수세식 변소

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1. 개요

수세식 변소는 배수관에 연결되어 물을 사용하여 오물을 처리하는 변기의 한 종류이다. 급수 장치의 종류에 따라 탱크식과 플러시 밸브식으로 나뉘며, 탱크식은 물탱크에 물을 채워 밸브 조작으로 세척하는 방식이고, 플러시 밸브식은 수도관에 직접 연결된 밸브를 조작하여 물을 내리는 방식이다. 변기는 화변기와 양변기로 구분되며, 각 세척 방식과 변기 종류에 따라 다양한 특징을 가진다. 수세식 변소는 인류의 역사와 함께 발전해 왔으며, 위생과 편리성을 높이는 방향으로 지속적으로 개선되고 있다.

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수세식 변소
개요
물탱크가 달린 수세식 변기
중국 우한의 쪼그려 앉는 변기
정의
정의	물을 사용하여 인간의 배설물을 파이프를 통해 운반하는 변기
관련 용어
영어	Flush toilet
W/C	Water Closet (수세식 화장실)의 약자

2. 급수 장치의 종류

수세식 변기의 급수 장치는 크게 탱크식과 플러시 밸브식으로 나뉜다.

일반적인 수세식 변기는 배수관에 연결된 고정된 도자기 재질의 변기이다. 사용 후에는 물의 급격한 흐름으로 비워지고 청소된다. 이러한 물내림은 전용 탱크(물통), 물내림 밸브로 제어되는 고압의 수도관 또는 변기에 직접 물을 붓는 방식으로 이루어진다. 탱크와 밸브는 보통 사용자가 버튼을 누르거나, 손잡이를 밀거나, 레버 또는 체인을 당겨 작동시킨다. 물은 변기 상단 주변에 성형된 물내림 림이나 하나 이상의 제트를 통해 변기 주변으로 향하게 되어 변기 내부 표면 전체가 물로 헹궈진다.

물탱크가 없는 변기는 수도관에 직접 연결된 플러시 밸브 또는 "플러셔미터"를 통해 물을 내리기도 한다. 레버나 버튼을 누르면 제한된 양의 물을 빠르게 배출하도록 설계되어 있다.

탱크형 변기의 모든 탱크에는 탱크 채움 밸브가 있으며, 사이드 플로트 디자인과 동심 플로트 디자인의 두 가지 주요 디자인이 있다. 사이드 플로트 디자인은 100년 이상 사용되었으며, 동심 디자인은 1957년 이후 점차 인기를 얻고 있다.

사이드 플로트 디자인: 레버 끝에 플로트(주로 공 모양, 볼콕이라고도 함)를 사용하여 채움 밸브를 제어한다. 플로트가 올라가면 플로트 암도 올라가 채움 밸브에 연결되어 물 유입을 차단한다.

동심 플로트 채움 밸브: 플라스틱 플로트 어셈블리에 둘러싸인 타워 형태로 구성된다. 작동 원리는 사이드 플로트 채움 밸브와 유사하지만, 더 콤팩트한 레이아웃으로 신뢰성이 향상되었다. 누출 시 더 많은 소리를 내어 사용자에게 누출 신호를 보낸다.

최근에는 플래퍼/드롭 밸브가 닫힐 때까지 탱크/저수조 채움을 시작하지 않는 지연 동작을 가진 새로운 채움 밸브가 개발되어 물 절약에 기여하고 있다.

수세식 변기와 급수 장치의 관계는 자동차에 비유되기도 한다. 수세식 변기가 차체라면, 급수 장치는 엔진에 해당하며, 둘이 함께 작동해야 충분한 기능을 발휘한다. 급수 방식이나 급수 장치 기종에 따라 같은 변기라도 성능과 특성이 달라지므로, 변기와 급수 장치의 조합 선택이 중요하다.

2. 1. 탱크식

전용 탱크에 미리 물을 채워두고 밸브를 조작해 세척수를 방출하는 방식이다. 탱크에 일정량의 물을 채우는 방법에는 여러 가지가 있지만, 주로 볼탑으로 탱크에 물을 채우고, 탱크에서 변기로의 배수는 플로트 밸브를 사용하는 방법이 일반적이다. 플로트 밸브에는 볼탑 고장 시 탱크에서 물이 넘치는 것을 방지하기 위한 오버플로 배수관(월수관)이 연결되어 있다. 탱크의 모양과 배치에 따라 하이탱크, 로우탱크, 밀착형 등으로 구분된다. 탱크식은 만수가 될 때까지 (약 60초 이상) 다음 세척을 할 수 없는 단점이 있어, 이용자가 많은 공공화장실 등에서는 플러시 밸브가 채용되는 경우가 많다.

단독 주택에서는 일반적으로 급수관의 직경, 수압도 부족하기 때문에 대변기용 플러시 밸브를 사용할 수 없어, 탱크식이 대부분을 차지한다.

