초저온가스 사업을 하던 중 충전소나 수요처에서 초저온 펌프 사용 시에 펌프의 공회전 또는 불규칙한 압축 그리고 펌핑 자체가 가동되지 않아 애를 태운 경험이 한 번쯤은 있을 것이다.

이에 초저온가스 충전실과 펌프 사이를 오가며 공회전하는 펌프의 정상화를 위해 VENT 밸브를 개방해 기체 방출을 돕고 가스 압축을 확인한 후 작업장에서의 정상 가동을 기대해 보지만 결국 기대에 못미치는 결과만 보게 된다.
동일한 방법으로 여러 차례 조처해 보지만 쉽게 해결하긴 어려운 일이다.
이같은 현상은 Reciprocate Pump(왕복동 펌프)뿐만 아니라 탱크로리 및 탱크트레일러에 설치된 Transfer 또는 Loading 용으로 사용하는 Centrifugal Pump(원심펌프)도 유사한 사례가 나타난다.
Reciprocate pump(왕복동 펌프)와 달리 Centrifugal pump(원심펌프)는 공회전보다 소음, 진동, 베어링 마모, Cavitation(펌프내부 기포발생현상)이 발생하는데 이같은 여러 증상 중에서 Cavitation은 액화가스가 펌프 입구에 도달할 때 임계 온도의 변화로 발생된 기포가 터지는 것을 의미하며 공동화 현상(포화 증기압)이라 말한다.
포화 증기압은 압력이 커지면 재액화하려는 성질이 있어 펌프를 가동하면 기포가 터지면서 이로 인한 소음 발생과 함께 부품 마모가 지속적으로 진행된다. 

Pump Cavitation의 예방 방법

이러한 공동화 현상의 원인으로는 여러 가지가 있다. 그중 이를 해결하기 위해 첫 번째로 지목되는 확인 요소는 NPSH(Net Positive Suction Head·순정 흡입수두)가 있다.
NPSH는 Pump 설치 시 반드시 지켜야 할 대목이다.
현재 고객들이 사용중인 각각의 Pump는 고유의 NPSH를 가지고 있으며 펌프 제조사는 고객에게 인도 시 흡입능력을 나타내는 NPSHre(필요 흡입수두) 값을 제공하고 있다.
이를 통해 시공사는 Pump 제조사가 제공한 NPSHre 값에 따라 NPSHav(유효 흡입수두) 값을 계산하여 Pump를 설치해야 한다. 이는 앞서 설명한 Cavitation(펌프내부 기포발생현상)의 방지 목적에 있다.
Cavitation으로 인해 Pump 내 유체에서 Vapor가 생성될 경우 Pump나 배관이 충격파에 의해 파손되는 우려가 있다.
하지만 지난 수십 년간 국내 액화탄산 탱크로리에 설치된 펌프는 거의 모두가 NPSH를 무시해 왔으며 배관 중심의 NPSHav 값보다 펌프 중심의 NPSHre 값이 높아 정상적인 작동에 문제점이 발생해 왔다.
NPSH의 영향을 주는 값에는 흡입높이, 관내 마찰손실, 포화증기압 등으로 나누어 계량화할 수 있으며 Pump 제조사가 제시한 NPSHre 값과 비교하여 최적의 펌프를 선택하게 된다.
NPSH를 체크하여 펌프 측에서 Cavitation이 발생하는지 확인이 가능하다. 제조사에서 주는 Pump-chart 혹은 Specification을 확인한다면 NPSH 값을 확인할 수 있을 것이다. 
이 밖에도 공동화 현상이 발생하는 두 번째 원인은 잘못된 펌프 설계 및 제작에 있으며 세 번째는 배관의 보온처리 여부에서 비롯되어진다.

Pump 설치방법에 따라 충전 시간 격차 커

최근 국내 Pump 제조사인 서울초저온(초저온테크)에서 개발한 Centrifugal Pump를 내용적 19톤 탄산 탱크로리에 NPSH를 계산하고 설치한 탱크로리와 지금껏 시공사에서 NPSH를 무시하고 관행처럼 해왔던 방식으로 설치한 탱크로리와의 충전 시간을 비교한 바 있다.
각각의 탱크로리 운용자 입회하에서 진행된 테스트 결과는 충전 시간이 무려 30~40분가량 차이가 있다는 결과를 확인할 수 있었다. 이번 테스트 결과는 산업용가스의 운송 및 충전을 업으로 살고 있는 우리에게 많은 메시지를 던졌다.
결과적으로는 수십 년간 관행으로 여겨왔던 작업 때문에 경영자로서는 상당한 경제적 손실로 이어졌을 것으로 추정되는 대목이다.
보통 NPSH는 average 와 requirement로 나뉘게 되며 유체기기마다 기준값은 다를 수 있지만, 통상적으로 NPSHr(Required) 값이 NPSHa(Average) 값에 비해 약 1.3배 정도 높다.
즉 NPSHav 값을 제조사로부터 확인하고 탱크 위치가 적절한 위치인지 확인한 이후 위치가 부족하다면 설계 시 더 높은 위치를 사용하거나 Suction 유량과 속도를 결정하는 방법이 있다.
이를 근거로 Pump 성능 및 효율을 극대화하는 방안으로 Pump 제조사가 제공하는 과학적이고 이론적인 계산 방식에 의한 제안에 대해 시공사는 설명서에 따라 시공 및 장착을 하는 등의 관심을 적극적으로 활용해야 할 것이다. 또한 Pump 제조사 그리고 시공사는 사용자에게 반드시 부품교환 주기, 고장원인 및 문제해결, NPSH를 적시한 설명서를 전달하고 사용자 또한 작업지시서를 요구해야 할 것이다.
결국 펌프를 구매하는 EPC 혹은 공정설계 엔지니어, 건물 혹은 플랜트 유지관리 보수를 담당하는 공무팀, 기술팀 등은 이 개념을 꼭 숙지하는 것이 중요하다.
이를 무시한 채 펌프를 설치하고 시험 운전 혹은 실제 운영 시 펌프의 흡입양정이 부족하다면 끔찍한 결과를 가져올 테니 말이다. 
초저온테크의 이동훈 대표는 “이같은 문제와 관련해 시공사 및 탱크 제조사에 관련 정보를 공유했지만 적극적으로 확인하지 않거나 소극적인 대처를 하는 경우가 많다”고 전제하고 “향후에는 해당 제품에 대한 규격과 사양을 정확하게 파악하고 제작사 또는 시공사에 설치전 문의와 확인을 하는 과정이 필요하다”고 조언했다.