배관
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1. 개요
배관은 물, 가스, 유체 등을 운반하는 데 사용되는 시스템으로, 고대 문명부터 현대 사회까지 중요한 역할을 해왔다. 고대에는 점토, 납 등을 사용했으며, 로마 시대에는 납 배관이 발달했으나 납 중독의 문제도 있었다. 중세 시대 이후 기술이 정체되다가 산업 혁명과 도시화를 거치며 현대적인 배관 시스템이 발전했다.
배관 시스템은 식수 공급, 하수 처리, 난방, 가스 공급 등 다양한 용도로 사용되며, 금속관, 플라스틱관, 기타 재료 등 다양한 재료로 제작된다. 주요 구성 요소로는 파이프, 밸브, 이음쇠 등이 있으며, 크기 측정 방식에 따라 파이프와 튜브로 구분된다.
배관 관련 문제로는 누수, 동파, 수질 오염, 소음, 막힘 등이 있으며, 레지오넬라균과 같은 세균 번식도 문제가 될 수 있다. 이러한 문제 해결을 위해 정기적인 점검 및 유지 보수, 친환경 재료 사용, 스마트 물 관리 시스템 구축 등이 필요하다.
배관 작업은 공중 보건과 안전에 영향을 미치므로, 각 국가 및 지역별로 관련 규정이 존재하며, 한국에서는 건축법, 주택법, 수도법 등 관련 법규를 통해 배관 설비의 설치, 유지 관리, 안전 등을 규제하고 있다.
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| 배관 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 설명 | 액체를 운반하는 시스템 |
| 정의 | |
| 배관 | 건물이나 시설 내에서 물, 가스, 배설물 등을 운반하는 시스템 위생적인 생활과 산업 활동을 지원하는 필수 설비 배관 설비, 위생 설비, 소화 설비 등을 포함 액체, 기체, 고체 입자 등을 운반하는 데 사용되는 관, 밸브, 펌프 등의 설비 |
| 역사 | |
| 어원 | 라틴어 "plumbum" (납)에서 유래 |
| 고대 로마 | 납으로 만든 수도관 사용 |
| 중세 시대 | 배관 기술 발전 |
| 현대 | 다양한 재료와 기술 사용 위생 및 안전 기준 강화 |
| 구성 요소 | |
| 배관 재료 | 금속: 구리, 강철, 주철, 납 비금속: PVC, CPVC, PEX, 콘크리트 |
| 파이프 | 액체나 기체를 운반하는 통로 |
| 밸브 | 유체의 흐름을 제어하는 장치 |
| 파이프 연결 부속품 | 엘보, 티, 커플링 등 파이프를 연결하고 방향을 바꾸는 데 사용 |
| 펌프 | 액체의 압력을 증가시켜 이동시키는 장치 |
| 탱크 | 액체를 저장하는 용기 |
| 계측기 | 유량, 압력, 온도 등을 측정하는 장치 |
| 지지대 | 배관을 지지하고 고정하는 구조물 |
| 보온재 | 배관의 열 손실을 막고 동파를 방지하는 재료 |
| 배관 시스템 | |
| 급수 시스템 | 깨끗한 물을 건물 내로 공급 상수도, 정수 시설, 펌프, 저장 탱크, 배관 등으로 구성 |
| 배수 시스템 | 오수와 빗물을 건물 밖으로 배출 배수관, 트랩, 정화조 등으로 구성 |
| 가스 공급 시스템 | 연료용 가스를 건물 내로 공급 가스 배관, 감압 밸브, 안전 장치 등으로 구성 |
| 난방 시스템 | 건물 내에 열을 공급 보일러, 라디에이터, 배관 등으로 구성 |
| 소방 시스템 | 화재 발생 시 진압 스프링클러, 소화전, 소화 펌프, 화재 감지기 등으로 구성 |
| 공기조화 시스템 | 건물 내의 온도, 습도, 청정도를 유지 냉각기, 가열기, 공기 필터, 송풍기, 덕트, 배관 등으로 구성 |
| 산업 배관 | 산업 시설에서 다양한 유체를 운반 화학, 석유화학, 식품, 제약 등 다양한 산업 분야에서 사용 |
| 특수 배관 | 특수한 환경이나 목적에 사용되는 배관 극저온 배관, 고압 배관, 진공 배관 등 |
| 배관 설계 및 시공 | |
