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서지 탱크

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1. 개요

서지 탱크는 댐, 수력 발전소, 저수지, 또는 자동차, 항공기 등에 설치되는 탱크로, 시스템 내 압력 변화를 완화하거나 연료 공급을 안정시키는 역할을 한다. 수력 발전에서는 수압 변화로 인한 악영향을 방지하고, 자동차에서는 연료 펌프에 연료를 안정적으로 공급하며, 항공기에서는 연료 팽창으로 인한 누출을 막는 데 사용된다.

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서지 탱크
개요
정의압력 변동을 완화하는 물 저장 장치
용도수력 발전소, 펌프 시스템
기능압력 서지 감소
펌프 시동 및 정지 시 안정성 확보
관로 보호
작동 원리
원리물의 운동량 변화 흡수
압력 균형 유지
설치 위치펌프 또는 터빈과 연결된 파이프라인 근처
종류
단순 서지 탱크개방형 탱크, 대기압에 노출
폐쇄형 서지 탱크압력 용기, 압축 공기 사용
제한된 오리피스 서지 탱크유입구에 오리피스 설치, 유량 조절
차동 서지 탱크라이저 파이프와 외부 탱크 조합
설계 고려 사항
탱크 용량시스템 요구 사항에 따라 결정
위치압력 변동 최소화 위치 선정
안정성시스템 전체의 안정성 확보
제어 시스템필요에 따라 제어 시스템 통합
장점
압력 서지 감소시스템 손상 방지
안정성 향상펌프 및 터빈 작동 안정화
효율성 증대시스템 전반의 효율 향상
수명 연장장비의 수명 연장
단점
초기 비용설치 비용이 높을 수 있음
공간 요구넓은 설치 공간 필요
유지 보수정기적인 유지 보수 필요
설계 복잡성복잡한 시스템 설계 필요
적용 분야
수력 발전소터빈 보호 및 수력 발전 시스템 안정화
펌프 시스템펌프 작동으로 인한 압력 변동 완화
급수 시스템급수 시스템의 압력 유지
폐수 처리폐수 처리 시스템의 압력 관리
석유 및 가스파이프라인의 압력 서지 관리

2. 수리 시설

블루 리지 댐]]의 서지 탱크


사쿠 발전소의 서지 탱크


이나 수력 발전소, 저수지에 연결되는 수로의 말단에 설치되는 대형 탱크이다. '''서지 드럼''' (surge drum)이라고 불리기도 한다.

서지 탱크는 용량에 여유를 두고 일정량의 액체를 채워, 취수 시설의 이상으로 인한 급격한 유량 증가나 발전기터빈의 급정지, 또는 유량 감소 시에 발생하는 급격한 수압 변화(수격 작용)의 악영향을 막는다. 유량이 급증하면 서지 탱크로 물을 유도하여 발전기 등에 과부하를 방지하고, 취수량이 감소하면 서지 탱크 내의 물로 보충하여 발전기의 회전수 저하를 예방한다. 탱크는 대기에 개방되어 있어 유량 변화를 방해하지 않고 급격한 압력 변화로부터 시설 자체를 보호한다.

  • [http://library.jsce.or.jp/Image_DB/s_book/jsce100/htm/044.htm 토목 디지털 아카이브스 아라이 에이키치 저 '서지 탱크' 정흥관 서점 쇼와 7년 발행]


광업 기술에서는 갱도 밖의 배수 펌프에 소형 서지 탱크를 설치하여 양수압을 항상 일정하게 유지한다.

2. 1. 작동 원리

유체가 흐르는 파이프에서 하류 밸브가 닫히면 유체는 원래 속도로 계속 흐르려 한다. 이때 제어 밸브 바로 위에서 압력이 크게 상승(압력 서지)하여 파이프 시스템에 손상을 줄 수 있다. 서지 탱크가 파이프라인에 연결되면, 밸브가 닫힐 때 유체가 탱크 위로 흘러 들어가 파이프라인의 서지 압력을 줄인다.[1]

밸브가 닫히면 유체는 서지 탱크로 들어가 탱크 내 수위가 상승한다. 탱크 내 수위는 유체 높이로 인한 추가 압력이 파이프라인의 서지 압력과 균형을 이룰 때까지 상승한다.[1] 이때 탱크와 파이프라인의 흐름이 역전되어 수위가 내려간다. 이러한 진동은 마찰로 인해 점차 사라진다.[1]

, 수력 발전소, 저수지에 연결되는 수로의 말단에 설치되는 대형 탱크를 서지 탱크 또는 서지 드럼이라고 한다.

