양수장
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
1. 개요
양수장은 물을 다른 위치로 이동시키기 위해 펌프를 사용하는 시설을 말한다. 운하 수위 유지, 저지대 배수, 하수 처리, 상수도 공급, 양수 발전에 활용되며, 전자 제어 시스템을 통해 작동을 관리한다. 다양한 유형과 규모로 전 세계에 존재하며, 역사적인 양수장은 건축물로 보존되기도 한다.
더 읽어볼만한 페이지
| 양수장 |
|---|
2. 운하
운하 시스템을 갖춘 국가에서는 양수장이 흔히 사용된다. 운하는 갑문의 개폐 시 고지에서 저지로 물이 유출되므로 유출된 수량을 보충해야 한다. 인근에 물을 끌어올릴 수 있는 적당한 하천이 없는 경우에는 운하 하류에서 물을 끌어올려 가압하여 상류로 보내기도 한다.
2. 1. 운하 수위 유지
운하는 운하 갑문 시스템의 작동 방식 때문에 선박이 통과할 때마다 상부에서 물이 손실된다. 대부분의 갑문은 방수가 되지 않아 운하의 높은 곳에서 낮은 곳으로 약간의 물이 새어 나온다. 물을 보충하지 않으면 운하 상부 수위는 배가 항해할 수 있을 만큼 충분하지 않다.[2]운하는 일반적으로 시내와 강에서 물을 끌어와 상부에 공급하지만, 적절한 수원(水源)이 없는 경우 양수장을 사용하여 수위를 유지한다. 예를 들어, 영국 케네트-에이번 운하의 클래버턴 양수장은 인근 에이번 강의 물을 물레방아를 이용해 펌프로 끌어올려 운하에 공급한다.[2] 이처럼 운하에서는 갑문 개폐 시 고지에서 저지로 물이 유출되므로 저수지나 펌프장을 갖춰 유출된 수량을 보충한다.
특히 운하 인근 고지대에 저수지를 만들 하천이 없는 경우에는 펌프장으로 운하 수위를 유지한다. 영국의 Kennet and Avon Canal|케넷 앤드 에이번 운하영어에서는 인근 River Kennet|케넷 강영어 물을 펌프로 운하에 공급한다.[7]
2. 1. 1. 역 양수 시스템
운하를 사용하는 국가에서는 외부 물 공급이 불가능한 경우, 역 양수 시스템을 사용한다. 이 시스템은 비행구의 가장 낮은 갑문 아래에 있는 운하에서 물을 끌어올려 비행구의 상단으로 다시 펌핑하여 다음 배가 통과할 수 있도록 돕는다. 이러한 설치는 일반적으로 규모가 작다.[2]3. 배수
저지대나 간척지 등에서는 침수 피해를 방지하기 위해 빗물이나 지하수를 배수하는데, 이때 펌프장이 사용된다. 특히, 네덜란드의 간척지에서는 간조시에만 중력으로 배수가 가능하기 때문에, 폭우 등으로 간척지가 침수되지 않도록 배수 펌프장이 설치되었다.[9]
3. 1. 저지대 배수
해수면보다 낮은 저지대에서는 빗물이 자연적으로 배수되지 않으므로, 배수로를 만들어 물을 모아야 한다. 이렇게 모인 물은 펌프를 이용해 위로 올려 바다나 강으로 배수한다. 빅토리아 시대 영국에서는 증기 기관으로 작동하는 워터 펌프를 갖춘 펌핑 스테이션을 건설하여 이 작업을 수행했다. 링컨셔의 더 펜스라고 불리는 넓은 습지는 이러한 방식으로 비옥한 경작지로 바뀌었다.[8]
다른 지역에서는 누수나 홍수로 인해 저지대로 유입된 물을 제거하기 위해 펌핑 스테이션이 사용된다 (예: 뉴올리언스의 배수).[9]
3. 1. 1. 펌프장의 발전
최근에는 "패키지 펌핑 스테이션"이 배수 시스템을 설치하는 효율적이고 경제적인 방법을 제공한다. 이는 중력에 의한 배수가 불가능한 지역에서 표면수, 폐수 또는 하수와 같은 액체의 기계적 건물 서비스 수집 및 펌핑에 적합하다.패키지 펌핑 스테이션은 프리캐스트 콘크리트, 폴리에틸렌, 또는 유리 섬유 강화 플라스틱과 같은 강하고 충격에 강한 재료로 제작된 하우징에 내장된 통합 시스템이다. 이 장치는 내부 배관이 장착되어 제공되며, 땅에 설치할 준비가 되어 사전 조립된 후 잠수 펌프와 제어 장비가 장착된다. 기능에는 완전 자동 작동을 위한 제어 기능, 펌프 고장 시의 고수위 경보 표시, 펌프 유지 보수를 위해 쉽게 제거할 수 있도록 하는 가이드 레일/자동 커플링/받침대 시스템이 포함될 수 있다.
