핵심 개념
공동현상(cavitation)은 액체가 흐르는 중 국부적인 정압이 그 온도에서의 증기압보다 낮아져 기포가 생기고, 압력이 회복되는 구간에서 기포가 붕괴하는 현상이다. 펌프에서는 흡입부와 임펠러 주변에서 발생하기 쉽다.
발생 조건
- 펌프 흡입측 압력이 낮아지는 경우
- 흡입 배관의 손실이 커지거나 흡입양정이 길어지는 경우
- 액체 온도가 올라 증기압이 높아지는 경우
- 회전수나 유량 변화로 흡입 조건이 나빠지는 경우
핵심은 흡입측에서 확보되는 압력 여유가 부족해지는 것이다. 액체의 종류와 온도, 배관 손실, 펌프 설치 높이를 함께 보아야 한다.
현상과 영향
기포가 반복해서 생기고 붕괴하면 소음과 진동이 발생하고, 임펠러 표면에 침식과 손상이 생길 수 있다. 펌프의 양정·유량·효율이 떨어지거나 운전이 불안정해질 수도 있다. 소음만으로 공동현상이라고 단정하지 말고 흡입 압력과 운전 조건을 함께 확인한다.
방지 방법
- 흡입측 압력과 가용 NPSH 여유를 확보한다.
- 펌프 설치 높이를 낮추고 흡입양정을 짧게 한다.
- 흡입 배관의 길이와 국부 손실을 줄이고, 필요한 유로 면적을 확보한다.
- 액체 온도와 유량을 관리해 증기압 상승과 흡입 조건 악화를 피한다.
- 회전수나 운전점을 무리하게 높여 흡입 조건을 악화시키지 않는다.
출제 문항 판단
20190303_097은 정압이 증기압보다 낮아 기포가 발생하는 현상의 이름을 묻고 정답은 2번 공동현상이다. 20190804_096은 공동현상 방지 조치 중 틀린 것을 묻고 정답은 1번, “펌프의 회전수를 높인다”이다. 회전수 증가는 흡입 조건을 악화시킬 수 있으므로 방지 조치로 볼 수 없다.
서징과의 구분
공동현상은 액체의 증발과 기포 붕괴가 중심인 펌프 현상이다. 서징은 압축기·송풍기 계통에서 유량과 압력이 불안정하게 진동하는 현상으로, 두 현상을 같은 원인으로 설명하지 않는다.
범위와 주의
이 챕터는 기출문항에 직접 필요한 발생 조건, 영향, 방지 원칙만 다룬다. 특정 제조사의 펌프 성능표나 별도 법정 기준을 일반 규칙처럼 확장하지 않는다.
기출 출제 이력
2019년 기출 2회 · 1개 연도