| 설계 고려 사항 | 유체의 종류와 유량 압력과 온도 배관 재료의 선정 안전 기준 환경 규제 |
| 시공 방법 | 용접, 나사 연결, 플랜지 연결, 압착 연결 등 배관의 지지 및 고정 누수 검사 및 성능 시험 |
| 유지 보수 | 정기적인 점검 및 보수 누수, 부식, 막힘 등의 문제 해결 배관 세척 및 소독 |
| 안전 및 환경 | |
| 안전 | 배관 작업 시 안전 수칙 준수 유해 물질 누출 방지 화재 및 폭발 예방 |
| 환경 | 환경 오염 방지 폐기물 처리 에너지 절약 |
| 관련 법규 및 표준 | |
| 건축 법규 | 배관 설비 기준 위생 설비 기준 소방 설비 기준 |
| 산업 안전 보건 법규 | 배관 작업 시 안전 기준 |
| 환경 관련 법규 | 폐수 처리 기준, 유해 물질 배출 기준 |
| 배관 관련 표준 | KS, ASTM, ISO 등 |
| 기타 | |
| 관련 직업 | 배관공 배관 설계자 배관 감리자 설비 엔지니어 |
| 참고 자료 | 배관 관련 서적 및 자료 관련 학회 및 협회 인터넷 자료 |
2. 역사
배관의 역사는 고대 문명 시대로 거슬러 올라간다. 당시 문명은 공중 목욕탕을 개발하고 더 많은 사람들에게 식수와 하수도 시설을 제공해야 했다.[6]
메소포타미아에서는 기원전 4000년경 세계 최초로 점토 하수관을 도입했으며, 최초의 사례는 니푸르의 벨 신전과 에쉬눈나에서 발견되었다.[7] 우루크에는 서로 연결된 구운 점토 하수관 위에 건설된 벽돌로 된 변소의 가장 오래된 사례가 있다.[8][9] 점토 파이프는 나중에 히타이트 도시인 하투사에서도 사용되었는데, 쉽게 분리하고 교체할 수 있는 부품을 가지고 있어 청소가 용이했다.[10] 기원전 2700년경 인더스 문명의 도시 정착지에는 누수를 방지하기 위해 역청을 사용한 넓은 플랜지가 있는 표준화된 토관이 나타났다.[11] 기원전 2400년경 이집트에서는 구리 배관이 나타났으며, 사후레 피라미드와 아부시르에 있는 인접 사원 단지는 구리 폐수관으로 연결되어 있었다.[12]
"배관공"이라는 단어는 로마 제국 시대부터 유래되었다.[13] 납의 라틴어는 ''plumbumla''이다. 로마 지붕은 도관과 배수관에 납을 사용했으며,[14] 일부는 납으로 덮여 있었다. 납은 또한 배관 및 목욕탕 제작에도 사용되었다.[15] 배관은 고대 로마에서 초기 절정을 이루었으며, 광범위한 로마 수도교 시스템, 타일 폐수 처리, 납 파이프의 광범위한 사용이 도입되었다. 로마인들은 납 파이프 비문을 사용하여 수자원 절도를 방지했다. 서로마 제국의 멸망과 함께 수자원 공급과 위생은 1,000년 이상 정체되거나 퇴보했다.
개선은 매우 느리게 진행되었으며, 1800년대에 현대의 인구 밀도가 높은 도시가 성장하기 전까지 효과적인 진전은 거의 없었다. 이 기간 동안 공중 보건 당국은 질병의 유행을 예방하거나 통제하기 위해 더 나은 폐기물 처리 시스템을 설치할 것을 압박하기 시작했다. 이전에는 폐기물 처리 시스템이 폐기물을 수집하여 땅이나 강에 버리는 방식으로 이루어졌다. 결국 지하의 분리된 상수도 및 하수도 시스템의 개발은 개방된 하수도 도랑과 정화조를 제거했다. 고전 이후 시대의 킬와 키시와니에서는 부유층이 석조 주택에 실내 배관 시설을 갖추었다.[16][17]
오늘날 대부분의 대도시는 고형 폐기물을 하수 처리장으로 파이프를 통해 보내 물을 분리하고 부분적으로 정화한 다음, 하천이나 기타 수역에 방류한다. 식수 사용의 경우, 아연 도금 강철 파이프는 1800년대 후반부터 1960년경까지 미국에서 흔히 사용되었다. 그 이후에는 구리 파이프가 등장하여 처음에는 플레어 피팅이 있는 연성 구리, 그 다음에는 납땜 피팅을 사용하는 강성 구리 튜브가 사용되었다. 제2차 세계 대전 이후 납 중독의 위험에 대한 인식이 높아지면서 식수에 납을 사용하는 것이 급격히 감소했다. 이 시기에 구리 파이프는 납 파이프의 더 좋고 안전한 대안으로 도입되었다.[18]