전통적인 현장 건설 시스템은 밸브 볼트 구성 요소를 별도의 구조에 설치한다. 두 개의 구조 구성 요소가 있으면 구성 요소 간의 불균등한 침강과 같은 잠재적으로 심각한 현장 문제가 발생할 수 있으며, 이는 구성 요소 간의 파이프 및 연결부에 스트레스를 가하고 고장을 유발한다. 패키지 펌프 스테이션 시스템의 개발은 모든 구성 요소를 단일 하우징에 통합하여 불균등한 침강 문제를 제거할 뿐만 아니라 설치 전에 각 장치를 미리 배관하고 장착하여 토목 공사 및 현장 작업과 관련된 비용과 시간을 줄일 수 있다.
3. 2. 하천 배수
폭우 시에는 하천의 수문 등이 폐쇄되는 경우가 많다. 이때 하천의 수위가 상승하고, 수압으로 인해 거주 구역의 우수가 하천으로 흘러들어가기 어려워지는데, 이 경우 배수펌프장의 펌프를 이용해 내수역의 수위를 낮춘다.[10][11]4. 하수 처리
하수 처리 과정에서 펌프장(양수장)은 중력식 하수관으로 이송된 하수를 "습식 우물"에 모아 처리한다. 습식 우물 내 전기 계측기로 하수 수위를 감지, 일정 수준에 도달하면 펌프를 가동하여 하수를 상부의 가압 파이프 시스템으로 이동시킨다. 이를 "하수관"이라 하며, 하수를 장거리 이송할 때 사용된다. 인근 중력 맨홀로 배출하는 경우는 "리프트 스테이션"이라고도 부른다.[4]
주 양수장은 한 대 또는 여러 대의 펌프로 최대 유량을 처리하도록 설계되었으며, 펌프 고장 시 예비 펌프가 작동하는 이중화 시스템을 갖추고 있다. 개방형 임펠러를 가진 엔드 흡입 원심 펌프가 주로 사용되며, 4극 또는 6극 AC 유도 전동기로 구동된다. 일부 소형 펌프는 고형물을 분쇄하는 기능을 갖추고 있다.