탱크식은 급수압이나 급수관의 직경에 관계없이 다양한 환경에서 수세식 변소를 설치할 수 있다는 장점이 있는 반면, 점유 면적이 크고, 탱크가 만수가 될 때까지 다음 세척을 할 수 없어 연속 세척이 불가능하며, 변기 세척에 플러시 밸브와 같은 고수압을 얻을 수 없어 변기 모델에 따라 탱크식과 조합할 수 없는 모델도 있다는 등의 단점이 있다. 최근에는 이러한 문제들을 해결하고 탱크식의 장점과 플러시 밸브식의 장점을 결합한 플러시 탱크식이 새롭게 라인업되고 있다.

과거 일본에서는 로우탱크식이 주류를 이루었으며, 탱크 윗부분을 세면기로 만들어 급수되는 물을 손 씻는 데 사용하기도 했다.

2. 1. 1. 하이탱크

천장에 가까운 위치에 물탱크를 설치하고 쇠사슬 끈을 당겨 사이펀 작용을 일으켜 물을 내리는 방식이다.^[86]^[87] 과거에는 낙차가 클수록 세척력이 좋다고 생각하여 널리 사용되었으나, 유지 보수가 어렵고 설치에 제약이 많으며, 비용이 많이 들고, 절수 성능이 떨어진다는 단점이 있어 현재는 거의 사용되지 않는다. 주로 오래된 건물에서 드물게 볼 수 있다.

8시! 모두 모여라의 코미디 장면을 연상시킨다 하여, '''드리프식'''이라고도 불린다.

INAX(후의 LIXIL)는 2010년, TOTO는 2012년 3월에 하이탱크(본체, 부품 모두) 제조 및 판매를 종료했다. 아사히 에이토, 자니스 공업도 비슷한 시기에 제조를 중단했다.

'''일본에서는 [http://www.orihara.co.jp 오리하라 제작소]와 카쿠다이 두 회사만이 현재도 생산 및 판매를 계속하고 있다'''.^[86]^[87] 이들 회사는 "화장실입니다. 여기서 다시 한번 하이탱크라는 선택지"라는 홍보 문구와 함께 '''신규 설치용''' 하이탱크 변기 세트를 판매하고 있다.

수직 방향을 이용하여 급수 기구를 설치할 수 있어, 수평면에서는 다른 방식보다 점유 면적이 적고, 변기 주변에 불필요한 부속물이 없어 손잡이 등 보조 기구를 설치하기 쉽다는 장점도 있다.

2. 1. 2. 로우탱크

변기 바로 위, 사람의 허리 정도 높이에 탱크를 놓고 바로 아래의 변기로 급수하는 방식이다. 탱크 윗부분을 세면기로 만들어 급수되는 물을 손 씻는 데 사용할 수도 있다. 과거에는 변소 실내 코너에 벽걸이로 설치하고, 하이탱크식과 마찬가지로 급수관으로 변기와 연결하는 '''모서리 부착 로탱크'''가 주류였으나, 하이탱크식이 새로 만들어지지 않고 호환성이 필요 없어진 점, 스테인리스나 황동 파이프가 노출되는 것에 대한 미관상의 문제, 차지하는 면적이 넓어진 점 등으로 인해 변기 바로 위에 탱크를 올린 '''밀착형'''이 주류가 되었다. 이후, 쇼와 60년대부터 최근까지 단독 주택 수세식 변소의 대부분을 차지했다. 이러한 로탱크식에서는 탱크 윗부분에 탱크 뚜껑 대신 손 씻는 세면기를 겸하고 있는 물받이를 놓고, 탱크의 급수 일부가 물받이 위의 손 씻는 부분으로 나와 손을 씻은 물을 변기 세척용으로 재이용하도록 하는 구조이다. 이 경우, 절수 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 화장실 내에 별도로 손 씻는 기구를 설치하는 것을 생략할 수 있으며, 게다가 공사비도 저렴하게 억제할 수 있기 때문에 화장실을 넓게 사용할 수 있다는 점에서 주택이나 제한된 공간의 좁은 공간의 화장실에서 널리 채택되었으며, 이 형태는 일본 특유의 방식이다. 변기의 오염 방지, 살균, 변기~배관의 요석 부착 방지를 위해 약품을 탱크 내에 투입하거나, 탱크 윗부분 손 씻는 물받이 부분에 약품을 놓고 약품을 용해시켜 변기 세척수에 약품을 첨가하는 경우가 많다. 이것들은 청색이나 녹색으로 착색된 약품도 많아, 세척을 하면 변기에 청색이나 녹색 물이 흐른다. 또한 이러한 세척 약품은 방향제를 포함하고 있는 경우도 많아 방향제 대신 약품을 투입하는 경우도 많다.

