펌프 고장 예방: 오염이 유압 시스템에 미치는 영향

유압 펌프가 "뭔가 좀 이상하다"는 의심이 드는 날은 결코 좋은 날이 아닙니다. 낯선 소음이 들리거나 평소보다 뜨겁게 돌아가거나 느리게 작동하는 것을 눈치챌 수 있습니다. 귀와 눈, 그리고 무언가 비정상적이라는 직관이야말로 유압 펌프 고장을 예방하는 제1 방어선입니다.

오염이 펌프 고장의 주요 원인이므로, 유압 펌프에 가장 흔히 영향을 미치는 4대 오염 범주에 대한 기본 이해가 중요합니다.

내재 오염(Built-in), 유입 오염(Ingressed), 수분/습기 오염(Water/Moisture), 내부/외부 발생 오염(Internally/Externally Generated)이 이에 해당합니다.

다음은 2018년 12월 Paul Heney(Fluid Power World 부사장 겸 편집국장) 주최, Josh Harrison(FluiDyne Fluid Power 기술 고객 서비스 대표) 발표 웨비나 자료 요약입니다. 전체 웨비나 전문은 https://www.fluidpowerworld.com/how-contamination-affects-a-hydraulic-pump/에서 확인 가능합니다.

내재 오염(Built-in contamination)은 유압 펌프 제조 공정 중 발생하는 오염을 말합니다.

부품 가공 시 남은 버(burr)와 칩(chip)이 원인일 수 있습니다. 부품 닦아낼 때 묻은 먼지와 천 섬유도 남을 수 있습니다. 이 오염물은 시스템 가동 후 펌프와 필터를 통해 대부분 플러싱되지만, 일부 마모와 스코어링을 남길 수 있습니다. 보통 내재 오염은 눈에 띄는 내부 손상을 주진 않습니다.

유입 오염(Ingressed contamination)은 먼지, 이물질, 수분 등 외부 오염원이 시스템으로 들어올 때 발생합니다.

이미 오염된 신유, 씰이나 브리더가 불량한 탱크로 유입되는 먼지/먼지/물, 라인 분리 후 잔해 바닥 근처 방치, 정기 정비 등 시스템 개방 시 유입될 수 있습니다. 실린더와 펌프의 마모된 씰에 모인 이물질이 결국 시스템을 순환하며 실린더 로드, 모터, 펌프 내부 부품에 스코어링을 입힙니다.

브리더 품질도 유입 오염의 중요한 요인입니다.

브리더가 막히거나 저품질이면 먼지, 그을음, 재를 빨아들입니다. 거기에 탱크 내 저유량 상태가 겹치면 이물질이 탱크 바닥에 가라앉아 시스템으로 침투하기 시작합니다. 브리더 교체나 청소로 유입 오염 문제를 예방할 수 있습니다.

수분/습기 오염은 가장 흔한 오염원은 아니지만 발생합니다.

습한 환경은 수분 축적을 유발해 오일 점도에 영향을 줍니다. 노후 브리더가 주변 대기를 빨아들일 때 수분이 있으면 함께 흡입하므로 브리더 정기 점검이 중요합니다. 노후/손상 씰이 있는 기계 고압 세척도 수분 문제를 일으킵니다. 서로 다른 두 오일 혼합도 점도 변화로 펌프 부품과 씰 손상을 초래할 수 있습니다. 수분 오염 시 오일이 우유빛 흰색으로 변하고 슬러지가 생길 수 있습니다.

캐비테이션(Cavitation)은 펌프가 라인 공급 능력보다 더 많은 오일을 빨아들이려 해 흡입 진공을 만드는 입구 제한 현상입니다. 입구 진공 내 증기 기포가 폭발해 플레이트, 실린더 블록 바닥, 피스톤 헤드에 피팅(pitting)을 일으키고 피스톤 헤드가 느슨해집니다. 피팅 깊이가 보이면 캐비테이션이나 에어레이션 진행 중입니다. 펌프 교체 시 특히 빈번합니다. 신품 펌프가 구품보다 효율적으로 더 많은 오일을 빨아들이려 하는데 시스템이 따라가지 못하면, 신품 펌프가 빠르게 고장 납니다. 모든 것을 깨끗이 청소하지 않으면 말입니다.

에어레이션(Aeration)은 캐비테이션과 유사하지만 시스템 내 공기가 원인입니다. 에어레이션 영향을 받은 캠 링은 워시보딩(wash-boarding)과 많은 리플(ripple)을 보입니다. 피스톤 헤드가 둥글어지고 번짐(smearing) 현상이 나타납니다. 에어레이션은 베인 펌프와 피스톤 펌프를 빠르게 손상시킵니다. 특히 흡입 연결부 주변 그리스 작업으로 공기 유입 여부 확인 가능합니다.

마모(Abrasion)은 여과 시스템에 걸리지 않은 모든 이물질에 의해 발생합니다. 가장 작은 모래알도 시간이 지나며 부품을 마모시키고 효율을 떨어뜨립니다. 마모 시 그루브(groove)와 스코어링(scoring)이 관찰됩니다. 기어·베인 펌프는 큰 입자도 통과시키지만, 피스톤 펌프는 시스템과 보어 사이 타이트한 공차 탓에 문제가 될 수 있습니다. 펌프 아웃렛에 좋은 여과 시스템이 있어도 탱크엔 여전히 펌프를 통과할 수 있는 다량 오염물이 남습니다. 교체 펌프 투입 시 탱크 세척이 특히 중요합니다.

부품 고장(Parts failure)도 내부/외부 발생 오염의 흔한 원인입니다. 부품 고장은 보통 명백합니다. 안타깝게도 펌프가 완전히 고장 나면 부서진 조각들이 시스템을 돌아다니며 필터를 막고 밸브와 실린더를 손상시킵니다. 손상 수리와 오일·필터 교체·청소에 많은 시간을 투자해야 합니다. 부품 고장은 정기 점검과 검사로 종종 예방 가능합니다.

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