2. 1. 고대 문명
배관은 고대 문명에서 공중 목욕탕을 개발하고 더 많은 사람들에게 식수와 하수도 시설을 제공해야 할 필요성에 따라 시작되었다.[6]메소포타미아에서는 기원전 4000년경 세계 최초로 점토 하수관을 도입했으며, 최초의 사례는 니푸르의 벨 신전과 에쉬눈나에서 발견되었다.[7] 이 하수관은 현장에서 폐수를 제거하고 우물에 빗물을 모으는 데 사용되었다. 우루크에는 서로 연결된 구운 점토 하수관 위에 건설된 벽돌로 된 변소의 가장 오래된 사례가 있다.[8][9] 점토 파이프는 나중에 히타이트 도시인 하투사에서도 사용되었는데, 쉽게 분리하고 교체할 수 있는 부품을 가지고 있어 청소가 용이했다.[10]
기원전 2700년경 인더스 문명의 도시 정착지에는 누수를 방지하기 위해 역청을 사용한 넓은 플랜지가 있는 표준화된 토관이 나타났다.[11]
기원전 2400년경 이집트에서는 구리 배관이 나타났으며, 사후레 피라미드와 아부시르에 있는 인접 사원 단지는 구리 폐수관으로 연결되어 있었다.[12]
"배관공"이라는 단어는 로마 제국 시대부터 유래되었다.[13] 납의 라틴어는 ''plumbumla''이다. 로마 지붕은 도관과 배수관에 납을 사용했으며,[14] 일부는 납으로 덮여 있었다. 납은 또한 배관 및 목욕탕 제작에도 사용되었다.[15]
배관은 고대 로마에서 초기 절정을 이루었으며, 광범위한 로마 수도교 시스템, 타일 폐수 처리, 납 파이프의 광범위한 사용이 도입되었다. 로마인들은 납 파이프 비문을 사용하여 수자원 절도를 방지했다.
2. 2. 중세 및 근대
서로마 제국의 멸망과 함께 수자원 공급과 위생은 1,000년 이상 정체되거나 퇴보했다. 개선은 매우 느리게 진행되었으며, 1800년대에 현대의 인구 밀도가 높은 도시가 성장하기 전까지 효과적인 진전은 거의 없었다. 이 기간 동안 공중 보건 당국은 질병의 유행을 예방하거나 통제하기 위해 더 나은 폐기물 처리 시스템을 설치할 것을 압박하기 시작했다. 이전에는 폐기물 처리 시스템이 폐기물을 수집하여 땅이나 강에 버리는 방식으로 이루어졌다. 결국 지하의 분리된 상수도 및 하수도 시스템의 개발은 개방된 하수도 도랑과 정화조를 제거했다.[6]고전 이후 시대의 킬와 키시와니에서는 부유층이 석조 주택에 실내 배관 시설을 갖추었다.[16][17]
납은 수세기 동안 수도관에 선호되는 재료였다. 왜냐하면 납의 가공성 때문에 원하는 모양으로 만들기가 실용적이었기 때문이다. 이러한 사용이 매우 일반적이어서 "배관"이라는 단어는 납을 의미하는 라틴어 단어인 ''plumbum''에서 파생되었다. 이는 납 섭취의 건강 위험이 완전히 이해되기 전 몇 년 동안 납 관련 건강 문제의 원인이었다. 이 중에는 사산과 높은 영아 사망률이 있었다. 납 수도관은 20세기 초에도 널리 사용되었으며 많은 가정에 남아 있다. 납-주석 합금 땜납은 구리관을 연결하는 데 일반적으로 사용되었지만, 현대에서는 납 위험을 제거하기 위해 대신 주석-안티몬 합금 땜납을 사용한다.[20]
16세기와 17세기 동안 런던 및 기타 지역에서 나무 관이 사용되었다. 이 관은 끝이 가늘어지고 물이 통과하는 작은 구멍이 있는 속이 빈 통나무였다.[23] 여러 관은 뜨거운 동물의 지방으로 함께 밀봉되었다. 나무 관은 1800년대 필라델피아,[24] 보스턴, 몬트리올에서 사용되었다. 조립된 나무 튜브는 20세기 동안 미국에서 널리 사용되었다. 이러한 관(골판지 철 또는 철근 콘크리트 관 대신 사용)은 짧은 길이의 나무에서 잘라낸 부분으로 만들어졌다. 경재 다웰 핀으로 인접한 링을 고정하면 유연한 구조가 만들어졌다. 이러한 나무 관 약 10만 피트가 제2차 세계 대전 동안 고속도로 아래, 육군 야영지, 해군 기지, 비행장 및 병기 공장에서 배수구, 폭풍 하수도 및 도관에 설치되었다.