2. 1. 3. 밀착형 로우탱크

밀착형 로우탱크는 변기 바로 위에 탱크를 올린 형태로, 공간 활용도가 높다. 과거에는 변소 실내 코너에 벽걸이로 설치하고 급수관으로 변기와 연결하는 '모서리 부착 로탱크'가 주류였으나, 현재는 변기 바로 위에 탱크를 올린 '밀착형'이 주류가 되었다. 밀착형 로우탱크는 탱크 윗부분에 손 씻는 세면기를 겸하는 물받이를 놓고, 손을 씻은 물을 변기 세척용으로 재이용하는 구조를 가지고 있다. 이는 절수 효과뿐만 아니라, 화장실 내 별도로 손 씻는 기구를 설치하지 않아도 되어 공간을 넓게 사용할 수 있게 해준다. 이러한 형태는 일본 특유의 방식이다. 변기의 오염 방지, 살균, 요석 부착 방지 등을 위해 약품을 탱크 내에 투입하거나, 탱크 윗부분 손 씻는 물받이 부분에 약품을 놓고 약품을 용해시켜 변기 세척수에 섞는 경우가 많다.

2. 1. 4. 플러시 탱크식

TOTO가 개발한 플래시 탱크식은 탱크식과 동일한 구경(호칭 구경 ※215A)의 급수관으로부터의 수류를 탱크 내에서 증폭하여 약 4배의 수류로 변기 세척을 수행하며, 탱크의 저수 시간을 대폭 단축하고, 플러시 밸브식과 동등한 연속 세척이 가능하며, 전원이 필요 없는 새로운 세척 시스템이다.

플러시 탱크식은 공공 화장실에서 일반적인 플러시 밸브식에 비해 시공 간소화를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 급수 설비(배관과 펌프)의 크기를 줄여 건물의 자재 절약도 가능하다. 또한, 다음 세척까지 약 60초가 걸리는 탱크식에 비해 약 20초 만에 다음 세척이 가능하므로, 음식점 등의 화장실 혼잡 완화에 기여한다. 일반적인 탱크식 대변기보다 깊이가 약 60mm 작아 화장실 공간을 넓게 사용할 수 있으며, 사무실, 상점, 학교, 병원, 고령자 시설 등 플러시 밸브를 사용할 수 없었던 현장에서도 연속 세척이 가능하다. 플러시 밸브처럼 시공 시 분산된 부품을 밀리미터 단위의 시공 정밀도가 필요 없이 원터치로 시공이 가능하며, 변기에는 새로운 "토네이도 세척"이 채용되어 4.8L의 초절수화가 가능한 최신 시스템으로 최근 시공된 시설부터 보급되기 시작하고 있다.

2. 2. 플러시 밸브식

수도관에 직접 연결된 밸브를 조작하여 물을 내리는 방식이다. 밸브 조작 후 일정 시간(약 10초) 동안 물이 흐르다가 자동으로 멈추며, 변기에 급수되는 물의 수압 및 유량을 조절한다.

간편하고 작으며, 사용 수량이 적고 높은 수압으로 변기를 세척할 수 있고, 연속 사용이 가능하다는 장점이 있다. 하지만 25A 이상의 급수관 지름이 필요하고, 급수 압력이 0.07 MPa보다 낮으면 정상적으로 작동하지 않아 사용할 수 없으며, 작동 시 물 흐르는 소리가 크다는 단점이 있다. 대변기용 플러시 밸브(특히 일본식)의 경우, 작동 밸브의 레버 막대가 발로 밟혀 조작되는 경우가 많아 고장 및 위생 면에서 문제가 있다는 단점도 있다. 또한, 동결에 의한 파손에도 약하기 때문에, 유동 밸브를 설치하여 동결 방지 대책을 한 한랭지용 플러시 밸브도 존재한다.

주로 백화점, 호텔, 사무실, 역 등의 상업 시설이나 공장, 학교 등 연속 사용이 필요한 다양한 수세식 변소에서 많이 사용된다.

일반 주택에서는 설치되는 경우가 적은데, 단독 주택에서는 일반적으로 급수관 지름이 13A, 15A, 20A이며, 급수 압력도 0.07 MPa에 미치지 못하는 경우가 많아 대변기용 플러시 밸브를 사용할 수 없기 때문이다. 옥상 등에 수조로부터의 고가 수조를 설치하여 25A 이상의 급수관 지름과 수압을 확보할 수 있는 집합 주택이나, 특수하게 25A 이상의 급수관을 도입하여 급수 압력을 확보한 일부 단독 주택에 약간 설치되어 있는 정도이다. 하지만 간이 수세식 변기의 경우에는 일반적인 주택의 변소에서도 사용되는 경우가 있다.

3. 변기의 종류

변기는 크게 화변기(和式)와 양변기(洋式)로 나뉜다.

화변기: 쪼그려 앉는 형태의 한국 전통 변기이다.
양변기: 의자처럼 앉아서 사용하는 서양식 변기이다.

플래퍼-플러시 밸브는 북미와 유럽 대륙의 가정에서 흔히 사용되는 방식으로, 레버를 누르면 탱크 바닥의 덮개(플래퍼)가 들어 올려지면서 물이 배출된다. 듀얼 플러시는 소변과 고형 폐기물용 물 높이가 다른 푸시 버튼 방식이다.

