다양한 산업분야에 적용되는 펌프는 365일 24시간 풀 가동하는 경우도 많다. 또한 시스템의 특성과 운영 상태에 따라 잦은 가동과 정지, 급격한 부하 변동을 반복하는 가혹한 조건에서 작동하는 펌프도 있다. 펌프 역시 기계 장치이기 때문에 부하가 누적되면 곳곳에 문제가 발생하여 안전하고 효율적인 운전에 지장을 초래할 수 있다. 따라서 정기적인 검진이 필수적이다.

그렇다면 펌프를 안전하고 효율적으로 이용하려면 평소에 어떻게 관리해야 하며, 문제 발생 시 어떻게 대처해야 할까?

무엇이든지 문제 발생을 예방하는 가장 좋은 방법은 평소에 관리와 점검을 꼼꼼히 하는 것이다. 펌프도 마찬가지다. 눈으로 확인하고 소리를 듣는 등의 간단한 방법이라도 일상적으로 펌
프의 상황을 자주 살핀다면 좋은 예방법이 될 수 있다. 펌프를 점검하는 일반적인 방법은 육안으로 관찰하거나 촉감, 소리 등을 이용해 운전 상태를 확인하는 방법이 있다. 이로써 어느 정
도의 운전 상태의 불량에 대한 경험적 판단이 가능하다.

촉감에 의한 점검 방법으로는 베어링 하우징을 터치하여 진동 상태를 확인하는 방법이 일반적이다. 육안에 의한 점검 방법은 압력계, 유량계, 온도계 등의 측정기를 확인하는 것이다. 축 밀봉부와 베어링부에서의 누설 유무를 확인하는 방법도 해당된다. 이 외에 윤활유의 양과 그 오염 여부 등도 점검해야 한다. 평소와 다른 작동음이나 이상음이 발생한다면 작동에 문제가 있는지 의심해 보아야 한다.

이처럼 작업자의 신체 접촉에 의한 점검을 진행할때에는 회전 부위 등 안전 사고의 위험이 높은 부분에서는 충분한 주의가 필요하다. 또한 고온의 액체나 유독 성분을 취급하는 펌프를 점검하는 경우 고글, 장갑, 안전모 등을 착용하여 점검 과정에서 자칫 인명사고로 이어지지 않도록 유의사항을 충분히 숙지하고 안전 장치를 확보한 후 진행해야 한다.

일반적인 점검에서 더욱 정확하고 전문적으로 점검하는 방법은 바로 ‘측정’이다. 펌프의 상태를 확인하는 전형적인 측정 항목은 ‘진동’과 ‘베어링 온도’다. 진동을 측정하려면 베어링 하우징에 센서를 설치하여 측정하는 방법과 비 접촉 센서를 이용해 축진동을 측정하는 방법이 있다. 축 진동의 경우 변위,베어링 하우징에서 진동 속도 실효 값을 측정하는 것이 일반적이다.

베어링의 온도를 감시하는 방법은 베어링의 종류, 윤활 방법, 냉각 방법, 적용 규격 등에 따라 온도 평가 기준이 다양하다. 그 방법으로는 베어링 온도의 허용 상한치를 설정하고 평가하는 방법과 온도 상승 또는 베어링 윤활유의 온도 차이로 평가하는 방법등이 있다. 이 때 온도를 측정하는 위치는 베어링 하우징의 표면 온도를 측정하는 경우와 베어링의 금속 온도를 측정하는 방법이 있다.
 

펌프의 정기 점검은 필수

펌프의 관리를 위해 권장되는 방법은 정기 점검이다. 그 방법으로는 간이검사와 본격검사가 있다. 먼저 간이 검사의 권장 실시 주기는 1~2년이다. 이는 펌프 본체를 분해하지 않고 진행하는 검사다. 펌프와 구동기를 연결하는 커플링을 분리하고 베어링과 축 밀봉 부품까지 분해하여 점검하는 방식이다. 따라서 1주일 정도의 단기 플랜트 정지 기간에 적용할 수 있다.

간이 검사에서 주로 점검하는 내용으로는 센터링, 방위 점검, 축 밀봉 검사 등이 있다. 센터링의 경우 펌프 축 구동기(모터) 축 사이의 축심을 조정하는 것이다. 고온 펌프는 필요에 따라 오프셋을 마련한다. 방위점검은 미끄럼 베어링의 경우 육안 검사 및 비파괴검사에 의한 균열 발생 유무를 확인하고, 그 결과 필요에 따라 청소 또는 교체한다.