주철관 및 덕타일 주철관은 내구성이 뛰어난 플라스틱 재료가 등장하기 전까지 구리의 저렴한 대안이었지만, 서로 다른 금속 간의 전기화학 반응으로 인한 부식을 방지하기 위해 다른 금속관(터미널 피팅 제외)으로의 전환이 이루어지는 곳에서는 특수 비전도성 피팅을 사용해야 한다(갈바니 전지 참조).[25]
청동 피팅과 짧은 관 조각은 다양한 재료와 함께 일반적으로 사용된다.[26]
오늘날 대부분의 대도시는 고형 폐기물을 하수 처리장으로 파이프를 통해 보내 물을 분리하고 부분적으로 정화한 다음, 하천이나 기타 수역에 방류한다. 식수 사용의 경우, 아연 도금 강철 파이프는 1800년대 후반부터 1960년경까지 미국에서 흔히 사용되었다. 그 이후에는 구리 파이프가 등장하여 처음에는 플레어 피팅이 있는 연성 구리, 그 다음에는 납땜 피팅을 사용하는 강성 구리 튜브가 사용되었다.
제2차 세계 대전 이후 납 중독의 위험에 대한 인식이 높아지면서 식수에 납을 사용하는 것이 급격히 감소했다. 이 시기에 구리 파이프는 납 파이프의 더 좋고 안전한 대안으로 도입되었다.[18]
2. 3. 한국의 배관 역사
한국에서는 삼국시대부터 배수 시설의 흔적이 발견되며, 고려시대에는 청자 수도관이 사용되었다. 조선시대에는 옹기, 석재, 목재 등을 이용한 배관 시설이 사용되었다. 개항 이후 서구식 배관 기술이 도입되었으며, 일제강점기에는 도시를 중심으로 상하수도 시설이 보급되었다. 광복 이후 한국전쟁으로 파괴된 시설을 복구하고, 경제 성장과 함께 현대적인 배관 시스템을 구축해 왔다. 특히, 더불어민주당 정부는 노후 상수도관 교체 사업, 스마트 물관리 시스템 구축 등 물 관리 인프라 개선에 힘쓰고 있다.3. 배관 시스템의 종류
배관 시스템은 그 목적과 사용되는 재료에 따라 다양한 종류로 나뉜다.
주요 배관 시스템은 다음과 같다:[19]
- 식수 공급을 위한 냉/온수 수도꼭지
- 배관 배수 통기
- 하수 시스템 및 정화조 시스템 (온수 열 재활용 및 회색 물 회수 및 처리 시스템 포함 또는 미포함)
- 빗물, 지표수 및 지하수 배수
- 연료 가스 배관
- 유압 방식의 난방 및 냉방 시스템 (예: 지역 난방, 뉴욕 시 증기 시스템)
과거에는 납이 수도관 재료로 사용되었으나, 납 중독의 위험성 때문에 현재는 대부분의 국가에서 사용이 금지되었다. 현대에는 구리, 강철, 플라스틱 등이 주로 사용된다. 플라스틱 파이프는 가정용 급수 및 배수-폐기물-통기 (DWV) 파이프에 널리 사용된다.
배관 시스템의 직선 부분은 "파이프" 또는 "튜브"라고 불린다. 파이프는 일반적으로 주조 또는 용접을 통해, 튜브는 압출을 통해 만들어진다. 파이프는 벽이 두껍고 나사산이 있거나 용접될 수 있으며, 튜브는 벽이 얇고 브레이징, 압축 피팅, 크림핑 또는 용제 용접과 같은 특수 접합 기술이 필요하다.
3. 1. 용도별 분류
배관은 그 용도에 따라 다양한 시스템으로 분류된다.- 급수 시스템: 식수, 생활용수, 공업용수 등을 공급한다. 수도꼭지를 통해 냉수와 온수를 공급하며, 폴리염화 비닐(PVC), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 연성 철, 주철, 강철, 구리 등 다양한 재료로 만들어진다. 과거에는 납이 사용되기도 했다.[19]
- 배수 시스템: 생활 하수, 오수, 빗물 등을 배출한다. 하수 시스템 및 정화조 시스템과 연결되며, 회색 물 회수 및 처리 시스템을 포함하기도 한다.[19]
- 난방 및 냉방 시스템: 유압 방식, 즉 물이나 증기를 이용하여 열 에너지를 운반하는 시스템이다. 지역 난방 시스템이나 뉴욕 시 증기 시스템이 대표적인 예시이다.[19]
- 연료 가스 배관 시스템: 연료 가스를 공급한다.[19]
- 소방 배관 시스템: 화재 진압을 위한 물을 공급한다. 화재 스프링클러에 사용되는 파이프는 주로 검은색 래커 강철 파이프가 사용된다.
- 특수 배관 시스템:
- 계측용 배관: 계측 기기, 제어 기기 등에 사용되며 압력, 온도, 방사선, 가시 광선 등의 측정 데이터를 전송한다.