4. 1. 맨홀 펌프장
하수도는 오수가 자연 유하하도록 적절한 경사로 매설되어 있다. 그러나 매설 깊이가 점차 깊어지면 관거의 유지 관리가 어려워진다.[14][12] 이 때문에 맨홀 안에 펌프를 설치하여 하수를 지표 부근으로 끌어올려 얕은 위치에서 자연 유하시킨다.[13]4. 2. 중계 펌프장
다량의 하수가 모여 맨홀 펌프로는 처리할 수 없는 곳에 중계 펌프장이 설치되며, 맨홀 펌프와 마찬가지로 오수를 지표면 가까이까지 양수하여 보다 하류의 펌프장이나 처리장으로 보낸다.[4]4. 3. 하수 펌프장 구조 및 안전
과거에는 습식 우물과 건식 우물을 모두 갖춘 펌프장이 일반적이었다. 이 구조에서 펌프는 건식 우물 바닥 지하에 설치되어 시동 시 펌프 흡입구가 수위 아래에 있도록 했다. 그러나 건식 우물은 지하 밀폐 공간이므로 진입 시 적절한 예방 조치가 필요했고, 펌프나 파이프라인 고장 시 하수가 건식 우물로 배출될 위험이 있었다.[4]최근에는 건식 우물이나 펌프실이 필요 없는, 습식 우물만으로 구성된 펌프장이 주로 사용된다. 이 방식에서는 전동기가 밀접하게 연결된 잠수형 하수 펌프가 습식 우물 내부에 설치된다. 잠수형 펌프는 유지 보수나 교체 시 가이드 레일을 따라 지상으로 들어 올릴 수 있다. 이러한 구조는 지상 구조물을 최소화하고, 건강 및 안전 문제를 줄여준다.[4]
하수 펌프장 내부는 메탄 및 황화수소와 같은 유독 가스가 축적될 수 있어 매우 위험하다. 따라서 습식 우물에 들어갈 때는 반드시 밀폐 공간 진입 절차를 준수해야 한다. 시설은 펌프 및 기타 장비를 습식 우물 외부에서 제거할 수 있도록 설계되어 진입 필요성을 최소화한다.[4]
5. 상수도
수원(水源)에서 정수장, 배수지, 가정 등으로 물을 공급하는 과정에서 펌프장이 사용된다.
- 우물에서 저수지로 물을 퍼올리는 데 사용되는 양수장
- 베스트우드 펌핑 스테이션(Bestwood Pumping Station)
- 보턴 펌핑 스테이션(Boughton Pumping Station)
- 브래치 펌핑 스테이션
- Mill Meece Pumping Station영어
- Papplewick Pumping Station영어 (약 60.96m 깊이의 우물에서 양수)
- Selly Oak Pumping Station영어 (건물은 전기 변전소로 개조)
- Twyford Pumping Station영어
- 저수지에서 식수를 수도 시스템으로 펌핑하는 데 사용되는 양수장
- 블래그던 펌핑 스테이션
- 에지배스턴 정수장
- Kempton Park Pumping Station영어
- Kew Bridge Pumping Station영어
- Langford Pumping Station영어
- Ryhope Pumping Station영어
- Tees Cottage Pumping Station영어
5. 1. 상수도 펌프장의 종류
수도 펌프장은 하수 펌프장과 달리 높은 최고 유량(흐름의 양)을 고려하여 크기를 결정할 필요가 없다. 일반적인 5가지 범주는 다음과 같다.[3]- (우물과 같은) 수원지에서 고가 수조로 물을 퍼 올리는 펌프
- 강이나 호수에서 취수(물을 끌어옴) 펌핑
- 고가 수조로의 인라인(배관에 직접 연결된) 부스터 펌프
- 고압에서 정수된 물을 공급하는 고압 펌핑
- 배관 시스템에 저장 탱크가 없는 분산 시스템 부스터
수도 펌프장은 고객의 물 사용 요구와 소화전 유량(소방 용수 공급량) 요구를 합쳐서, 수요 또는 예상 수요가 합리적으로 정해진 지역에 건설된다. 연간 1인당 평균 물 소비량, 최고 사용 시간대 및 최대 일일 소비량은 기후, 소득 수준, 인구, 주거, 상업 및 산업 사용자 비율과 같은 요인에 따라 크게 달라질 수 있다.[3]
6. 양수 발전
양수 발전은 전력 수요가 적은 시간에 물을 높은 곳으로 펌핑하여 저장하고, 전력 수요가 많은 시간에 물을 방류하여 발전하는 방식이다.
