KOREAN SOCIETY FOR FLUID MACHINERY
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Introduction

The KSFM Journal of Fluid Machinery - Vol. 25 , No. 2
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[ Review Paper ]
The KSFM Journal of Fluid Machinery - Vol. 25, No. 2, pp. 55-59
Abbreviation: KSFM
ISSN: 2287-9706 (Print)
Print publication date 01 Apr 2022
DOI: https://doi.org/10.5293/kfma.2022.25.2.055

2021년 펌프 및 수차 분야 연구동향
김성민*
*성균관대학교 기계공학부

Correspondence to : E-mail : smkim@skku.edu

1. 서 론

2021년 국내 펌프 및 수차 분야의 연구동향을 분석하고자 2021년 한국유체기계학회 논문집과 한국유체기계학회 하계 및 동계 학술대회 발표논문 초록집에 발표된 논문을 조사하였다. 펌프 분야에서 40편, 수차 분야에서 27편, 펌프터빈 분야에서 3편의 논문이 발표되어 총 70편의 논문이 2021년에 발표되었다.

표 1은 펌프 및 수차 분야에서 발표된 논문을 분류 기준별로 정리한 것이며, 전년도 대비 펌프 분야의 논문 수는 증가하였고, 수차 분야의 논문 수는 감소하였으며, 펌프터빈 분야의 논문 수는 동일하다. 펌프 분야에서는 펌프 성능 향상 및 최적설계 연구, 수차 분야에서는 중⋅대수력용 수차발전기 및 수력플랜트의 기술 개발, 그리고 펌프터빈 분야에서는 양수발전소 펌프터빈의 성능 향상에 대한 연구가 활발히 진행되었다.

표 1 
분류 기준 별 논문 수
분류 기준 논문 수 (편)
2021년
펌프 논문집 4
하계학술대회 일반세션 6
특별세션 10
동계학술대회 일반세션 4
특별세션 16
수차 논문집 4
하계학술대회 특별세션 11
동계학술대회 일반세션 1
특별세션 11
펌프터빈 논문집 1
하계학술대회 특별세션 1
동계학술대회 특별세션 1
합계 70

2. 펌프 분야 관련 연구

펌프 분야에서는 산업용 펌프와 특수형 펌프의 성능 향상 및 최적설계에 대한 연구가 발표되었다.

원심펌프(1∼8)에 대해서는 펌프의 구조와 형상 설계 및 유동 특성에 따른 성능 연구와 양흡입 펌프, 다단 원심펌프에 대한 연구가 발표되었다. 축류펌프(9∼15)에 대해서는 임펠러 및 가이드 베인 등 펌프 요소의 형상변화에 따른 성능 특성에 대한 연구가 진행되었고, 사류펌프(16, 17)에 대해서는 유동 및 캐비테이션 특성에 따른 펌프 설계에 관한 연구가 수행되었다.

또한, 터보펌프(18∼21)와 마이크로버블 펌프(22) 등의 특수펌프에 대해서도 성능향상을 위한 심도 있는 연구가 수행되었다. 배수펌프(23), 펌프섬프(24), 원자로냉각재 펌프(25, 26), 환형 제트펌프(27), LNG 펌프(28, 29), 수중펌프(30∼34), 기어펌프(35), 2 베인 펌프(36, 37) 등의 펌프에 대해 산업계 적용을 위한 연구도 발표되었다.

한편, 하계 및 동계 학술대회에 구성된 펌프 관련 특별세션(38∼40)에서는 펌프 국산화 기술 개발을 위해 펌프 구조 진동, 제작 방법, 정밀 안전진단 등에 대한 심도 있는 연구가 진행되었다.

3. 수차 분야 관련 연구

수차 분야에서는 중⋅대수력용 수차발전기의 효율 및 성능 향상을 위한 연구가 활발히 진행되었으며, 다양한 모델수차의 성능시험 및 수치해석적 연구가 진행되었다.

프란시스수차(41∼46)에 대해서는 중⋅대수력용 수차의 흡출관 내 형성되는 와류 특성에 대한 수치해석적 연구, 그리고 터빈 러너와 헤드커버의 구조설계를 통해 수채 효율 및 안정성을 확보하는 연구가 수행되었다.