- 전기 설비용 배관: 조명 설비나 동력 설비 등의 전원용 케이블이나 자동 화재 탐지 설비 및 방송 설비 등 약전 설비용 케이블을 보호하기 위해 사용된다. 전선관이나 전선 덕트를 사용하며, 누전으로 인한 감전 사고를 방지하기 위해 반드시 접지한다.
3. 2. 재료별 분류
배관 시스템에 사용되는 관은 재료에 따라 금속관, 플라스틱관, 기타 관으로 분류할 수 있다.금속관
- 강철관: 강철관은 다시 여러 종류로 나뉜다.
- 아연 도금 강철관: 아연 도금 강철관은 흔히 '아연' 또는 '철'로 불리며, 내부 부식과 미네랄 침전물로 인해 막히는 경향이 있어 수명이 30~50년 정도이다.
- 흑관: 흑관은 주로 화재 스프링클러 및 천연 가스 배관에 사용된다.
- 배관용 탄소강관
- 압력 배관용 탄소강관
- 구리관: 구리관은 20세기 후반에 가정용 급수 시스템에 널리 사용되었으나, 가격 상승으로 인해 PEX나 스테인리스강과 같은 대체재 사용이 늘었다.
- 납관: 납관은 가공성이 좋아 과거에 많이 사용되었으나, 납 중독의 위험 때문에 현재는 거의 사용되지 않는다.
- 스테인리스강관
- 주철관
- 덕타일 주철관: 덕타일 주철관은 플라스틱 재료가 등장하기 전까지 구리의 저렴한 대안으로 사용되었다.
- 청동 피팅과 짧은 관 조각은 다양한 재료와 함께 일반적으로 사용된다.[26]
플라스틱관
- PVC/CPVC: PVC 배수관과 유사하지만 벽이 더 두꺼워 수도압을 견딜 수 있다. PVC는 냉수 또는 통풍에만 사용해야 하며, CPVC는 온수 및 냉수 식수 공급에 사용할 수 있다.
- PE/PEX:
- PEX: 바브를 사용하고 강철 또는 구리 압착 링을 사용하는 기계적으로 연결된 부속품이 있는 가교 폴리에틸렌 시스템이다.
- 폴리탱크: 플라스틱 폴리에틸렌 물탱크는 식수 저장 탱크에 적합하다.
- PP: PP 파이프는 열융착 방식으로 접착제, 용제 또는 기계식 부속품을 사용할 수 없다. 친환경 건축 프로젝트에 종종 사용된다.
- PBT: 가요성 플라스틱 파이프로, 가시 부속품에 연결되어 구리 압착 링으로 고정된다.
- 아쿠아: PEX-Al-PEX라고도 불리며 PEX 층 사이에 알루미늄 파이프가 샌드위치되어 있고 수정된 황동 압축 부속품으로 연결되어 있다.
기타
- 도관
- 토관
- 콘크리트관
- 나무관: 속이 빈 통나무 형태로, 16~17세기 런던 등에서 사용되었으며, 뜨거운 동물의 지방으로 밀봉되었다. 20세기에도 미국에서 사용되었다.
현대의 급수 시스템은 고압 펌프 네트워크를 사용하며, 건물 내 파이프는 구리,[34] 황동, 플라스틱(특히 PEX) 또는 기타 무독성 재료로 만들어진다. 납 중독의 위험성 때문에 1980년대까지 국가 배관 규정에서 납 파이프 사용이 금지되었다.[36][37]
4. 배관의 구성 요소
배관 시스템은 곧은 파이프나 튜브뿐만 아니라 다양한 재료와 형태의 부속품들로 구성된다. 파이프는 주로 주조나 용접으로 만들어지는 반면, 튜브는 압출 방식으로 만들어진다. 파이프는 보통 벽이 두껍고 나사산이 있거나 용접될 수 있지만, 튜브는 벽이 얇아 브레이징, 압축 피팅, 크림핑 등의 특수한 접합 기술이 필요하다. 플라스틱 파이프의 경우 용제 용접을 사용하기도 한다.[30]
플라스틱 파이프는 가정용 급수 및 배수-폐기물-통기 (DWV) 파이프에 널리 사용된다. 주요 유형은 다음과 같다.
