[스마트팜] 워터펌프 선택 기준과 성능 계산 방법
🌱 워터펌프 선택 기준과 성능 계산 방법 (Hydroponics용)
수경재배 시스템을 구성할 때 가장 중요한 장비 중 하나가 워터펌프입니다. NFT, DWC, 드립, 에어로포닉스 등 어떤 수경 시스템이든 펌프의 양수 높이, 목표 유량, 출수관의 크기에 따라 적절한 성능을 선택해야 합니다.
✅ 1. 워터펌프 선택 시 고려할 주요 요소
| 요소 | 설명 |
|---|---|
| 양수 높이 (Head Height) | 펌프가 물을 끌어올려야 하는 높이 (m) |
| 목표 유량 (Flow Rate) | 분당 또는 시간당 전달하고 싶은 물의 양 (L/min or L/h) |
| 출수관 지름 | 물이 흐르는 관의 직경 (mm 또는 인치) |
| 저항 손실 (Friction Loss) | 관 길이와 굴곡, 부품 등으로 인해 발생하는 압력 손실 |
💡 Tip: 펌프는 "최대 양수 높이"와 "유량 곡선(GPH vs Head Height)" 그래프가 주어지므로, 이를 참고해 여유 있는 성능을 선택하는 것이 좋습니다.
✅ 2. 펌프 용량 계산 공식 (기본 추정)
펌프 용량을 간단하게 계산하기 위해 다음과 같은 공식이 자주 사용됩니다:
필요 유량 (L/h) = 재배 시스템 총 물량(L) × 시간당 순환 횟수
예를 들어, 총 200리터 물을 사용하는 DWC 시스템을 2회/h 순환하려면:
필요 유량 = 200L × 2 = 400L/h 이상
추가로 양수 높이에 따른 유량 손실을 고려해 최소 20~30% 여유를 두고 선택하세요:
최소 펌프 유량 = 필요 유량 × 1.3 = 400 × 1.3 ≈ 520L/h 이상
✅ 3. 수경 시스템별 권장 펌프 예시
| 시스템 종류 | 권장 유량 | 권장 양수 높이 |
|---|---|---|
| NFT | 600~1,200L/h | 0.5~1.5m |
| 드립(Drip) | 1~3L/분/노즐 | 1~2m |
| DWC (순환) | 전체 수조 부피의 2~3배/h | 0.5~1m |
| 에어로포닉스 | 24L/분 @ 80100psi |
고압 전용 필요 |
✅ 4. 파이썬 코드로 유량 시뮬레이션
다음 코드는 펌프가 제공하는 유량 감소 시뮬레이션을 해주는 예제입니다.
import matplotlib.pyplot as plt
# 예시: 펌프 데이터 (높이에 따른 유량 감소)
max_flow = 600 # 최대 유량 (L/h)
head_heights = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6] # 높이(m)
flow_rates = [600, 500, 400, 300, 200, 100, 0] # 실제 펌프 스펙시트 참조
# 목표 높이 설정
target_head = 3 # 목표 양수 높이 (m)
# 시각화
plt.plot(head_heights, flow_rates, marker='o')
plt.axvline(target_head, color='r', linestyle='--', label=f'Target Head: {target_head}m')
plt.title('펌프 양수 높이에 따른 유량 변화')
plt.xlabel('양수 높이 (m)')
plt.ylabel('유량 (L/h)')
plt.legend()
plt.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.show()
이 코드는 실제 펌프의 양수 높이 vs 유량 곡선을 기반으로, 목표 높이에서 유량이 충분한지 확인하는 데 유용합니다.
✅ 5. 여유 있는 펌프 선택이 핵심!
-
유량은 조절(감속) 가능하지만, 증폭은 불가능합니다.
-
펌프가 너무 약하면 시스템 전체가 불안정해질 수 있습니다.
-
가능한 한 한 단계 높은 사양을 선택한 후, 밸브나 분기점으로 조절하는 것이 안전합니다.
이제 자신이 만들고자 하는 수경 시스템에 적합한 펌프를 직접 선택하고, 시뮬레이션도 해보세요! 필요하다면 다양한 유량/높이 조건에 맞게 펌프 데이터만 바꿔서 시각화를 반복할 수 있습니다. 😊
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