앨버트 기블린이 발명한 사이펀 방식은 영국에서 흔히 사용되며, 밸브가 필요 없어 ''무밸브'' 시스템이라고도 불린다. 레버를 누르면 디스크가 올라가 물이 사이펀 상단을 넘어 수직 파이프로 들어가 사이펀 흐름이 시작된다.

윌리엄 엘비스 슬론의 플러시미터(1906년)는 탱크 없이 상수도 압력으로 물을 직접 변기나 소변기로 흐르게 하는 방식으로, 상업용 화장실에 주로 설치된다.

밸브형 플러시 메커니즘은 밸브 마모나 입자 등으로 인해 누수가 발생할 수 있다는 단점이 있다.^[8]

3. 1. 화변기 (和式)

화변기(和式)는 쪼그려 앉는 형태의 변기로, 한국에서 전통적으로 사용되어 온 변기이다. 세척 방식에 따라 세척식, 반트랩식 등으로 구분된다.

반트랩식은 배수구를 J자 형으로 만들어 배수관과 직접 연결하지 않고, 경사진 U자형 도랑으로 흘려보내는 방식이다. 배수로가 짧아 막히기 어려운 구조이지만, 변기 배수 이후 보수 점검이 필요했다. 변기 후면에 물이 고여 있어 외관상 세척식 변기와 매우 유사하다. 주로 고속도로 휴게소나 주차장의 재래식 변기에 오랫동안 사용되었으나, 현재는 일반적인 청소구 부착 바닥 급수 재래식 변기가 채용되면서 개수 공사 등으로 급격히 감소하고 있다.

3. 1. 1. 세척식 (洗い出し式)

수세식 변기는 가장 일반적인 방식으로, 저렴하다. 사용 중에는 오물을 일단 변기 부분에 모아둔 다음, 림부 및 후부에서의 세척만으로 오물을 흘려보낸다. 변기 안쪽, 가림막 아래에 트랩 (배수구의 봉수)이 있지만, 앞쪽 변기 부분의 고인 물이 적어 오물이 공기에 닿아 냄새가 나기 쉽고, 오물이 많이 묻는 단점이 있다. 중앙 유럽이나 오스트레일리아에도 세척식 좌변기가 있었지만, 그 단점으로 인해 1990년대부터 감소 추세에 있다.^[9]

3. 2. 양변기 (洋式)

양변기(洋式)는 의자처럼 앉아서 사용하는 변기로, 서양에서 유래되었다. 세척 방식에 따라 다양한 종류가 있다.

플래퍼-플러시 밸브: 북미와 유럽 대륙의 가정에서 흔히 사용되는 방식으로, 탱크 바닥의 배출구를 덮개(플래퍼)로 막았다가 레버를 누르면 덮개가 들어 올려지면서 물이 배출된다. 2001년부터는 영국에서도 사용할 수 있게 되었다.^[5]^[6] 최신 변기에는 약 7.62cm 플래퍼-플러시 밸브가 사용되며, 구형 변기에는 약 5.08cm 플래퍼-플러시 밸브가 사용된다.^[7]
듀얼 플러시: 푸시 버튼이 달린 형태로, 액체 폐기물용과 고형 폐기물용 물 높이가 다르다.
플러시미터: 1906년 윌리엄 슬론이 출시한 방식으로, 탱크 없이 상수도 압력의 물을 직접 변기나 소변기로 흐르게 한다.^[17] 상업용 화장실에 주로 설치되며, 물 채우는 지연 시간이 없어 즉시 다시 사용할 수 있다. 독특한 크롬 파이프 작업과 변기 탱크 또는 물탱크가 없다는 점으로 쉽게 식별할 수 있다.
밸브형 플러시 메커니즘: 밸브의 마모나 갇힌 입자 등으로 인해 누수가 발생할 수 있다는 단점이 있다. 영국에서는 변기(대부분 듀얼 플러시 드롭 밸브)의 5~8%가 누수되고 있으며, 각 변기는 하루 평균 사이의 누수를 보인다는 연구 결과가 있다.^[8]

이 외에도 씻어내림식, 네오볼텍스식/뉴볼텍스식, 사이펀식, 세미사이펀식, 사이펀 제트식, 사이펀 볼텍스식, 블로우아웃식, 수도 직압식, 토네이도식(TOTO), 턴 트랩식(파나소닉), 6리터 변기(TOTO, INAX) 등 다양한 세척 방식이 존재하며, 각각 장단점을 가지고 있다.

3. 2. 1. 씻어내림식 (洗い落とし式)

씻어내림식은 수세식 변기, 특히 양변기 보급형에서 사용되는 세척 방식이다. 변기에서 뿜어져 나오는 물의 힘으로 오물을 배출한다. 이 방식은 큰 세척 소음을 유발할 수 있다. 봉수면이 좁아^[84] 오물이 변기에 붙기 쉽고, 좌면과 봉수 사이의 낙차 때문에 물이 튀는 것을 신경 쓰는 사용자도 많다. 씻어내림식 좌변기는 현재 한랭지 대응 제품에 주로 사용되고 있다.