- PVC/CPVC: PVC 배수관과 유사하지만, 시 수도압을 견딜 수 있도록 벽이 더 두꺼운 경질 플라스틱 파이프이다. 1970년경 도입되었으며, PVC는 냉수 또는 통풍에만 사용해야 하고, CPVC는 온수 및 냉수 식수 공급에 사용할 수 있다. 연결은 프라이머 및 용제 시멘트로 이루어진다.[31]
- PP: 주로 가정 용품, 식품 포장, 임상 장비에 사용되지만, 1970년대 초부터 가정용 온수 및 냉수 모두에 대해 전 세계적으로 사용이 증가했다. 열융착 방식으로 접착제, 용제 또는 기계식 부속품을 사용할 수 없다. 친환경 건축 프로젝트에 자주 사용된다.[33]
- PBT: 가요성 플라스틱 파이프로, 가시 부속품에 연결되어 구리 압착 링으로 고정된다. 주요 제조업체는 시스템 고장으로 인한 집단 소송으로 파산했지만, 이후 시장과 규제로 복귀하여 주로 라이저와 같은 "노출된 위치"에 사용된다.
- PEX: 바브를 사용하고 강철 또는 구리 압착 링을 사용하는 기계적으로 연결된 부속품이 있는 가교 폴리에틸렌 시스템이다.
- 폴리탱크: 플라스틱 폴리에틸렌 물탱크로, 식수 저장 탱크에 적합하며 백색, 흑색 또는 녹색으로 제공된다.
- 아쿠아: PEX-Al-PEX로 알려진 PEX/알루미늄 샌드위치로, PEX 층 사이에 알루미늄 파이프가 샌드위치되어 있고 수정된 황동 압축 부속품으로 연결된다. 2005년에 이러한 부속품 중 다수가 리콜되었다.
위생 기구는 물을 사용하고 건물의 배관 시스템에 연결할 수 있는 교체 가능한 장치이다. 이들은 건물의 반 영구적인 부분으로 간주되며, 최종 사용자가 보고 설계한다. 위생 기구의 예로는 변기(화장실), 소변기, 비데, 샤워, 욕조, 싱크대, 음수대, 제빙기 등이 있다.
4. 1. 연결 부품
배관 시스템에는 파이프나 튜브 외에도 밸브, 엘보, 티, 유니온과 같은 다양한 배관 부속품이 사용된다.[40]- 이음쇠: 니플, 소켓, 유니온, 엘보, 부싱 등과 같은 접수, 메커니컬 이음쇠, 코어 이음쇠 등이 있다.
- 플랜지: 관을 연결하는 데 사용되는 테두리이다.
4. 2. 제어 및 조절 부품
배관 시스템에는 파이프나 튜브 외에도 밸브, 엘보, 티, 유니온과 같은 배관 부속품이 사용된다.[40] 파이프와 부속품은 파이프 행거와 스트래핑으로 제자리에 고정된다.4. 3. 기타 부품
5. 배관과 튜브의 차이점
배관(Pipe)과 튜브(Tube)는 크기 측정 방식과 용도에서 차이를 보인다. 배관은 주로 유체 수송에, 튜브는 구조적 목적이나 열 교환 등 다양한 용도로 사용된다.
하위 섹션에서 이미 배관과 튜브의 크기 측정 방식과 용도 및 특징을 구체적으로 다루고 있으므로, 여기서는 더 자세한 설명을 생략한다.
5. 1. 크기 측정 방식
파이프와 튜브는 크기를 측정하는 방식이 다르다. PVC 파이프와 아연 도금 강관은 주로 철 파이프 크기(IPS)로 측정된다.[27] 구리 튜브, CPVC, PeX 등은 공칭 직경(평균 직경)으로 측정된다.[27] 이러한 크기 조정 방식 덕분에 서로 다른 종류의 파이프와 튜브를 연결할 때 전환 피팅을 사용할 수 있다. 예를 들어, 1/2" PeX 튜빙은 1/2" 구리 튜빙과 크기가 같지만, 1/2" PVC는 1/2" 튜빙과 크기가 달라 연결하려면 별도의 어댑터가 필요하다.[27]5. 2. 용도 및 특징
파이프와 튜브의 차이는 크기 문제이다. 배관용 PVC 파이프와 아연 도금 강관은 철 파이프 크기(IPS)로 측정된다. 구리 튜브, CPVC, PeX 및 기타 튜빙은 공칭으로 측정되며, 기본적으로 평균 직경이다. 이러한 크기 조정 방식을 통해 전환 피팅을 보편적으로 적용할 수 있다. 농업 관개에 사용될 때는 단수형 "파이프"가 복수형으로 사용되는 경우가 많다.[27]
파이프는 일반적으로 단단하며, 주조 또는 용접으로 형성된다. 벽이 두껍고 나사산 연결이 가능하다. 반면 튜브는 벽이 얇고, 브레이징, 압축 피팅, 크림핑, 용제 용접 등의 특수 접합 기술이 필요하다.
