플랜트 기계설계 : 공동현상 (1) (Cavitation의 발생 원리)

공동현상(Cavitation)은 액체가 빠른 속도로 운동할 때, 액체의 압력이 증기압 이하로 낮아져서 액체 내에 증기 기포가 발생하는 현상을 의미한다. 이때 기포에 의해 생긴 공동(빈 공간, cavity)이 유체와 함께 이동하는데, 다시 압력이 높아지면 급격히 액화하면서 충격이 발생한다. 이 충격으로 추력(thrust, 회전에 의한 추진력)이 급감하고, 진동과 소음이 발생하며, 프로펠러에 손상이 가해지며 수명이 단축된다. 공동현상에 의한 손상 공동현상에 대해서 그나마 쉽게 설명된 책이나 자료에서 보통 위와 같이 설명이 되어있는데, 사실 여전히 와닿지 않는 부분들이 있다. 이에 대해 조금 더 자세히 알아보자. 먼저, 좌측과 같이 프로펠러(추진기)가 회전하면, 주위에 기포가 발생하는 것을 알 수 있다. 유체는 점성이 있기 때문에 프로펠러가 빠르게 회전하면, 프로펠러 주변의 액체도 함께 따라서 빠른 속도로 움직인다. 이때, 베르누이의 정리(Bernoulli's theorem)에 의해 유체...