일단. 
펌프가 뭐냐면 액체에 압력을 가해 움직이게 하여,
그 액체를 원하는 곳까지 보내기 위한 기계라고 보면 된다.
 
펌프에는 여러 가지 종류가 있지만, 주로 원심력을 이용해 물을 보내는 원심펌프를 가장 많이 쓴다.
그 원심펌프 중에서도 구조가 가장 단순하고 간단한 볼류트펌프로 설명할려고 한다.
 
펌프는 플랜트(발전소, 석유화학공장나 일반건물에서 주로 원심펌프가 가장 많이 쓰이며,
낮은 곳에 있는 물을 높은 곳으로 보낼 때,
아니면 석유화학공장에서 유체를 어떤 공정지역에서 다른 공정지역으로 보낼 때 사용된다.
우리가 쓰는 수돗물이나 화장실 물 같은 것도 건물 지하실에 있는 급수펌프를 통해 나오게 된다.
 
펌프를 돌리는 동력원은 모터(전동기)나 디젤엔진을 쓰는데,
주로 3상 교류(AC380V)의 유도전동기를 사용한다.
 
전동기와 펌프의 임펠러는 축(Shaft)으로 연결되어 있어
전동기의 회전자가 회전하면 펌프의 임펠러도 같이 따라서 회전하게 된다.
 
디젤엔진은 소음 문제, 연료(배터리, 경유) 공급 필요에 의한 유지관리 상 어려움,
발암물질인 배기가스 발생 등에 의한 문제로 국내에서는 잘 사용되지 않는다.
 
그래서, 펌프가 물을 어떻게 빨아들이고, 어떻게 보내는지
그 원리를 최대한 이해하기 쉽게 설명할려고 한다.
 
펌프가 물을 보내는 원리를 알아보기 전에,
 
1. 원심력-> 어떤 물체가 회전할 때 원의 중심에서 바깥쪽으로 작용하는 힘

2. 물은 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐른다
 
이 2가지만 먼저 알아두자
 
일단 전동기로 AC 전원이 공급되어 회전하면, 펌프 안의 임펠러도
모터와 함께 고속으로 회전하는데, 회전수는 대략 1700rpm정도라고 보면 된다.
1700rpm은 분당 1700번 회전한다는 뜻이다.
(물론 펌프를 어디다 쓰는지에 따라 훨씬 더 높거나 낮은 회전수가 요구될 수도 있다.)
 
임펠러는 회전날개이며, 임펠러가 고속으로 회전하면
펌프안에 가득찬 물은 원심력(Fc)을 받아 임펠러 중심부(eye)에서 임펠러 끝 바깥쪽으로 밀려난다.
(원심력이 뭐냐면, 어렸을 때 놀이터에서 뺑뺑이 돌려봤지?
뼁뼁이를 엄청 세게 돌릴때 그걸 잡고 있는 사람이 손 놓으면 멀리 날라가버리잖아?
물이 임펠러 끝으로 밀려나가는 것도 같은 개념이라고 보면 된다.)
 





이때 펌프 안에 채워진 물은 임펠러 바깥쪽으로 계속 밀려나니까
상대적으로 임펠러 중심부는 대기압보다 압력이 떨어져서 진공이 된다
밑의 그림을 보면 임펠러 중심부 압력(P)은 대기압(Patm)보다 낮다는 의미이다.
(대기압은 지구를 둘러싼 대기의 압력이다.)
 
 
 
즉, 물탱크의 수면 상부(대기압)와, 임펠러 중심부(대기압보다 낮은 압력)의
두 지점 사이에 압력차가 생겨서
물탱크의 물은 파이프를 타고 임펠러 eye 쪽으로 흘러들어가게 된다.
밑의 그림은 물탱크가 펌프보다 낮은 곳에 있지만,
실제로는 대부분의 현장에서 흡입양정을 높이기 위해 물탱크 수면을 펌프보다 훨씬 높게 배치한다.



쉽게 말하면 임펠러 중심부는 (원심력에 의해 물이 바깥쪽으로 밀려나서) 물이 없으니까
아무것도 없는 그 빈 공간(진공 상태)을 채우기 위해 물탱크에서 파이프를 통해 물이 들어오는거지
 
이게 펌프가 물을 빨아내는(흡입, Suction) 원리고,
펌프가 물을 보내는 토출(Discharge)은 정말 간단하다.
임펠러 eye로 흘러들어오는 물은 원심력을 받아 임펠러 끝으로 계속 밀려나면서 운동에너지가 생기고,
운동에너지는 물을 가압시키는 압력으로 변환되어,
물은 압력이 상대적으로 낮은 와류실(Volute)을 거쳐 펌프 토출구로 빠르게 이동한다
와류실은 크기가 커서 베르누이원리(Size 증가에 따라 물의 속도가 줄어들면 정압이 상승하는 원리)에 의해
물을 토출하는데 도움을 준다

즉, 원심펌프는 임펠러 회전에 의한 원심력을 이용해서
물을 (물탱크에서) 흡입하고, 물에 압력을 가해 토출할 수 있게 된다
 
사진의 출처는

https://www.youtube.com/watch?v=BaEHVpKc-1Q&t=5s 

위 사이트를 통해 원심펌프의 원리를 동영상으로 확인할 수 있다
 
간단히 요약하면,

1. 흡입(Suction)
임펠러 고속회전-> 물이 임펠러 바깥쪽으로 밀려남(원심력) -> 임펠러 중심부 진공-> 물 유입

2. 토출(Discharge)
임펠러 고속회전 -> 물의 운동에너지 상승(=>물에 가해지는 압력 상승) -> 고압의 물이 상대적으로 저압인 토출구로 이동

기계공학 전공자, 현장 실무자, 펌프를 모르는 분들한테 많은 도움이 되었으면 한다.