축 밀봉 검사에서는 결과에 따라 그랜드 패킹은 신규 교체한다. 메카니컬 씰도 원칙적으로는 교환하는 것을 권장하지만, 상태가 좋다면 손질 후 계속 사용하는 경우도 있다. 여기에서 손질이란 접동면의 포장 가공에 의해 평탄도를 수정하는 것을 뜻한다.

반면 O링 등의 소모품은 새것으로 교체해야 한다. 간이검사에 이어 본격검사의 경우 권장 실시 주기는 2~4년 정도다. 이 검사에서는 펌프 본체를 분해하여 점검을 실시하게 된다. 따라서 약 1개월의 기간이 소요될 수 있으므로 장기 플랜트 정지 기간 등에 진행해야 한다. 본격검사에서 점검하는 항목은 임펠러, 케이싱 및 케이싱 커버, 축, 접동 부품 등이다. 점검 후 그 결과에 따라 부품을 새로 교체하거나임펠러, 축 등 주요 부품(경우에 따라서는 케이싱과 케이싱 커버 등 포함)은 해당 제조 공장으로 보내 수리와 보수 작업을 진행하기도 한다.

본격검사에서 특정 부품에 이상이 발견되어 제조공장에 보내 복원 수리가 필요하거나 부품 교환이 필요한 경우에는 수리 기간이나 부품 제작 기간이 오래 걸릴 수 있다. 수리나 부품 교환이 지체되면 기계를 멈추는 기간이 길어지거나 생산 계획에 지장을 초래할 수 있으므로 평소에 대비해 두는 것이 좋다.

이러한 측면에서 펌프를 포함하여 장비의 중장기적 운용 측면에서 교체해야 할 것으로 예상되는 부품은 권장되는 교체 주기를 고려하여 미리 준비해 두는 것이 좋다. 즉 예비 부품 목록을 작성하여 직접 보관해 두어야 장비의 운용이나 생산 계획을 차질 없이 진행할 수 있다. 접동 부품 등의 소형 부품은 물론 O링 등 소모품이라 하더라도 공급에 시간이 걸릴 수 있으므로 펌프가 취급하는 액체의 특성이나 가동 환경을 고려하여 적절한 재고 수량을 보유해야 한다.
 

펌프의 운용 습관 또한 관리의 일종

가동을 멈추고 진행하는 점검과 검사만이 관리법은 아니다. 평소 펌프를 가동할 때의 올바른 습관과 조건 역시 관리의 일종이라 할 수 있다. 펌프 가동을 시작할 때 먼저 기계의 위치를 맞추고 짧은 시간 잠깐 회전시킨 후 일단 펌프를 중지해야 한다. 이 과정에서 회전 방향을 확인해야 한다. 임펠러는 정규적인 회전 방향이 있기 때문이다. 그러므로 케이스 표면의 각인이나 명판에 표시된 방향 화살표와 일치하는지 확인한다.

또한 잔류 공기는 배출해야 한다. 공기를 빼는 작업을 진행했더라도 펌프 내부에 약간의 공기가 남아있을 수 있다. 구동기 출력을 일단 차단하면 관성에 의해 펌프는 일정 시간 회전한다. 이 사이에 공기 빼기 밸브를 열어 잔류 공기를 완전히 배출하는 것이 가능하다. 펌프 각 부위의 상태도 확인해야 하는데, 이상 진동이나 이상 소음이 발생하지 않아야 한다. 또한 축 밀봉 및 케이싱 맞춤면에서의 누출 여부 등으로 펌프 부품이 정상 상태인지 확인하는 것이 필
요하다. 이러한 과정을 통해 펌프의 정상 상태가 확인되었다면 다시 펌프를 가동시킨다.
 

펌프에 문제가 발생했다면?

다양한 액체를 취급하며 고속으로 회전하는 펌프를 장기간 운전하다 보면 여러 가지 문제가 발생할 수 있다. 중요한 것은 문제 발생 시 신속하게 원인을 규명하고 대책을 세워 가급적 조기에 해결하는 것이다. 물론 펌프의 문제 발생 원인은 여러 요인이 겹쳐 발생하는 경우가 많아 신속히 해결하는 것은 말처럼 쉽지 않다. 그러나 일반적으로 발생하는 문제의 원인과 대책을 미리 알아두면 불필요한 고장이나 멈춤을 예방할 수 있다.

펌프에 발생할 수 있는 주요 결함들은 다음과 같다. 성능 불량, 원동기의 과대 부하, 진동 과대, 베어링 온도의 상승으로 인한 베어링 수명 저하, 축 밀봉부로부터의 누설이나 과열 등이다. 이러한 문제들은 크게 배관계 문제, 펌프의 사양 선정의 문제, 기초적인 문제, 설치와 조립의 불량에 관한 문제, 취급에 관한 문제, 펌프 내부의 고장과 손상에 관한 문제로 나눌 수 있다. 마지막 경우를 제외한 나머지 문제들은 펌프 본체가 아닌 외부의 요인에 의한 것이므로 이를 염두에 두어야 한다.

