잠수형 우물 펌프 제조업체의 장점과 단점은 무엇인가요?

인공 급수 공간의 가장 화려한 예는 아마도 4월에 공개된 탐파 근처의 웨슬리 채플에서 처음으로 개장된 인공 라군일 것입니다. 7.5에이커가 넘는 이 라군은 방문객들에게 수영, 세일링 또는 패들 보드를 즐길 수 있는 기회를 제공하지만, 소유자에 따르면 1,600만 갤런의 물을 보유하고 있으며 18홀 골프장보다 물을 덜 사용합니다.

한편, 규모가 작은 마이애미 레이크스라는 마을에는 사람들이 만든 32개의 호수가 있으며, 플로리다의 어떤 폐쇄 커뮤니티에서도 최소 하나 이상의 상당한 규모의 인공 수역을 자랑하는 것이 어렵습니다. 이러한 호수는 이상적인 경관을 제공하고 일부 지역 야생 동물의 피난처 역할을 하며 자연 재해 방어의 한 형태로 설계되었습니다. 올바른 시스템이 설치되면 지역 식물에 대한 풍부한 관개 수원을 제공할 수도 있습니다.

사람들은 기원전 250년 이래로 호수에서 물을 펌핑하여 관개해왔습니다. 그 당시 고대 그리스와 로마에서는 아르키메데스 나사라는 장치를 사용하여 물을 이동시켰습니다. 거대한 나사 모양의 장치로, 손으로 돌리면 물이 나사 안쪽으로 들어가 위로 배출되는 방식이었습니다. 오늘날에도 일부 수자원 관리 응용 프로그램에서 여전히 사용되는 원리이지만, 당시에는 최소 두 사람이 작동해야 하고, 오늘날의 스마트 관개 시스템과 향상된 관개 급수 솔루션에 비해 느리고 원시적이었습니다 - 완전한 관개 펌프 스테이션, 부스터 펌프 시스템, 호수 수송 펌프, 호수 재충전 펌프 등이 있습니다.

이러한 기계화된 관개 시스템의 개발은 1930년대에 로스앤젤레스에서 아르마이스 아루투노프라는 사람이 세계 최초의 잠수펌프를 발명하면서 본격적으로 시작되었습니다. 이 펌프는 물보다 석유를 이동시키기 위해 설계되었지만, 액체에 완전히 잠길 수 있는 모터와 펌프로 구성된 장치의 많은 원칙을 확립했습니다.

잠수펌프의 장점

관개에서 현재 다루는 액체는 물이며, 잠수펌프는 다른 유형의 펌프인 제트 펌프와는 달리 물 자체가 생성한 압력을 사용하여 호수나 우물의 표면으로 물을 밀어내기 때문에 동일한 작업을 수행합니다. 잠수펌프의 작동 방식은 많은 다른 유형의 펌프보다 더 효율적이지만, 그렇다고 펌프가 아무런 문제 없이 작동하는 것은 아닙니다. 잠수펌프의 가능한 문제를 살펴보기 전에 - 그리고 해결책을 제시하기 전에 - 시스템의 몇 가지 장점에 대해 살펴보는 것이 좋습니다.

앞서 언급한 잠수펌프의 효율성은 주요 장점 중 하나입니다. 올바르게 설치될 경우, 다른 펌프 형태보다 전력을 덜 사용하므로 운영비용이 저렴합니다. 이러한 외에도, 잠수펌프는 호수에서 더 먼 거리로 물을 밀어올리며, 표면 수준보다 더 높게 끌 수 있어 대규모 관개 시스템에 적합합니다.

이 방식으로 물을 이동시키는 잠수펌프는 종종 기름이 채워진 펌프입니다. 기름은 펌프의 작동 부품을 감싸 물의 침투를 방지하고 장기간 작동 중에도 유닛을 식히는 역할을 합니다. 수밀 설계는 잠수 중 전기 부품이 단락 위험으로부터 보호되도록 하며, 이러한 종류의 펌프는 시작 시 예비 작업이 필요하지 않다는 장점도 있습니다.

잠수펌프의 가능한 문제점

역사적으로, 펌프는 소음을 줄이기 위해 호수의 수면 아래에 잠겨 있었지만, 이러한 운영 소음 감소는 장비 자체가 수평 작동으로 인해 더 빨리 마모되는데 따른 대가를 치렀습니다. 게다가, 수리가 필요할 때 접근하기 어려워 다이버의 전문 기술이 요구되거나 크레인의 힘으로 펌프를 수면으로 끌어올려야 했습니다. 구형 시스템은 여전히 호수 수면 아래에 흡입구가 있고, 펌프와 모터가 수면 위의 금속 상자에 가둘 수 있는 방식으로 운영되고 있으며, 이는 물을 펌핑하는 많은 원칙과 모순을 이루고 있으며 비효율적인 관개 시스템으로 이어질 가능성이 높습니다.