소수력 발전용 수차(47, 48)에 대해서는 배관 내 물레방아 수차 형상을 적용하여 수치해석을 통해 마이크로 소수력 발전용 터빈의 유동 특성에 관한 연구가 진행되었으며, 조류형 소수력 수차(49)에 적합한 러너의 최적형상을 도출하기 위한 머신러닝 기반 최적설계 연구와 용적형 수차(50)의 수력성능 향상을 위해 새로운 형상의 터빈을 사용하는 연구도 발표되었다.

한편, 하계 및 동계 학술대회의 수차 관련 특별세션을 통해서도 많은 연구가 발표되었다. “중규모 수력플랜트 설계 기술” 특별세션(51∼53)에서는 수력플랜트 발전기 제어 시스템 제작과 현장 성능시험 방안 및 수차 발전기 시험 절차에 관한 연구가 진행되었고, “중규모 수력플랜트 평가 기술” 특별세션(54∼57)에서는 모델수차를 활용한 시험 및 성능시험 검토 방법과 발전설비 종합적 노후도 평가기법 개발에 관한 연구가 수행되었다. “중규모 수력플랜트 건설기술 개발 Ⅰ” 특별세션(58∼60)에서는 중규모급 수력플랜트의 성능 개선과 메인발전부 조립 시험 절차 및 발생가능 문제점 고찰에 관한 연구가 진행되었고, “중규모 수력플랜트 건설기술 개발 Ⅱ” 특별세션(61∼63)에서는 모델 및 실물 수차 진동 분석과 효율 시험 및 캐비테이션에 관한 연구가 발표되었다. 또한, 머신러닝 기반 최적설계를 이용한 휴대용 수력 터빈(64)에 관한 연구, 중⋅대형 수력발전용 수력성능 검증기술(65)에 관한 연구, 중⋅대형 수력발전용 터빈 기술개발(66)에 관한 연구, 그리고 펌프수차의 모형 시험방법(67)에 관한 연구가 수행되었다.

4. 펌프터빈 분야 관련 연구

펌프터빈 분야에서는 양수발전소 펌프터빈의 운전성능 향상과 유동 특성 및 양수발전설비 운영기술에 관한 연구가 수행되었다.

양수발전용 펌프터빈(68)의 펌프수차 모델의 수차 모드에서 캐비테이션 수에 따라 발생하는 가시화된 와류와 그에 따른 유동 및 압력 특성에 대해 규명하는 연구가 진행되었다.

한편, 하계 및 동계 학술대회의 펌프터빈 관련 특별세션을 통해서도 연구가 발표되었다. “유체기계 베어링 및 실 2” 특별세션(69)에서는 양수발전소 수차로 인한 고진동 현상을 가이드 베인 닫힘속도 및 초기 가이드 베인 공간 조절하여 보완하는 연구가 수행되었고, “펌프 및 수차 국산화 개발 기술 소개 Ⅰ” 특별세션(70)에서는 양수발전 가이드 베인 유동 특성 분석에 관한 연구가 진행되었다.

5. 결 론

2021년도 한국유체기계학회 논문집과 한국유체기계학회 하계 및 동계 학술대회에서 발표된 논문을 바탕으로 2021년 펌프, 수차, 그리고 펌프터빈 분야의 연구동향에 대해서 살펴보았다. 펌프 분야에서는 펌프의 성능 및 최적설계에 대한 연구가 발표되었고, 산업계 적용을 위해 다양한 종류의 펌프에 관한 연구도 활발히 진행되었다. 수차 분야에서는 중⋅대수력용 수차발전기의 효율과 성능 향상을 위한 시험 및 수치해석적 연구가 진행되었고, 특히, 중규모 수력플랜트 특별세션을 통하여 발전기 제어 시스템 및 수력플랜트의 성능 개선에 대한 연구가 활발히 수행되었다. 펌프터빈 분야에서는 양수발전설비의 운영기술 및 양수발전소 펌프터빈의 유동 특성에 따른 운전성능 향상에 관한 연구가 중점적으로 진행되고 있음을 확인할 수 있었다. 2022년에도 펌프 및 수차 분야의 지속적인 발전을 위해 관련된 기초 및 심화연구가 활발히 진행되어 우수한 연구성과가 발표되기를 기대한다.

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