① 배관계의 문제: 배관계에 문제가 발생하는 원인으로는 흡입 배관의 손실이 예상보다 큰 경우, 만액 상태가 되어 있지 않은 경우, 흡입 저장조의 액면레벨이 낮은 경우, 액체 가스가 혼입 또는 가스가 발생하는 경우 등이 있다. 펌프는 기본적으로 액체로 채워져 기능을 발휘하는 기계이므로 공기를 충분히 빼는 작업이 필요하다. 또한 공동현상이 발생하지 않도록 하는 흡입 배관 계획이 중요하다.

② 펌프 사양 선정 계획의 문제: 이는 펌프의 사양과 실제 가동 조건이 불일치하여 발생하는 문제들이다. 이를테면 실제 양정이 펌프의 사양과 다른 경우, 실제 액체 밀도가 펌프 사양과 다른 경우, 실제 유체 점도가 펌프의 사양과 다른 경우 등이 있다.

③ 기초에 관한 문제: 기초적으로 강성이 낮은 경우등 기초적인 조건을 갖추지 않은 경우를 들 수 있다 .

④ 설치, 조립에 관한 문제: 이는 펌프를 구성하는 부품 조립에 문제가 발생하는 것을 뜻한다. 펌프와 구동기의 축심 조정(센터링)의 불량, 그랜드 눌림쇠 볼트의 조임 조절 불량, 축 밀봉 부품 내장 불량등이 있다.

⑤ 취급에 관한 문제: 평소 펌프를 취급하는 가동조건과 습관에 의한 문제들이다. 과소 유량, 과대 유량 운전, 액체에 이물 혼입, 베어링 윤활유의 과부족,윤활유의 열화, 얼룩, 베어링 내부에 수분 등 이물질의 침입, 냉각수의 공급 부족 등을 들 수 있다.

문제 발생 시 원인 추적 예시(성능 불량의 경우)

앞서 언급한 문제들은 여러 요인이 복합적으로 작용하여 발생하는 경우가 많다. 따라서 가능성이 있다고 판단되는 모든 요인을 조사할 필요가 있다. 조사 작업을 효율적으로 수행하려면 다음과 같은 순서로 진행하는 것이 좋다. 만약 정밀검사가 필요하다고 판단되면 펌프를 분해해야 하는 경우가 생긴다. 이는 펌프의 운전을 정지하고 생산 계획을 중단해야 하므로 우선 전 단계의 확인이 꼼꼼하게 이루어져야 한다.

먼저 제품 사양서나 설명서 등 도서에서 판단할 수 있는 항목을 확인하는 과정에서는 액체의 특성(밀도, 점도, 온도, 부식성 등)에 대한 실제 액과 펌프 사양의 조합 등을 판단해야 한다. 외관에서 판단할 수 있는 항목을 체크하는 단계에서는 육안으로 확인 가능한 것을 점검한다. 운전 조작에 기인하는 현상 유무를 확인하는 단계에서는 밸브의 개폐 등 작업 상황을 확인해야 한다. 회전 속도 설정 등 운전 조건도 점검해야 한다.

측정값을 얻을 수 있는 항목의 확인 단계에서는 진동, 베어링 온도, 유량, 토출 압력 여과기 차압 등 기기를 이용해 측정 데이터를 확인하는 작업이 이루어진다. 일반적인 상태에서의 수치와 비교하여 이상 징후가 발생하는 부분을 확인해야 한다. 앞서 언급한 펌프의 문제 발생 요인과 문제 해결의 단계를 함께 고려하여 원인을 찾아야 한다. 다음은 그 예시를 정리한 것이다.

지금까지 펌프를 사용하면서 실시할 수 있는 일반적인 유지보수 방법과 문제 발생의 원인에 대해 알아보았다. 펌프는 여러 가지 원인이 복합적으로 작용하여 발생하는 경우가 많으므로 앞서 언급된 사례들은 어디까지나 하나의 지침으로 삼고 문제 대응에 참고해야 한다. 실제로 펌프에 문제가 발생했을 시에는 앞서 소개한 항목을 참고하여 초동 대응한 뒤 즉시 펌프 제조업체에 전문가의 파견을 요청하여 문제에 대한 정확한 원인 규명과 대처가 필요하다.

한국에너지정보센터  kecenter@hanmail.net

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