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건축설비기사 실기 · 펌프 양정·축동력 계산

Pump Head & Shaft Power

펌프 전양정은 물을 끌어올릴 높이인 실양정에 배관 마찰손실수두를 더한 값이다. 물이 실제로 받는 일률이 수동력이고, 펌프 효율로 나누면 모터가 축에 넣어야 할 축동력이 되며, SI 로는 P = ρgQH/η 한 줄로 셈해요. 위 그림은 건물 높이로 나타낸 실양정 위에 마찰손실을 쌓은 전양정 막대이고, 아래 그림은 수동력과 축동력 막대를 나란히 견준 것이다. 실양정 · 마찰손실 슬라이더는 위 막대를, 유량 · 효율 슬라이더는 아래 두 막대를 바꿔요.

전양정의 구성

🔑 H = Hs + hf
①실양정 Hs: 흡입 · 토출 수위(또는 압력을 높이로 바꾼 값)의 차
②마찰손실 hf: 직선관 손실 + 국부 손실(밸브 · 엘보 등)
③전양정 H = Hs + hf(여유를 더하기도 한다)
④유량이 늘면 마찰 항이 커져 필요한 양정도 커져요

양정 합산

20 m
12 m
전양정
H = 20 + 12 = 32.0 m
H = Hs + hf

축동력

60 m³/h
0.7
수동력·축동력
Pw = 5.23 kW, Ps = 7.47 kW
ρ=1000, g=9.81, Q=60 m³/h, η=70%
💡 관찰
①H=32.0 m, Q=60 m³/h=1.00 m³/min → SI 축동력 7.47 kW
②관행 식 γQH/6120/η = 7.47 kW(같은 입력)
③두 식은 단위만 다를 뿐 같은 동력이에요
④전동기는 축동력에 여유율(보통 1.1 ~ 1.2)을 곱해 골라요

핵심 공식

전양정
H = Hs + hf
실양정 + 마찰 · 국부 손실수두
축동력 (SI)
P = ρ g Q Hη
Q 는 m³/s, P 는 W 이고, kW 로 쓰려면 1,000 으로 나눈다
수동력
Pw = ρ g Q H
축동력 Ps = Pw / η

시험 포인트

🎯 시험 포인트
①H = Hs + hf(여유율은 따로 더할 수 있음)
②P = ρgQH/η, Q 단위(m³/s 와 m³/min) 확인
③국내 관행 식 Lw = γQH/6120(Q: m³/min)도 함께 쓴다
④전동기 용량 = 축동력 × 여유율
📝 대표 기출유형
①Hs = 20 m, hf = 10 m 일 때 H 는? (답: 30 m)
②Q = 0.02 m³/s, H = 30 m, η = 0.7 의 Ps(kW)는? (답: ρgQH/η/1000 ≈ 8.41)
③효율이 낮아지면 축동력은? (답: 커진다)
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