3. 2. 2. 네오볼텍스식/뉴볼텍스식

세척수의 소용돌이 작용과 수세로 물을 내리는 방식이다. 씻어내림식의 일종이지만, 씻어내림식의 배출력 약점을 물 흐름으로 만들어진 봉수면의 소용돌이 물 흐름으로 보완하는 방식으로, 봉수면도 씻어내림식보다 넓다^[84]。변기는 사이펀식보다 작지만, 씻어내림식에 비해 높은 성능을 사이펀식보다 적은 세척수량과 저렴한 가격으로 실현하고, 협소한 현장에 대응하는 것을 목표로 INAX에서 개발되었다. 탱크 밀결식 외에 일부 공공용 시스템 화장실 제품(벽걸이식 양변기)도 출시되었다.

2006년, INAX는 저수면을 확대한 "와이드 볼텍스식"을 아파트 리모델링용으로 도입했다. 아파트용 배수심이 높은(155mm) 바닥 배수에서는 사이펀 작용을 만들기 어렵기 때문에 네오볼텍스식을 기반으로 대형 변기에 적합하도록 개량되었다. TOTO도 2006년(헤이세이 18년) 10월에 아파트 리모델링용으로 새로운 세척 방식을 도입했다.

3. 2. 3. 사이펀식

사이폰식 변기는 "사이폰 제트" 및 "사이폰 세척"이라고도 불리며, 북미 지역의 주거용 및 경상업용 변기 설치에 가장 널리 사용되는 디자인이다. 모든 사이폰식 변기는 S자형 수로를 포함한다.^[17]

사이폰식 변기의 단순화된 단면도. 화살표는 림과 제트를 통해 변기 안으로, 길쭉한 S자형 사이폰을 통해 밖으로 물이 흘러가는 것을 보여준다.

변기 안의 고여있는 물은 하수 가스가 배수구를 통해 하수구에서 나오는 것을 막는 방어막 역할을 하며, 배설물의 용기로서의 역할도 한다. 하수 가스는 하수관에 연결된 별도의 통기관을 통해 배출된다. 변기 안의 물은 변기 뒤쪽에서 위로 곡선을 그리며 배수구로 내려가는, 길게 뻗은 "S"자 모양의 배수관을 통해 배수구와 연결된다. 변기 뒤쪽의 채널 부분은 사이폰 튜브로 배열되어 있으며, 그 길이는 변기 안의 물의 깊이보다 길다. 구부러진 튜브의 상단은 물이 배수구로 흘러내리기 전에 변기 안의 물의 높이를 제한한다. 이러한 변기의 수로는 비사이폰식 변기보다 약간 작은 직경으로 설계되어, 물길이 매번 물을 내릴 때마다 자연스럽게 물로 채워져 사이폰 작용을 생성한다.

변기 상단에는 탱크에서 공급되는 각진 배수 구멍이 많이 있는 림이 있어, 물을 내릴 때 변기를 채우고, 헹구고, 소용돌이를 유발한다. 일부 디자인은 림 전면에 큰 구멍을 사용하여 변기가 더 빠르게 채워지도록 한다. 또한 변기 트랩 바닥에는 지름이 약 약 2.54cm인 사이폰 제트 구멍이 있을 수 있다.

변기가 탱크에서 물을 내려보낼 경우, 약 에서 의 물을 담는 대형 물 저장조가 변기 위에 설치된다. 이 탱크는 물을 내릴 때 물이 빠르게 저장조에서 빠져나가도록 하는 플래퍼 밸브로 덮인 약 5.08cm 에서 약 7.62cm 직경의 큰 배수 구멍으로 만들어진다. 또는 플러시 밸브 또는 "플러셔미터"를 통해 직접 물을 공급할 수도 있다.

변기에 물이 빠르게 유입되면 변기 안의 고여있는 물이 상승하여 변기 뒤쪽에 장착된 S자형 사이폰 튜브를 채운다. 이것은 변기의 사이폰 작용을 시작시킨다. 사이폰 작용은 변기 안의 거의 모든 물과 배설물을 약 4–7초 안에 배수구로 빠르게 "끌어당긴다".—그것은 물을 내린다. 대부분의 물이 변기에서 빠져나가면, 사이폰을 통해 연속적으로 흐르던 물줄기가 공기가 사이폰 튜브로 들어가면서 끊어진다. 그러면 변기는 사이폰 작용이 멈추고 더 이상 물이 변기 밖으로 흐르지 않으면서 특징적인 꿀렁거리는 소리를 낸다.

"진정한 사이폰식 변기"는 소리로 쉽게 식별할 수 있다. 물을 내린 후 배수구에서 공기를 빨아들이는 소리가 들리면, 그것은 진정한 사이폰식 변기이다. 그렇지 않다면, 그것은 이중 트랩 사이폰식 또는 비사이폰식 변기이다.