서지 탱크는 수력 시스템에서 급격한 수압 변화(수격 작용)의 악영향을 막는다. 유량이 증가하면 서지 탱크로 물을 유도해 발전기 등에 과부하를 방지하고, 유량이 감소하면 탱크 물로 보충해 발전기 회전수 저하를 예방한다. 탱크는 대기에 개방되어 유량 변화를 방해하지 않고 압력 변화로부터 시설을 보호한다.

광업 기술에서는 갱도 밖 배수 펌프에 소형 서지 탱크를 설치하여 양수압을 일정하게 유지한다.

2. 2. 한국의 수력 발전과 서지 탱크

이나 수력 발전소, 저수지에 연결되는 수로의 말단에 설치되는 대형 탱크이다. '''서지 드럼''' (surge drum)이라고 불리기도 한다.

용량에 여유를 둔 서지 탱크 안에 일정량의 액체를 채워두고, 취수 시설의 어떤 이상으로 인해 급격하게 유량이 증가하거나, 발전기 측의 터빈이 급정지했을 때, 또는 반대로 유량이 감소했을 때 등에, 수력을 동력원으로 하는 시스템에 급격한 수압 변화(수격 작용)에 의한 악영향을 주는 것을 피하는 효과가 있다. 급격하게 유량이 증가한 경우에는 서지 탱크로 물을 유도하여 발전기 등에 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있다. 반대로 취수량이 감소했을 때에는 서지 탱크 내의 물로 보충함으로써 발전기의 회전수 저하를 예방할 수 있다. 유량의 변화를 방해하지 않기 위해서, 급격한 압력 변화로부터 시설 자체를 보호하기 위해서, 탱크는 밀폐되지 않는다 (대기에 개방되어 있다).[1]

3. 자동차

자동차의 내연 기관에서, 흡기 계통(흡기 매니폴드)에 설치된 대형 공간을 서지 탱크라고 부르는 경우가 있다. 연료 서지 탱크는 연료 펌프의 흡입구에 연료가 부족하지 않도록 하기 위해 사용되며, 일반적으로 전자식 연료 분사 방식을 사용하거나 장기간 높은 측면 가속 부하를 받는 차량에 사용된다.[2][3]

3. 1. 연료 서지 탱크

연료 서지 탱크는 연료 펌프의 흡입구에 연료가 부족하지 않도록 자동차에 사용된다.[2] 일반적으로 전자식 연료 분사 방식을 사용하거나 장기간 높은 측면 가속 부하를 받는 차량에 사용된다.[3]

3. 2. 터보차저 및 슈퍼차저 차량

자동차의 내연 기관에서 흡기 계통(흡기 매니폴드)에 설치된 대형 공간을 서지 탱크라고 부른다. 기본 원리는 공조 설비 등에서 사용되는 플레넘실과 같으며, 복수 기통으로의 공기 공급량을 균등화하기 위해 이러한 구조가 사용된다. 특히 터보차저슈퍼차저를 탑재한 차량에서는 서지 탱크의 크기와 형태가 안정된 부스트 압력을 각 기통에 공급하기 위한 중요한 요소가 되며, 터보 튜닝을 할 때에는 보다 대형의 것으로 교체되기도 한다.

4. 항공기

항공기에서 서지 탱크는 연료 팽창 시 연료가 넘치는 것을 방지하는 역할을 한다. 대형 여객기의 경우, 인테그럴 탱크의 좌우 날개 끝에 주로 설치된다.[4]

4. 1. 항공기 서지 탱크의 역할

항공기 서지 탱크는 연료가 팽창할 때 연료가 지상으로 넘치는 것을 방지하기 위해 일부 항공기에 사용된다. 이러한 탱크는 연료가 넘치는 것을 방지하기 위해 주기적으로 비워야 하며, 이는 비교적 자주 발생한다.[4]

대형 여객기의 서지 탱크는 인테그럴 탱크의 좌우 날개 끝에 설치되는 것이 일반적이다.[4]

참조

[1] 서적 Nalluri & Featherstone's Civil Engineering Hydraulics Wiley Blackwell
[2] 웹사이트 Building A Fuel Surge Tank http://www.superstre[...] 2011-06-11
[3] 웹사이트 How to build a surge tank https://www.engineba[...] 2007-08-22
[4] 서적 《最新》航空実用ハンドブック : 航空技術/営業用語辞典兼用 朝日ソノラマ 2005-01-31



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