부스터 펌프 시스템의 이해

안녕하세요? 오늘은 급수 시스템에 대해서 말씀드리겠습니다. 워낙에 망가짐이 없고 무난한 시스템이라서 관심 밖의 설비입니다. 그러나 시설을 돌리는 사람의 입장으로써 시설에 대해서 이해하고 있어야 한다는 것이 필자의 생각입니다. 그리고 이런 무난한 시스템에도 상당한 기술적인 노력이 들어가 있음으로 한 번쯤은 깊이 파보시는 것이 좋습니다. 오늘은 인버터 Type 부스터 펌프 시스템에 대해서 알아보겠습니다. 

1. 급수 시스템 개요

급수시스템을 전체적으로 보면 위와 같습니다. 먼저 물탱크의 수위를 정수위 밸브가 인지하여 수위가 정해진 수위보다 낮을 경우 정수위 밸브가 Open되어 물탱크에 물을 채워줍니다. 정수위 밸브에 대한 내용은 필자가 이전에 쓴 글을 참조하시면 자세히 나옵니다. 

- 정수위 밸브(Constant water level control valve)에 대하여

부스터 펌프의 역할은 물탱크에 있는 물을 세대 쪽으로 공급해주는 역할을 합니다. 팽창탱크의 역할은 급작스러운 압력의 변동을 막을 뿐만 아니라 펌프의 잦은 기동을 하지 않도록 도와줍니다. 팽창탱크의 역할에 대한 글은 필자의 과거 글을 참조하세요.

- 팽창탱크( Expansion tank)에 대하여

2. 부스터 펌프 시스템

출처:http://www.a-jeon.co.kr

위 그림은 부스터 펌프 시스템을 매우 잘 보여주는 그림입니다. 저수조에서 흡입한 물을 펌프를 통해서 사용처에 공급하는 방식입니다. 여기서는 두 가지 센서가 있는데 시설관리를 하시는 분이라면 아셔야 할 내용입니다. 압력 센서와 갈수 센서입니다. 

먼저 토출 측에 있는 Discharge Pressure Sensor는 압력 센서로 공급측 배관에서 물을 사용해서 물의 압력이 떨어지게 되면 컨트롤 판넬이 그것을 인지하여 펌프를 돌려주게 됩니다. 

Dry Running Protection Device는 갈수 센서를 말합니다. 갈수 센서는 물이 없는 것을 감지하는 것을 말합니다. 흡입 측에 물이 없다면 어떤 일이 발생할까요? 먼저는 펌프에 Cavitation이 발생하여 펌프 내부에 있는 Impeller에 손상이 갈 우려가 있습니다. 두 번째로는 펌프가 아무리 돌아도 물이 없으니 공급 측의 압력 나오지 않게 되고, 그러면 펌프는 멈추지 않고 계속 돌아갈 것이고 모터가 공회전을 계속하여 손상될 것입니다. 

좌: 갈수센서, 우:압력센서

필자가 근무하는 곳에서 갈수 센서와 압력 센서를 찾아보았습니다. 왼쪽이 갈수 센서이고 오른쪽이 압력 센서입니다. 갈수 센서는 위에서 말씀드린바와 같이 흡입 측에 있고 압력 센서는 토출 측에 있습니다. 압력 센서는 친절하게도 알아보기 쉽도록 압력계에 붙어 있네요.

3. 부스터 펌프 시스템 컨트롤 판넬

부스터 펌프 시스템을 전기적으로 이해하기 위해 판넬 내부를 살펴보았습니다. 왼쪽 붉은 박스가 부스터 펌프 판넬입니다. 오른쪽이 부스터 판넬 내부입니다. 

먼저 왼쪽 사진의 차단기 부분을 보시면 Main 차단기는 역시나 누전차단기였습니다. 물을 다루는 펌프라서 그런지 산업용 누전차단기를 Main으로 해 놓았습니다. 나머지 오른쪽에 있는 차단기들은 배선용 차단기입니다. 누전차단기 하부에서 분기되어서 배선용 차단기 상부로 배선이 되어 있습니다. 배선용 차단기와 누전차단기에 관한 내용은 기 포스팅 했으니 참고하시면 되겠습니다. 차단기 오른쪽의 변압기는 380V를 220V로 변환하는 장치입니다. 

2020/08/28 - [별의 시설관리/전기] - 누전차단기(ELB)에 대하여

2020/08/27 - [별의 시설관리/전기] - 배선용차단기(MCCB)에 대하여

가운데 컨트롤러는 뇌라고 생각하시면 됩니다. 모든 정보를 받아들여서 판단해주는 일을 합니다. 부스터 펌프의 교번 운전이라든지 압력 센서에서 정보를 받아서 펌프를 가동한다든지 갈수 센서에서 정보를 받아서 운전을 정지한다든지 하는 모든 판단을 하는 장치입니다. 