파이프는 재질에 따라 다양한 길이로 제공되는 단단한 ''이음새''로 제공된다. 구리 튜빙은 단단한 경화 이음새 또는 부드러운 열처리(연화) 롤로 제공된다. PeX 및 CPVC 튜빙도 단단한 이음새 또는 유연한 롤로 제공된다. 구리의 템퍼는 단단한 이음새이든 유연한 롤이든 크기에 영향을 미치지 않는다.[27]
수도관과 튜브 벽의 두께는 다양할 수 있다. 파이프와 튜빙은 상품이므로 벽 두께가 두꺼울수록 초기 비용이 더 많이 든다. 일반적으로 벽 두께가 두꺼울수록 내구성이 더 뛰어나고 압력 허용 오차가 더 높다. 파이프 벽 두께는 다양한 스케줄로 표시되거나 영국에서 대구경 폴리에틸렌 파이프의 경우 표준 치수 비율(SDR)(파이프 직경과 벽 두께의 비율)로 표시된다. 파이프 벽 두께는 스케줄에 따라 증가하며, 스케줄 20, 40, 80 및 특수한 경우 더 높은 스케줄로 제공된다. 스케줄은 시스템의 작동 압력에 의해 크게 결정되며, 압력이 높을수록 두께가 커진다. 구리 튜빙은 DWV형(가장 얇은 벽; UPC에 따라 배수관으로만 허용), 'M'형(얇음; 일반적으로 IPC 코드에 따라 배수관으로만 허용), 'L'형(두꺼움, 수도관 및 급수관용 표준), 'K'형(가장 두꺼움, 일반적으로 주관과 계량기 사이의 지하에 사용됨)의 네 가지 벽 두께로 제공된다.
벽 두께는 파이프 또는 튜빙 크기에 영향을 미치지 않는다.[28] 1/2" L 구리는 1/2" K 또는 M 구리와 외경이 같다. 파이프 스케줄에도 동일하게 적용된다. 결과적으로 벽 두께가 증가함에 따라 유로가 감소하여 약간의 압력 손실이 발생한다. 즉, 1피트의 1/2" L 구리는 1피트의 1/2" M 구리보다 부피가 약간 적다.[29]
6. 배관 관련 문제 및 해결
배관 시스템은 다양한 문제에 직면할 수 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위해 여러 도구와 기술이 사용된다.
배관공은 훌륭한 배관 작업을 위해 다양한 도구를 사용한다. 간단한 작업은 일반적인 휴대용 도구로 완료할 수 있지만, 복잡한 작업에는 특수 도구가 필요하다. 특수 배관 도구에는 파이프 렌치, 플레어 플라이어, 파이프 바이스, 파이프 벤딩 머신, 파이프 커터, 탭 및 다이, 솔더링 토치, 크림프 도구 등이 있다.
최근에는 비디오 카메라를 사용하여 숨겨진 누수나 기타 문제를 검사하고, 하이드로 제트와 무개착 하수관 교체를 위한 강철 케이블에 연결된 고압 유압 펌프를 활용하는 등 새로운 도구와 기술이 개발되어 배관공이 문제를 더 효율적으로 해결할 수 있게 되었다. 과도한 비나 막힌 하수로 인한 침수에는 원시 하수를 진공 청소하도록 설계된 대형 펌프 트럭과 같은 특수 장비가 필요할 수 있다.
6. 1. 문제점
배관에는 다음과 같은 문제점들이 발생할 수 있다.- 누수: 배관의 노후화, 부식, 시공 불량 등으로 인해 발생하며, 물 낭비와 재산 피해를 유발한다.
- 동파: 겨울철 기온 급강하로 인해 발생하며, 배관 파손과 누수를 초래한다.
- 수질 오염: 납 파이프, 노후 배관, 세균 번식 등으로 인해 발생하며, 건강에 해로운 영향을 미칠 수 있다. 과거에는 납으로 만든 수도관이 사용되어 납 중독을 유발하기도 했다. 현대에는 구리, 황동, 플라스틱 등 무독성 재료를 사용한다.[34]
- 소음: 유체의 흐름, 펌프 작동 등으로 인해 발생하며, 생활에 불편을 초래한다.
- 막힘: 이물질, 침전물 등으로 인해 발생하며, 배수 불량과 역류를 유발한다.
- 기회 감염 건물 배관 병원체: 레지오넬라 뉴모필라, 마이코박테리움 아비움, 녹농균 등이 건물 배관 시스템에서 서식하며, 면역력이 저하된 사람들에게 감염을 일으킬 수 있다.[44] 이들이 성장할 수 있는 장소는 수도꼭지, 샤워 헤드, 온수기, 파이프 벽 등이다.[44]
6. 2. 해결 방안
배관 시스템의 문제를 해결하고 개선하기 위한 다양한 방안은 다음과 같다.- 정기 점검 및 유지 보수: 배관 시스템의 수명을 연장하고 누수, 부식, 막힘 등을 예방하기 위해 정기적인 점검 및 유지 보수가 필요하다.
