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화공·제약·식품·폐수처리 등 다양한 산업현장에서는 유량을 정밀하게 제어하고, 고점도·슬러리·위생 유체를 안정적으로 이송할 수 있는 용적식 펌프가 사용됩니다. 본 글에서는 대표적인 용적식 펌프인 기어펌프, 로브펌프, 다이어프램펌프의 구조적 차이와 특징, 적용 사례를 실무 관점에서 비교해 설명합니다. 각 펌프의 장단점을 이해하고, 실제 플랜트 조건에 맞는 선택 기준을 세워보세요.
용적식 펌프는 언제, 왜 사용하는가?
화공 설비나 정밀 공정에서는 일정한 유량을 유지하거나 고점도, 고부식성, 위생 유체 등을 안정적으로 이송해야 하는 경우가 많습니다. 이럴 때 주로 사용하는 것이 바로 용적식 펌프 (Positive Displacement Pump)입니다.
원심펌프와는 달리 용적식 펌프는 회전이나 진동을 통해 물리적으로 유체를 밀어내는 구조이며, 유량이 압력과 무관하게 일정하게 유지되는 것이 특징입니다. 그중에서도 기어펌프, 로브펌프, 다이어프램펌프는 산업 현장에서 가장 자주 사용되는 핵심 모델입니다.
기어펌프, 로브펌프, 다이어프램펌프 – 구조 및 원리 비교
① 기어펌프 (Gear Pump)
- 구조: 내부에서 두 개의 맞물린 기어가 회전하면서 유체를 밀어냅니다.
- 작동원리: 회전 시 기어 사이 공간에 유체가 갇혀서 토출 방향으로 이동
- 특징: 구조가 단순하고 견고, 고압 운전 가능, 유지보수 간단
- 단점: 고점도에는 약하며, 마모 시 누유 발생
② 로브펌프 (Lobe Pump)
- 구조: 2개 이상의 로터(로브)가 서로 맞물리지 않고 회전하며 유체를 운반
- 작동원리: 로브가 회전하며 케이싱 내부에서 유체를 이동
- 특징: 유체에 대한 손상이 적고, 위생성이 뛰어남 (CIP/SIP 가능)
- 단점: 비용이 높고, 회전 정밀도 필요 → 간격 유지 어려움
③ 다이어프램펌프 (Diaphragm Pump)
- 구조: 다이어프램(막)을 왕복운동시켜 유체를 흡입/배출
- 작동원리: 압축 공기 또는 전자기 구동으로 다이어프램을 진동
- 특징: 기계적 씰이 없고, 독성·고부식 유체에 적합
- 단점: 유량이 비교적 낮고, 펄세이션(맥동)이 발생함
3종 펌프 비교 요약표
| 구분 | 기어펌프 | 로브펌프 | 다이어프램펌프 |
|---|---|---|---|
| 작동원리 | 기어 회전으로 유체 이동 | 로브 회전으로 유체 이송 | 다이어프램 진동으로 흡입/토출 |
| 주요 장점 | 단순하고 고압 운전 가능 | 위생적, CIP/SIP 가능 | 씰 없음, 독성·부식 유체 가능 |
| 단점 | 마모 시 누유, 고점도엔 취약 | 비용 고가, 정밀 간격 유지 필요 | 맥동 발생, 유량 적음 |
| 주요 용도 | 윤활유, 저점도 화학액 | 식품, 제약, 위생공정 | 산, 알카리, 점성 폐수 |
실제 적용 분야 예시
- 기어펌프: 윤활유 이송, 연료 시스템, 저점도 화학약품 공급
- 로브펌프: 우유, 요구르트, 치약, 크림, 제약 원료 이송
- 다이어프램펌프: 황산, 염산, 페인트, 폐수 처리장 슬러리 이송
용도에 따라 펌프는 달라진다 – 선택 기준 정리
용적식 펌프는 구조와 작동 방식이 다르기 때문에, 사용하는 유체의 점도, 부식성, 입자 함유, 위생 요구사항 등을 기준으로 신중히 선택해야 합니다.
- **단순하고 저렴한 고압 이송**이 필요하다면 → 기어펌프
- **위생성과 유체 손상 방지**가 중요하다면 → 로브펌프
- **부식·독성 유체에 대한 내성이 핵심**이라면 → 다이어프램펌프
각 펌프는 장점과 단점이 뚜렷하므로, 설비 조건과 유지보수 환경까지 고려해 **TCO(총비용)** 관점에서 선택하는 것이 바람직합니다.