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 산업 및 건물 급수를 위해 사용되는 펌프시스템은 운전조건에 따라 정속운전 펌프시스템과 가변속운전 펌프시스템으로 나누어진다. 정속운전으로 펌프시스템을 가동할 경우의 펌프 성능특성은 실험이나 컴퓨터시뮬레이션으로 구할 수 있다. 그러나 가변속운전으로 펌프를 가동할 때는 성능특성을 대표하는 효율을 정의할 수 없다.

본 연구의 목적은 가변속운전 펌프시스템의 성능 평가방법과 성능 향상 방안을 찾는 것이다. 수치해석과 실험으로 펌프의 성능을 구한 후, 펌프 사용율과 결합하여 효율 대신에 소비동력으로 가변속운전 펌프시스템의 성능을 평가할 수 있는 방법을 찾았다. 또한, 가변속운전 펌프시스템의 성능특성을 실험적인 방법으로 구하지 않고 컴퓨터시뮬레이션으로 평가할 수 있음도 확인하였다. 가변속운전하여 구동하는 인버터 제어방식의 성능 향상에 대한 연구도 수행하였다. 가변속운전 제어방식을 통해 급수용으로 사용되는 부스터펌프시스템은 대용량 동일 펌프 제어방식과 소유량-대유량 펌프 제어방식이 주로 사용되어 왔다. 본 연구에서는 회전수 조정 소유량-대유량 제어방식으로 성능을 향상할 수 있는 방안을 연구하였다. 성능특성을 구하기 위해 펌프의 토출측 배관에 유량계를 설치하여 유량을 측정하는 기존방식 대신에 토출측에 설치된 체크밸브 내에 삽입할 수 있는 유량센서를 개발하여 펌프시스템 내 개별 펌프의 성능특성을 정확하게 측정하여 성능을 향상시키는 방법을 연구하였다.

본 연구의 주요 결과는 다음과 같다. 먼저 효율로 가변속 펌프시스템의 성능특성을 나타내는 방법 대신에 에너지 절감율을 구하여 성능특성을 예측하는 방법을 찾았다. 그리고 성능실험이나 현장시험을 통하지 않고 수치해석적인 방법을 이용하여 에너지 절감율을 구하여 성능특성을 구하는 방법의 타당성도 검토하였다. 수치해석과 성능시험 및 현장시험으로부터 구해진 정속운전 대비 가변속운전 시의 에너지 절감율은 각각 33.81%, 31.77% 및 36.2%로 나타났다. 수치해석으로 구한 에너지 절감율은 실험이나 시험으로 구한 수치와 비교하여 차이가 크지 않았다.

가변속 펌프시스템을 사용하는 부스터펌프시스템의 성능 향상 방안으로 회전수 조정 소유량-대유량 제어방식을 제안하였다. 현장시험을 통해 구한 회전수 조정 소유량-대유량 제어방식에 의한 에너지 절감량은 소유량-대유량 제어방식과 동일 대유량 제어방식의 경우보다 각각 5.4%와 6.2%로 높게 나타났다.

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