- 노후 배관 교체: 납 파이프나 부식된 배관은 수질 오염을 유발하고 안전 문제를 야기할 수 있으므로 교체가 필요하다. 과거에는 납이 수도관 재료로 선호되었지만, 납 중독의 위험성이 알려지면서 현대에는 사용되지 않는다.[20]
- 첨단 기술 활용: CCTV 카메라를 사용하여 숨겨진 누수나 문제를 검사하고, 하이드로 제트와 무개착 하수관 교체를 위한 강철 케이블에 연결된 고압 유압 펌프를 활용하여 문제 해결의 효율성을 높일 수 있다.
- 세균 번식 방지: 건물 배관 시스템 내에서 세균 번식을 방지하기 위해 바이오필름 형성을 억제하고, 소독제 잔류량을 유지하며, 정체 구간을 최소화하는 기술을 적용할 수 있다. 레지오넬라 뉴모필라, 마이코박테리움 아비움, 녹농균과 같은 기회 감염 병원체는 면역력이 저하된 사람들에게 감염을 유발할 수 있으므로 주의해야 한다.[44]
7. 배관 관련 규정
배관 작업은 공중 보건, 안전과 직결되므로 관련 법규 및 규정을 준수해야 한다. 인구 밀집 지역에서는 대부분 정부 또는 준정부 기관이 배관 작업을 규제한다. 주택 및 기타 건물에 대한 배관 설치 및 수리 작업은 일반적으로 건물 거주자와 미래 구매자를 보호하고, 안전하고 양질의 시공을 보장하기 위해 배관 및 건축 법규에 따라 수행되어야 한다. 작업 허가가 필요한 경우, 배관 계약자는 보통 주택 또는 건물 소유자를 대신하여 당국으로부터 허가를 받는다.[45]
7. 1. 국제 규정
ISO 14726영어은 선박 및 해양 기술에서 배관 계통을 식별하는 색상에 대한 국제 표준이다.7. 2. 한국의 배관 관련 규정
한국의 배관 작업은 공중 보건, 안전 및 복지에 직접적인 영향을 미치기 때문에 정부 또는 준정부 기관의 규제를 받는다. 주택 및 기타 건물에 대한 배관 설치 및 수리 작업은 일반적으로 건물 거주자를 보호하고 미래 구매자에게 안전하고 양질의 시공을 보장하기 위해 배관 및 건축 법규에 따라 수행되어야 한다.[1] 작업 허가가 필요한 경우 배관 계약자는 일반적으로 주택 또는 건물 소유자를 대신하여 당국으로부터 허가를 받는다.[1]7. 3. 주요 국가별 규정
호주에서는 호주 건축 규정 위원회(Australian Building Codes Board)가 국가 건설 규정(NCC)을 제정하며, 각 주 정부는 배관 기술자 면허를 위한 자체 규정을 갖추고 있다.[45][46][47]노르웨이에서는 1997년 이후 설치된 국내 배관 설비는 교체가 용이해야 하며, 관 내 관 시스템이 사실상 요구 사항이다.[48]
영국에서는 배관 및 난방 공학 협회(교육 자선 단체)가 있지만, 업계는 사실상 규제를 받지 않고 있다.[49] 세계 보건 기구(WHO)와 세계 배관 협의회(WPC)가 공동 발행한 ''배관의 건강 측면(HAP)''을 참고한다.[50][51]
미국에서는 배관 규정 및 면허가 일반적으로 주 및 지방 정부에 의해 관리되며, 미국 환경 보호청(EPA)은 안전 식수법(Safe Drinking Water Act)에 따라 납이 없는 배관 부속품 및 파이프에 대한 지침을 설정한다.[53]
캐나다에서 배관은 특정 기술 교육과 자격증을 요구하는 규제 대상 직종이다. 배관 관련 표준 및 규정은 각 주 및 준주 수준에서 감독되며, 각 주 및 준주는 고유의 관리 기구를 갖는다.[54]
7. 4. 한국의 배관 관련 정책 및 과제
정부는 노후 상수도관 교체, 스마트 물관리 시스템 구축 등 물 관리 인프라 개선을 위한 정책을 추진하고 있다. 기후 변화, 도시화, 인구 고령화 등에 대응하여 지속 가능한 배관 시스템 구축이 필요하다. 물 절약, 에너지 효율 증대, 스마트 기술 도입 등 혁신적인 배관 기술 개발과 적용이 요구된다. 취약 계층의 배관 시설 접근성 개선과 안전한 물 공급을 위한 노력이 필요하며, 배관 관련 전문 인력 양성과 기술 교육 강화가 필요하다.참조
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