변기에 물을 천천히 따르면 단순히 수로의 림 위로 흘러 배수구로 천천히 흘러내린다. 따라서 변기는 제대로 물을 내리지 못한다.

물을 내린 후, 물탱크의 플래퍼 밸브가 닫히거나 플러시 밸브가 닫힌다. 수도관과 밸브는 물 공급에 연결되어 변기 탱크와 변기를 다시 채운다. 그런 다음 변기는 다시 사용할 준비가 된다.

굴곡된 배수관을 통해 관내를 물로 채우고, 사이펀 작용을 일으켜 오물을 흡입하여 배출하는 방식이다. 오물이 즉시 물속에 가라앉기 때문에 냄새가 발산되기 어렵다. 큰 봉수(封水)와 강력한 배출력을 가진 상위 기종이다. 단점으로는 흡입 시 공기 유입에 따른 소음 발생이 있지만, 현재 주택 신축용으로는 주류를 이루는 방식이다.

3. 2. 4. 세미사이펀식

세미사이펀식은 사이펀식의 일종이지만, 변기(便器)와 봉수량을 작게 하여 세척 수량을 절감하고 저가로 좁은 현장에 설치할 수 있도록 만든 방식이다. 단점은 변기와 변좌가 작고, 오물이 사이펀식에 비해 잘 묻는다는 것이다.^[18]

3. 2. 5. 사이펀 제트식

기본 구조는 사이혼식에 준하지만, 배수구 근처에 있는 제트공으로부터 나오는 물의 힘을 이용하여^[84] 보다 강력한 사이펀 작용을 발생시켜 오물을 배출하는 방식이다. 고인 물의 표면이 꽤 넓어서 오물이 잘 붙지 않는다. 1960년대에는 20L, 이후에는 13L의 물을 사용했기 때문에 공공용으로는 비교적 이전부터 많이 채용되었지만, 주택용에서는 10L 이하로 절수화가 진행된 1990년대 이후에 보급되었다. 사용 수량은 제트공으로부터의 물이 7할을 차지하고, 상부에서의 물은 3할 정도이다.

3. 2. 6. 사이펀 볼텍스식

고급 주택용으로 개발된 방식으로, 변기 뒤쪽에 일체화된 탱크에서 세척수를 짧은 시간에 독특한 오목한 모양의 변기 덮개 하부 봉수 아래로 토출시켜 낙수 소리 없이 수위 차이를 만들고, 공기를 끌어들이지 않는 소용돌이 작용이 일어나는 변기 덮개 형태로 사이펀을 발생시켜 공기를 흡입하지 않고 배출한다.^[17] 배수로 구조가 복잡하여 이물질이 막히기 쉬운 경향이 있으며, 대량의 토출수를 확보하기 위해 세척 수량은 사이펀 제트식보다 더 많아져 절수 측면과 유지 비용 측면에서 단점이 된다. 하지만 강력한 배출력, 사이펀 제트식보다 더 큰 봉수면 확보, 공기 유입을 철저하게 배제하여 세척 소음이 적다는 특징이 있다. 탱크가 변좌와 거의 같은 높이에 있어 로우 실루엣이다. 고급 주택, 호텔 외에도 공공용으로 정숙성이 요구되는 장소에서 채용되고 있다.

3. 2. 7. 블로우아웃식

블로우아웃식 변기는 강력한 수압을 이용해 오물을 배출하는 방식이다. 봉수면이 넓고 배출력이 강하며, 사이펀 제트식과 달리 사이펀 작용 없이 수압만으로 배수구 구조를 직선화할 수 있어 이물질 막힘에 강하다. 반면, 강한 분출류에 수압을 집중시키기 때문에 변기 내 물 흐름량이 적어 세정력이 약하고, 분출류가 공기 중에 노출되어 소음이 매우 크다. 또한 일정 수압 이상이 필요하여 세정 방식이 플러시 밸브로 제한되므로 주택용으로는 적합하지 않다. 주로 막힘 방지 대책이 필요한 공중화장실이나 시스템 변기에서 양변기, 좌변기 모두 채택이 늘고 있다.

3. 2. 8. 수도 직압식

TOTO의 "네오레스트"(시퀀셜 밸브 방식)나 INAX의 "사티스"(다이렉트 밸브 방식^[84])는 사이펀 제트 방식에 준하는 봉수를 가지며, 전자 밸브로 제어하여 변기를 세정하는 절수형 변기이다. 작동 순서는 다음과 같다.

# 물줄기를 변기에 흘려 세정한다.

# 이어서 배수로에 분류를 흘려 배출한다.

# 배출 후 다시 세정수를 흘려보내 변기의 봉수를 복원한다.

2006년 현재, 대변 6리터 세정을 가장 먼저 실현하였다. 오물을 제트공의 분출력만으로 배출하기 때문에 블로우아웃 방식의 일종이라고 할 수 있지만(단, TOTO에서는 "사이펀 제트 방식"의 일종으로 하고 있다), 특유의 소음은 제트공을 배수로의 깊은 위치에 두거나 분류의 분출 시간을 자동 제어함으로써 억제하고 있다.