잠수펌프를 사용하면서 발생할 수 있는 한 가지 문제는 파열이나 누수 가스켓과 같은 문제가 장치의 잠재된 특성으로 인해 쉽게 식별할 수 없다는 것입니다. 만약 펌프가 스마트 관개 시스템의 일부라면, 펌프의 기계적 고장이 발생하는데 따른 압력 및 물의 양의 변동은 시스템에 즉시 감지되지만, 여전히 수리를 해야 하는 시스템의 부분에 접근하는 문제가 남아 있습니다.

스프링클러 헤드 또는 스프링클러 밸브 박스에서 누수를 검사하는 것은 시스템의 육상 부분과 관련된 문제를 제거하는 데 도움이 됩니다. 잠수펌프에 문제가 생겼다면 꼭 훈련받은 기술자가 즉시 문제를 확인하고 대응해야 합니다. 수면 아래에 잠겨 있는 펌프는 물속에 존재하는 식물, 침전물 및 동물 배설물과 같은 찌꺼기를 들이게 될 수 있습니다. 심지어 매우 소량이라도 이러한 찌꺼기가 쌓여 펌프를 막거나, 나중에 물 관로 또는 사용되는 스프링클러 헤드가 차단될 수 있습니다.

흡입구 앞에 설치된 차단기는 더 큰 찌꺼기를 걸러낼 수 있지만, 이름과는 달리 완전한 필터링 시스템보다는 가드에 가깝습니다. 물속에 존재하는 찌꺼기가 미치는 영향 외에도, 일부 잠수펌프는 자연적으로 칼슘 농도가 높은 물을 다루어야 합니다. 이로 인해 펌프가 막힐 정도로 침전물이 쌓여 냉각을 위한 충분한 물을 채울 수 없게 됩니다. 염수보다 더 높은 염분이 포함된 하구성 물에서 펌프가 작동할 때 부정적인 영향도 발생할 수 있으며, 스테인리스 스틸로 만들어진 부품조차도 부식될 것입니다.

우물에서 잠수펌프 사용하기

우물은 호수에 잠수펌프를 설치하는 것보다 실용적이거나 바람직한 대안이 있을 수 있습니다. 호수나 우물에서 물을 펌핑하는 것은 종종 관개 시스템의 위치와 각 옵션의 실용성에 따라 정해집니다. 문제의 우물이 수자원이 재생 가능한 지하수로부터 채워지며 수위 또는 주변 경관에 부정적인 영향을 미치지 않는 경우에만 가능한 옵션이 될 수 있습니다. 이러한 이유로 잠수펌프의 설치는 우물을 사전 테스트하는 것에 의해 시작되며, 이는 몇 백 야드 떨어진 두 개의 우물이 매우 다른 양의 물을 제공할 수 있다는 사실을 인정하는 것입니다. 물의 정적 수위가 기록되고, 예를 들어 분당 300 갤런으로 가동할 경우 정적 수위가 30피트 또는 10피트 강하하는지 확인하기 위해 펌프를 1시간 작동시킵니다. 이는 매우 중요한 테스트입니다. 만약 정수가 수력 공급이 충분하다지만 우물에 잠수펌프가 설치되면 이후 가뭄 기간 동안 정적 수위가 하락하면서 펌프와 모터가 노출되게 되어 불이 붙을 수 있습니다.

이를 해결하기 위해 - 고갈될 가능성이 있는 우물에 잠수펌프를 설치하지 않는 것 외에도 - 보다 통합적인 접근 방법이 필요하며, 예를 들어 원심 펌프를 사용하고 호버의 흐름 보호 기술과 같은 스마트 시스템을 구현하여 물의 부재를 탐지하고 비싼 손상이 발생하기 전에 펌프를 정지시키는 방법이 있을 수 있습니다.

추가 연구

노스다코타 주립대학교에서 발표한 연구는 대규모 관개 시스템을 위해 선택할 수 있는 펌프의 유형을 깊이 있게 살펴보았으며, 펌프의 유형을 다음과 같은 다양한 요소에 따라 평가했습니다:

• 물의 출처
• 시스템에서 요구하는 펌핑 유량
• 전체 흡입 머리
• 전체 동적 헤드

펌프를 가동하는 데 필요한 전력량 계산을 위한 복잡한 공식을 제공하는 것 외에도, 연구는 다양한 상황에서 펌프의 성능을 설명하기 위해 생성된 그래프를 일컫는 ‘펌프 곡선’을 설명했습니다. 이와 같은 펌프 곡선을 올바르게 해석하면 특정 위치와 크기 및 유형의 관개 시스템에 적합한 펌프를 선택하는 데 활용될 수 있습니다. 이러한 일반적인 사항 외에도, 이 보고서는 잠수펌프, 원심펌프, 수직 터빈, 프로펠러 등 여러 가지 다른 펌프 유형의 장점과 단점을 분해하여 설명합니다. 이 연구에서 강조된 잠수펌프의 장점 및 단점은 다음과 같습니다:

강조된 장점

• 잠수펌프는 깊은 우물에서 사용할 수 있다
• 잠수펌프는 예비 작업이 필요하지 않다
• 잠수펌프는 비뚤어진 우물에서도 사용할 수 있다
• 잠수펌프는 상대적으로 설치가 용이하다

강조된 단점

• 잠수펌프는 깊은 수직 터빈보다 대형 사이즈에서 더 비싸다
• 잠수펌프는 전기 전원만으로 구동할 수 있다
• 잠수펌프는 번개에 더 취약하다
• 잠수펌프가 작동하기 위해서는 모터 주변의 물이 흐르는 것이 필요하다

태양열 및 잠수펌프

잠수펌프에 관한 주제가 제기될 때, 가장 흔히 인용되는 문제 중 하나는 다른 유형의 펌프에 비해 전력을 덜 소모하여 효율적으로 운영된다라는 점입니다. 이는 두 가지 이유에 있어 중요합니다. 첫 번째는 명백히 비용 문제, 대규모 관개 시스템에 물을 펌핑하는 데 드는 연간 전기 요금입니다. 이는 관개 펌프의 유형을 결정하는 데 있어 가장 중요한 생각 중 하나입니다.

아마도 널리 알려지지 않은 점은 태양열이 전 세계 다양한 지역에서 관개 펌프를 운영하는 데 점점 더 중요한 역할을 하고 있다는 것입니다. 정기적으로 제공되는 H2O 존 뉴스 다이제스트에서는 지속 가능성과 보존 관련 주제를 다루며 플로리다의 여러 이야기들을 요약합니다.

잠수펌프에 동력으로 태양열을 사용하는 옵션은 단순히 가능한 비용 절약 측면뿐만 아니라 해당 조직의 환경 인증을 강화하는 수단으로 고려할 가치가 있습니다. 이는 사업체, 소매점, 스포츠 프랜차이즈 또는 주거 개발 등 어디서나 지속 가능성에 대한 실질적인 헌신을 입증할 수 있는 기회를 제공할 수 있으며, 이는 차세대 소비자를 유치하는 데 큰 역할을 할 것입니다.

Nature.com에 발표된 한 논문은 태양열로 작동하는 지하 물 펌핑 시스템의 신뢰성과 성능을 조사했습니다. 이 연구는 이러한 시스템이 두 가지 방식으로 사용될 수 있음을 설명합니다 - 태양이 빛나는 시간에 물을 펌프하여 저장된 물을 사용할 수 있으며, 낮 동안 에너지를 저장한 배터리를 사용하여 나중에 전기를 사용할 수 있습니다. 이 연구는 이집트의 관개 시스템을 바탕으로 하여 태양열 기반의 관개 시스템이 효율적으로 운영될 수 있으며, 태양열 패널의 표면 온도와 DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 인버터의 효율적 작동과 같은 요소가 시스템 설계에 반영되어야 한다고 결론 내렸습니다.

2016년 세계은행에서 발표된 보고서는 이러한 태양열 관개 시스템이 남아시아 및 사하라 이남 아프리카에서 식량 생산, 식량 안보 및 생계 개선에 기여했음을 보여주었습니다. 플로리다와 같은 지역에서 관개 시스템을 운용하는 데 필요한 인프라가 더 잘 갖춰져 있을 가능성이 높지만, 잠수펌프에 대해 전기나 다른 어떤 연료의 백업으로 태양열을 일부라도 채택하는 것이 점점 더 매력적인 제안이 될 것입니다.

원심펌프 - 플로리다 관개 호수를 위한 현대적 솔루션과 장점

현대적 해결책은 수면 위에 원심펌프를 활용하는 것으로, 이는 사용해야 하는 수원인 호수에서 물을 끌어올릴 수 있으며, 잠수형 대안보다 설치 및 수리 접근이 훨씬 간단합니다.

우리가 고안하는 많은 관개 솔루션이 원심펌프의 사용으로 인해 큰 이익을 얻음으로써 잠수펌프와 관련된 문제를 완화합니다. 그러나 프로젝트에 대한 우리의 추천이 어떤 것이든, 잠수펌프를 우물에 배치하는 옵션 여부부터 시작하여 사용해야 하는 인공 호수의 물을 분석하는 등 모든 관련 요소를 고려하여 관개 시스템의 설계와 설치를 보장하겠습니다.

물 분석을 통해 몇 개의 필터가 필요한지 여부를 결정하고, 플로리다 서부 해안의 호수에서 발견되는 미세한 식물과 같은 다양한 생물을 고려해야 합니다. 이들은 0.5mm 길이의 수생 무척추동물로, 시스템에서 필터링해야 합니다. 이러한 전문 지식은 가장 발전된 장비와 최고의 엔지니어링만큼 가치가 있습니다.