6. 1. 작동 원리
양수 발전 방식은 심야 등 전력 수요가 적은 시간에는 펌프를 가동하여 하부 저수지의 물을 상부 저수지로 양수한다. 전력 수요가 많은 시간에는 물을 하부 저수지로 방류하여 터빈을 돌려 전기를 생산한다.[1]일반적으로 물은 전기를 생산하는 터빈 발전기를 통해 높은 수준의 저수지에서 낮은 수준의 저수지로 연결된다. 이는 발전소에서 전력을 생산해야 할 때 수행된다. 야간과 같이 수요가 적은 기간에는 발전기가 역전되어 물을 다시 상부 저수지로 옮기는 펌프가 된다.[1]
7. 전자 제어 시스템
펌프장은 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)나 원격 터미널 유닛(RTU) 같은 전자 제어 시스템을 통해 자동화되고 효율적으로 운영된다. 이러한 시스템은 펌프의 작동을 제어하고, SCADA(감시 제어 및 데이터 수집) 시스템과 연동하여 원격 모니터링을 가능하게 한다.
7. 1. PLC 및 RTU
펌프 제조업체는 양수장을 제어하고 감독하기 위해 전자 장치를 설계하고 제조해 왔다. 오늘날에는 이러한 작업을 위해 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC) 또는 원격 터미널 유닛(RTU)을 사용하는 것도 매우 일반적이지만, 특정 문제를 해결하는 데 필요한 경험으로 인해 특정 펌프 컨트롤러를 찾는 것이 쉬운 선택이 된다.RTU는 SCADA(감시 제어 및 데이터 수집) 시스템을 갖춘 중앙 제어실에서 각 양수장을 원격으로 모니터링하는 데 매우 유용하다. 이 설정은 펌프 고장, 수위 및 기타 경보와 매개변수를 모니터링하여 효율성을 높일 수 있다.
7. 2. SCADA 시스템
감시 제어 및 데이터 수집 (SCADA) 시스템을 갖춘 중앙 제어실에서 각 양수장을 원격으로 모니터링하는 데 원격 터미널 유닛(RTU)이 매우 유용하다. 이 설정을 통해 펌프 고장, 수위, 기타 경보 및 매개변수 등을 원격으로 감시하여 효율성을 높일 수 있다.8. 세계의 펌프장
전 세계에는 수많은 펌프장이 있다.
참조
[1]
문서
well drilling
[2]
서적
Inland Waterways of Great Britain (8th Ed.)
Imray Laurie Norie and Wilson
[3]
서적
Pumping Station Design
https://www.worldcat[...]
Butterworth-Heinemann
2006
[4]
서적
Design and Construction of Sanitary and Storm Sewers
American Society of Civil Engineers
1970
[5]
웹사이트
Barcelona City History Museum water pumping station Casa de l'Aigua
http://museuhistoria[...]
[6]
웹사이트
Agbar water museum
http://www.museuagba[...]
[7]
서적
Inland Waterways of Great Britain (8th Ed.)
Imray Laurie Norie and Wilson
[8]
웹사이트
下水道の概要
https://www.city.fuk[...]
福岡市
2023-11-27
[9]
웹사이트
Smart drainage of Dutch lowland
https://www.deltares[...]
Deltares
2021-11-01
[10]
웹사이트
排水ポンプ場の運転調整
https://www.city.kas[...]
春日井市
2021-11-03
[11]
웹사이트
排水機場のしくみ
https://www.kouwan.m[...]
東京都港湾局
2021-11-03
[12]
간행물
下水道中継ポンプ場における浸水対策について
https://www.kkr.mlit[...]
滋賀県
2021-11-01
[13]
웹사이트
下水道の仕組み
https://www.city.nag[...]
長岡市
2021-11-03
[14]
웹사이트
中継ポンプ場・マンホールポンプ
https://www.city.kas[...]
笠岡市
2021-11-03
[15]
웹사이트
中継ポンプ場は、どんな役割がありますか。
https://www.city.tok[...]
徳島市
2021-11-01
본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.
문의하기 : help@durumis.com