세정 조작 자동화(센서화), 로우탱크 제거를 통한 디자인 개선, 절수성 등이 장점이다. 또한, 저수가 불필요하여 연속 사용도 가능하다.

하지만 정전 시에는 특수한 수동 조작이 필요하고, 일반적인 세정력은 사이펀 방식보다 약간 떨어진다(사이펀 방식은 변기 100%를 물줄기로 세척하지만, 이 방식은 70% 정도). 또한, 수압이 낮은 곳에서는 사용할 수 없다(INAX 사티스는 저유동압 대응 유닛을 옵션으로 제공).

3. 2. 9. 토네이도식 (TOTO)

변기 림면에서 볼 면 전체를 수평 방향으로 세척하는 토네이도 물살과 구멍 위치를 기존 봉수부의 굴곡부 방향에서 왼쪽 사이드로 배치하여 구멍에서 봉수부 세로 방향으로 물살을 발생시켜 오물을 배출하는 TOTO에서 새롭게 개발한 세척 방식이다.^[21] 2006년 10월 2일에 출시된 벽 배수 전용 변기 "퓨어레스트 MR"에 처음 채용되었다. 출시 초기에는 벽 배수 변기 전용 세척 방식이었지만, 2014년 출하분 GG-800부터 바닥 배수 사양으로 처음 채용되었다. 트윈 토네이도 방식보다 물살을 내는 구멍을 기존 3곳에서 2곳으로 줄일 수 있어, 2015년 이후 출하분부터 4.8L를 채용하는 변기를 대상으로 사양이 전환되었으며, 현재는 주택용 시스템 화장실과 퓨어레스트 시리즈에서 출하되고 있다.

3. 2. 10. 턴 트랩식 (파나소닉)

물의 흐름을 세척 → 배출 → 물고임의 3단계로 나누어 오물을 배출하는 방식이다. 트랩을 가동식으로 하여 전기식 제어를 한다. 파나소닉(구 파나소닉 전공)의 고급 기종에 채용되고 있다. 이 타입 또한 대변 6리터로 세척이 가능하다.

3. 2. 11. 6리터 변기 (TOTO, INAX)

2006년부터 INAX는 대변 세척에 6리터, 소변 세척에 5리터의 물을 사용하는 절수 변기 "'''eco6'''"(에코식스)를 출시했다.^[28] 기존 절수형 사이펀 제트 변기가 세척 수량 제한으로 인해 변기 하부 유하 수량을 제한하여 세척력이 저하된다는 점을 개선하여, 절수와 변기 하부 세척력 향상을 목표로 재설계되었다. 제트공 대신 독자적인 분배관을 통해 세척수를 토출하는 "통째로 세척" 방식을 핵심으로 하는 사이펀 방식(사티스 아스테오, 아메이주 V, Pita) 및 네오 볼텍스 방식(아메이주 C)과 "통째로 세척"에 제트공 배출을 병용한 수도 직압식(사티스)의 3가지 종류가 있다.

TOTO도 같은 해 8월부터 INAX 사티스의 경쟁 제품인 네오레스트에서 대변 6리터, 소변 5리터, 남자 소변 시 4.5리터 세척이 가능한 신형 시리즈를 출시했다.^[28] 또한 11월부터는 퓨어레스트 시리즈, 비데 일체형 변기 Z 시리즈, 주택용 시스템 화장실 레스트팔 SX 등의 로우 탱크식 사이펀 제트 변기에서 변기 내부 구조 개선을 통해 6리터 세척을 실현하고 있다.

4. 기타 수세식 변소

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4. 1. 터널식 변소

비수세식 변기 아래에 물이 흐르는 관을 설치하여 오물을 하수도로 흘려보내는 방식이다. 변기 아래에는 가로로 흐르는 관이 배관되어 있고, 이 관에는 항상 물이 흘러 하수도로 오물을 보낸다. 일부 터널식 변소에서는 최상류부 개실에만 일반적인 수세식 변기를 설치하고, 그 배수력으로 하류의 비수세식 변기 아래에 떨어진 오물을 흘려보내기도 한다. 암거식 변소, 약연식 변소, 또는 속칭 수세식 보똥이라고도 불린다.^[1]

5. 역사

수세식 변기 형태는 신석기 시대부터 존재해온 것으로 밝혀졌다. 기원전 31세기 영국 스카라 브레이에서는 위생을 위해 수력 기술을 사용했다.^[36]^[37]^[38]^[39]^[40]^[41] 이후 수세식 변기 시스템은 인더스 문명, 이집트, 미노아 문명 등에서 발전했다. 미노아 문명은 기원전 2천 년기에 수세식 받침대 변기를 개발했다.^[46]

