펌프이론 5.1 – 수명주기 비용 방정식

펌프의 수명동안 소요되는 총비용 (Life Cycle Costs : LCC)을 결정하는 각 요소들을 계산할 때 고려해야 할 점 과 계산 방법에 관하여 알아 추후에 수명주기비용의 예를 들어서 설명하겠지만 그 전에 이해해야 할 개념에 관하여 먼저 설명 하겠다.

펌프의 수명주기 비용은 펌프를 구매하여 설치, 운전, 유지보수, 폐기처분하기까지의 총 수명기간 동안 각각의 비용이 얼마나 소요되는가를 보여준다.

유럽의 펌프회사와 미국의 에너지청으로 구성된 “수력학 협회” 에서는 펌프의 수명주기 비용에 관련된 자료를 발표하였다. (Fig. 5.1.1 참조)
이 자료는 펌프를 포함하는 여러 시스템에서, 펌프 사용자들로 하여금 낭비를 최소화 하고 에너지의 사용을 극대화 하는데 도움을 주고자 계획되었다. 수명주기 비용 계산은 펌프를 신규로 설치하거나 사용 중인 펌프의 수리에 있어서 중요 참고 자료로 활용된다.

수명주기 비용은 아래와 같은 요소로 구성된다.

Cic – 초기 구입 비용
Cin – 설치 및 시운전 비용
Ce – 전력소비 비용
Co – 운전비용(관리 인건비용)
Cenv – 환경부담 비용
Cm – 유지보수 비용
Cs – 중단 손실 비용(생산품의 감소)
Cd – 철거 및 폐기비용

Fig. 5.1.2에서 보여주듯이 전력소비 비용과 초기비용, 유지보수 비용이 중요한 요소임을 알 수 있다.

5.1.1 초기 구입 비용(Cic)

펌프 시스템의 초기 구입 비용에는 시스템을 운전하는데 필요한 펌프, 인버터, 콘트롤 판넬, 변압기 등과 같은 장치들이 포함된다.

초기구입 비용과 전력소비 및 유지보수 비용 간에는 때때로 교환조건이 성립한다. 다시 말하면 많은 경우에 고가의 기기는 저가의 장치에 비하여 긴 수명을 가지며 상대적으로 적은 전력만을 소비 하는 경우가 있다.

5.1.2 설치 및 시운전 비용(Cin)

설치 및 시운전 비용은 아래와 같은 요소를 포함한다.

● 펌프 설치
● 설치를 위한 기초 작업
● 전기 배선 및 각종 계기 연결
● 인버터, 변압기 등의 설치 및 연결
● 시운전 작업

펌프의 경우에 인버터가 포함되어 있는 제품인가를 확인할 필요가 있다.
다시 말해, 인버터 내장형 펌프는 초기 구입 비용이 높은 반면 설치 비용과 시운전 비용은 적게 필요하다.

5.1.3 전력소비 비용 (Ce)

일년에 2000시간 이상 운전되는 펌프들의 대부분의 경우에서, 펌프의 총 수명기간동안 전력소비 비용이 펌프 수명주기 비용 중 가장 큰 부분을 차지한다. Fig. 5.1.5에서 볼 수 있듯이 세계 전력의 총 소비량 가운데 20% 정도가 펌프 사용에 의해 소비된다.
펌프 시스템의 전력소비에 영향을 미치는 몇 가지 요소들을 아래와 같은 것들이 있다.

● 부하 특성
● 펌프 효율(성능점의 계산) Fig. 5.1.6 참조
● 모터 효율(부분부하가 걸릴 경우 모터 효율은 고효율 모터와 일반 모터간에 큰 차이를 보인다.)
● 펌프 선정(때때로 펌프선정이 너무 크게 되는 경우가 있다.)
● 배관과 밸브류들 같은 기타 시스템상의 구성요소들
● 속도 제어 방식의 펌프 시스템. 속도 제어 방식의 펌프를 사용함으로써 전력소비를 최대 50% 까지 줄일 수 있다.

5.1.4 운전비용(Co)

운전비용은 펌프 시스템을 운전하는데 필요한 관리인건비용을 포함한다.
대부분의 경우에 인건비용은 펌프와 관련된다. 오늘날 펌프 시스템과 컴퓨터 네트워크를 연결함으로써 이 운전비용을 절감할 수 있다.

5.1.5 환경부담 비용(Cenv)

부품들의 폐기 비용과 펌핑된 유체로부터의 오염이 이 환경부담 비용에 포함된다. 환경부담 비용이 펌프 시스템의 수명주기 비용에 포함된다.

5.1.6 유지보수 비용(Cm)

노무비용, 예비품 비용, 운반 및 세척 비용등 모든 유지보수 비용을 포함한다.
최적의 수명을 얻기 위해서는 예방정비가 가장 효과적인 방법이다.

5.1.7 중단 손실 비용, 생산품의 감소 보상 비용(Cs)

펌프 시스템이 제품 생산 라인에 적용될 경우 중단 손실 비용은 매우 중요하다. 이유는 간단하다. 짧은 시간 일지라도 생산을 중단하는 것은 많은 비용을 낭비 하는 것이다. 비록 한대의 펌프로 충분할지라도 예비용 펌프를 설치하는 것은 예기치 못한 고장으로 인한 비상사태를 대비한 좋은 대비책이다. Fig. 5.1.7 참조