아래쪽의 변압기는 220V를 16~17V로 변환해주는 장치입니다. 저전압이 필요한 전자기기 등에 전원을 공급한다든지 하는 역할을 합니다. 

여기서 필자가 가장 헷갈린 것이 FLS(Floatless level Switch)였습니다. 처음에는 물탱크에 FLS를 설치한 것인가? 생각했습니다. 그래서 아래 접점을 보니까 FLS에서 통상적으로 쓰는 E1, E2, E3 중에 E2는 빠져있는 것이었습니다. 오잉? 이렇게 해도 되는 건가? 통상적으로 전기기능사에서 배운 것과 맞지 않았습니다. 또한 2번 접점을 사용했는데 2번 접점은 b접점입니다. 여기서 부스터 펌프는 저수조한테는 배수의 개념이기 때문에 만약 FLS를 마그네틱 스위치에 연결했다면 a접점을 써야합니다.

위 그림은 일반적으로 전기기능사 실기에서 나오는 급, 배수 시스템의 시퀀스입니다. 여기서 배수 쪽 FLS는 a 접점을 사용하는 것을 볼 수 있습니다. 결론적으로 말씀드리면 여기에서 사용한 FLS는 전기기능사에서 배운 FLS의 용도로 사용한 것이 아니었습니다. 

먼저는 E1과 E3인 5D와 5C를 따라가 보니 갈수 감지 센서에 물려있음을 확인하였습니다. 또한 FLS의 2번 접점인 19번 전선은 컨트롤러의 상부에 연결되어 있음을 확인하였습니다. 즉 갈수 센서에서 물이 없음의 신호를 보내면 FLS에서 감지하여 컨트롤러로 보내는 방식으로 되어 있습니다. FLS에서는 220V를 받아서 24V로 변환시켜주는 자체 변압기가 들어 있고 그 압력으로 갈수 센서로 보내게 됩니다. 

물이 차 있을 때는 갈수 센서가 접점이 붙어 있어 통전이 되고 FLS는 이 신호를 받아서 b 접점이 떨어지게 됩니다. 그러면 물이 차 있을 때는 컨트롤러로 아무런 신호가 가지 않게 됩니다. 그러나 물이 사라지게 되면 갈수 센서의 접점이 떨어지면서 전기가 통하지 않게 되고 FLS는 이 신호를 받아서 b 접점이 붙게 됩니다. 그러면 컨트롤러에 신호가 가게 되어 컨트롤러는 갈수를 감지하게 됩니다. 

만약 갈수 센서가 문제가 발생한다면 어떤일이 생길까요? 먼저는 FLS의 LAMP가 꺼질 것입니다. 위쪽의 사진에 보시면 현재는 LAMP가 붉은색으로 점등되어 있습니다. 이 램프가 꺼지면서 저수위 경보가 울리고 펌프가 작동하지 않을 것입니다. 이럴 때는 센서를 교체해야겠지요. 저수조의 Level이 정상인데도 저수위 경보가 울렸다면 갈수 센서가 문제가 있을 확률이 높습니다. 

4. 급수 바이패스 배관 

보너스로 한가지 더 말씀드리겠습니다. 정수위 밸브, 물탱크, 부스터 펌프 전체에 문제가 있을 경우가 있습니다. 특히 부스터 펌프 시스템이 완전히 못쓰게 될 경우 물탱크에 있는 물로는 공급처에 물을 공급할 수 없게 됩니다. 이런 경우 매우 당황하게 되는데, 위의 그림처럼 바이패스 배관이 왠만한 곳은 설치되어 있습니다. 이것을 열어주면 급한데로 물을 세대에 공급할 수 있습니다. 보통 수자원공사에서 공급하는 물의 압력이 5kg/cm2이기 때문에 고층빌딩이 아니라면 저 압력으로 커버가 됩니다. 

그러나 부스터 펌프의 압력 세팅치가 10kg/cm2정도 되는 높은 곳이라면 저것이 의미가 없게 됩니다. 이런 곳에서는 제2의 부스터 펌프가 필요하게 됩니다. 중요한 공공기관 같은 곳은 부스터 펌프 시스템이 2개가 설치되어 있는 곳도 있습니다. 필자가 과거에 근무했던 곳은 오피스텔과 도시형 생활주택이 같이 붙어 있는 곳이었는데, 한쪽의 부스터 펌프 시스템이 완전히 나가게 되면 다른쪽 부스터 펌프 시스템과 배관이 서로 연결이 되어 있어서, 수리 기간 동안 다른 쪽 부스터 펌프를 사용하였습니다. 

오늘은 부스터 펌프 시스템에 대하여 알아보았습니다. 오늘도 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.