. 인공지능을 활용한 펌프 효율 향상(19)에 관한 연구도 수행되었고, 고압 해수펌프(20), 환형제트펌프(21), 이송 펌프(22), 상수도용 대형펌프(23), 2 베인 펌프(24, 25), 부스터펌프(26) 등의 펌프에 대해 산업계 적용을 위한 연구도 수행되었다.

한편, 하계 및 동계 학술대회에 구성된 펌프 관련 특별세션(27∼36)에서는 펌프의 고효율화 정책 및 기술개발 동향에 대한 연구와 형상 및 구조 변화에 따른 최적설계 등에 대한 심도 있는 연구가 발표되었다.

3. 수차 분야 관련 연구

수차 분야에서는 중⋅대수력용 수차발전기의 안정성 확보 및 성능향상을 위한 연구가 폭넓게 진행되었고, 모델수차의 성능시험 및 평가를 위한 시스템 개발 연구가 수행되었다.

프란시스수차(37∼39)에 대해서는 구성요소의 격자가 계산결과에 미치는 영향에 대한 연구와 효율 측정에 대한 연구, 그리고 수력발전소의 장기간 운영에 따른 안정성을 확인하기 위해 진동을 측정하는 연구가 진행되었다.

횡류형 수차(40)에 대해서는 입출구 도관 형상에 따른 마이크로 수력 발전 효율에 관한 연구가 수행되었으며, 소규모 수차(41)에 적합한 실링 유닛 설계에 관한 연구와 모델수차(42) 성능시험 불확도 향상을 위한 연구도 진행되었다. 또한, 소수력 발전용 수차(43∼45)와 용적식 수차(46)를 활용한 성능시험 연구가 발표되었다.

하계 및 동계 학술대회의 수차 관련 특별세션을 통해서도 많은 연구가 발표되었다. “중규모 수력플랜트 설계 기술” 특별세션(47∼51)에서는 수력플랜트 발전기 제어 시스템 설계와 발전기 설계기법 비교 분석 및 파형개선 검증 등의 연구가 진행되었고, “중규모 수력플랜트 평가 기술” 특별세션(52∼56)에서는 모델수차 성능시험 및 발전설비 종합적 노후도 평가기법 개발에 관한 연구가 진행되었다. “중규모 수력플랜트 설계 기술_특별세션 - Ⅰ” 특별세션(57∼59)에서는 중규모 프란시스수차의 구조적 안정성과 수력플랜트용 발전기의 구조설계 기법에 관한 연구가 수행되었고, “중규모 수력플랜트 설계 기술_특별세션 - Ⅱ” 특별세션(60∼63)에서는 모델수차 성능시험 및 모니터링 시스템 개발에 대한 발표가 있었다. 또한, 프란시스 타입 수력터빈(64)에 관한 연구, 수차의 현장 성능시험(65)에 관한 연구, 소규모 수차 실링 유닛의 동적특성(66)에 관한 연구, 그리고 머신러닝 최적설계 기법을 이용한 마이크로 수차 설계(67)에 관한 연구가 발표되었다.

4. 펌프터빈 분야 관련 연구

펌프터빈 분야에서는 양수발전소 펌프터빈의 운전성능 향상 및 양수발전설비 운영기술에 관한 연구가 진행되었다.

양수발전용 펌프터빈(68)의 발전모드 천이영역에서의 축척효과를 수치해석 및 실험적인 방법으로 접근하여, 수력학적 성능특성 및 시간에 따른 압력 맥동 특성에 관한 연구가 수행되었다.

한편, 하계 및 동계 학술대회의 펌프터빈 관련 특별세션을 통해서도 연구가 발표되었다. “한국수력원자력2” 특별세션(69)에서는 양수발전설비의 운전 모드에 따른 진동특성과 유동해석을 이용한 유체유발 진동 분석에 관한 연구가 진행되었고, “신진연구자세션1” 특별세션(70)에서는 양수발전용 펌프터빈의 수력학적 특성에 관한 연구가 진행되었다.

5. 결 론

2020년도 한국유체기계학회 논문집과 한국유체기계학회 하계 및 동계 학술대회에서 발표된 논문을 바탕으로 2020년펌프, 수차, 그리고 펌프터빈 분야의 연구동향에 대해서 살펴보았다. 펌프 분야에서는 펌프의 성능 및 효율 향상과 최적설계에 대한 연구가 발표되었고, 다양한 종류의 펌프에 대해 산업계 적용을 위한 연구도 다수 발표되었다. 수차 분야에서는 중⋅대수력용 수차발전기의 안정성 확보 및 성능향상을 위한 연구가 수행되었고, 특히, 중규모 수력플랜트 특별세션을 통하여 발전기 제어 시스템 및 구조 설계에 대한 연구가 활발히 진행되었다. 펌프터빈 분야에서는 양수발전설비의 운영기술 및 양수발전소 펌프터빈의 수력학적 특성에 따른 운전성능 향상에 관한 기초 및 심화연구가 수행됨을 확인할 수 있었다. 2021년에도 펌프 및 수차 분야의 지속적인 발전을 위해 우수한 연구성과가 발표되기를 기대한다.

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