펌프에 유체가 없을 때, 공회전 상태에서 전동기가 과전류를 소비하는 이유는 생각보다 복잡하지만 현실적인 문제입니다. 겉보기엔 부하가 없는 것 같지만, 실제로는 시스템 내부에서 속도가 높아지고 마찰 손실이 증가하면서 전류가 더 많이 흐르게 됩니다.
사례 1: 45kW 모터가 공회전 후 정지한 사고
한국의 한 냉각설비 공장에서 펌프 정비 후 재가동했는데, 흡입 밸브가 닫힌 상태였습니다. 유체 없이 공회전한 펌프는 15초 만에 열 보호 차단이 작동되며 멈췄습니다.
조사 결과, 부하는 없었지만 회전수가 상승하며 마찰 손실과 진동이 급증했고, 정격의 125% 전류가 유입되어 모터가 스스로 보호 작동한 것이었습니다.
공회전 시 과전류가 흐르는 이유
- 유압 부하 없음 → 회전속도 상승
- 속도 상승 → 내부 손실 토크 증가
- 모터 내부 마찰, 와전류, 풍손 손실 증가
- 결과적으로 전류 소비량 증가
간단한 공식 정리
- 펌프 토크 T ∝ N² (회전수의 제곱)
- 전류 I ∝ T
→ 유체는 없지만, 내부 손실이 커지면서 전류는 오히려 상승합니다.
사례 2: 소방펌프 테스트 중의 고속 손상
한 상업 건물에서 소방펌프 테스트 도중 시험 탱크에 물이 채워지지 않은 상태로 기동한 사례가 있었습니다. 펌프는 공회전하며 20초 만에 회전수가 설계 한계를 넘었고, 베어링 과열 및 축 진동이 발생했습니다.
기록된 전류는 정격의 140%였고, 이후 커플링과 베어링 2개를 교체해야 했습니다.
공회전 상태에서 나타나는 위험 신호
- 고음의 회전 소리 발생
- 모터 외부 급속한 발열
- 전류 스파이크 또는 전력 과소비
- 유량 없이 진동 증가
- 짧은 사이클, 보호 차단 반복
운전비 증가의 실제 영향
- 에너지 낭비 (30~50% 이상)
- 모터 수명 단축
- 씰 손상, 축 편심 증가
- 유지보수 비용 증가
예방 전략: 현장 실무 조치
- 흡입 밸브 개방 여부 사전 확인
- 유량/압력 센서로 유체 유무 확인
- 건식 운전 방지 릴레이 설치
- 인버터(VFD) 또는 소프트스타터로 회전속도 제어
- 전류 트렌드 실시간 모니터링
- 소리, 진동으로 이상 감지 교육
- 정비 후 수동 프라이밍 철저히 수행
‘공회전이니까 가볍게 도는 것 아니야?’라고 생각하기 쉽지만, 실제로는 공기가 물보다 더 문제일 수 있습니다. 흐름이 없다면 모터가 아니라 공기 혼입을 먼저 점검하세요.