토머스 윌리엄 트와이포드, 1851년 만국 박람회 이후 수세식 변소 보급에 기여

19세기 중반, 도시화와 산업 발전으로 수세식 변소가 널리 보급되기 시작했다. 특히 런던의 하수 시스템 성장은 수세식 변소 확산에 큰 영향을 미쳤다. 조지 제닝스와 토머스 윌리엄 트와이포드 같은 인물들이 수세식 변기 기술 발전에 기여했다. 토머스 크래퍼는 수세식 변소를 발명하지는 않았지만, 사이펀 시스템을 대중화하는 등 수세식 변기 산업 발전에 중요한 역할을 했다.^[60]^[61]^[62]

5. 1. 한국

나라현 마키무쿠 마을에서는 세차게 물이 흐르는 도랑을 만들어 수세식 변소로 사용했다.
아키타 성이나 후지와라쿄 유구에서 수세식 변소 흔적이 발견되고 있다.
전국 시대에는 다케다 신겐이 수세식 변소를 사용했다. 신겐이 용변을 본 후 방울을 울리면 가신이 물을 흘려보내는 방식이었다.
고야산에서는 헤이안 시대부터 약연식 변소라고 불리는 수세식 변소가 사용되었다. 계곡물을 생활용수로 끌어들여 변소를 거쳐 강으로 흘려보내는 방식으로, 변소 아래는 항상 물이 흐르고 있었다.^[80]^[81] 근대에 들어 고야산이 관광지화되면서 수질 오염이 문제가 되자, 1936년 11월 21일에 고야정 하수 처리장이 사용을 시작하면서 폐지되었다.
근대 시기 수세식 변소는 1916년에 효고현 아마가사키시의 비누 회사가 사용한 것이 최초로 알려져 있다.^[82]

5. 2. 세계

수세식 변기 형태는 신석기 시대부터 존재해온 것으로 밝혀졌다. 기원전 31세기로 거슬러 올라가는 영국에서 가장 오래된 신석기 시대 마을인 스카라 브레이, 오크니 제도는 위생을 위해 수력 기술의 한 형태를 사용했다.^[36]^[37]^[38]^[39]^[40]^[41] 이 마을의 설계는 개울과 연결된 배수 시스템을 사용하여 폐기물을 씻어냈다.

메소포타미아인들은 기원전 4000년경에 세계에 점토 하수관을 소개했으며, 가장 초기의 예는 니푸르의 벨 사원과 에슈누나에서 발견되었다.^[42] 이들은 현장에서 폐수를 제거하고 우물에 빗물을 모으는 데 사용되었다. 우루크시는 기원전 3200년경에 지어진, 쪼그리고 앉는 형태와 받침대 형태의 변기의 가장 초기의 예가 있다.^[43]^[44] 점토관은 나중에 히타이트의 도시인 하투사에서 사용되었다.^[45] 이들은 쉽게 분리하고 교체할 수 있는 부분으로 구성되었으며, 청소가 가능했다.

수세식 변기 시스템은 인더스 문명 사람들에 의해 몇몇 장소에서 건설되었으며, 이후 이집트인과 미노아 문명이 그 뒤를 이었다. 후자는 기원전 2천 년기에 수세식 받침대 변기를 개발했으며, 크노소스와 아크로티리에서 발굴된 예가 있다.^[46]

공동 변소는 서기 1세기부터 5세기까지 로마 제국 전역에서 사용되었으며, 1차 또는 2차 하수도로 연결되었다. 잘 보존된 예로는 영국의 하드리아누스 장벽에 있는 하우스스테즈의 변소가 있다. 이러한 변기는 현대적 의미의 수세식은 아니었지만, 폐기물을 씻어내기 위해 지속적으로 물이 흘렀다. 서 로마 제국의 멸망과 함께 이러한 공중 화장실 시스템은 서유럽에서 사용되지 않게 되었지만, 동 로마 제국인 비잔틴 로마 제국에서는 계속 사용되었으며, 변기 파이프가 갱신되고 하수도가 수리되었다는 기록이 있다.^[47]

2023년 2월, 중국의 고고학자들은 세계에서 가장 오래된 수세식 변기의 유적일 수 있는 것을 발견했다고 발표했다. 중국 사회과학원 고고학 연구소 연구원들은 중국 시안시 중심부에 있는 위에양 고고학 유적의 고대 궁전 폐허에서 2,400년 된 변기의 부서진 부분과 구부러진 수세식 파이프를 발굴했다.^[48]

수세식 변소는 도시화와 산업 번영이 증가하면서 19세기 중반에 이르러서야 널리 사용되고 판매되는 발명품이 되었다. 이 시기는 특히 런던에서 하수 시스템의 급격한 성장과 일치했으며, 이는 수세식 변소를 건강 및 위생상의 이유로 특히 매력적으로 만들었다.

조지 제닝스(George Jennings)는 1840년대 파크스톤 도자기 공장에서 수세식 변기, 소금 유약 배수관, 위생 파이프 및 위생 도자기 제조 사업을 시작하여 중산층에게 수세식 변소를 대중화했다. 1851년 5월 1일부터 10월 15일까지 런던 하이드 파크에서 열린 만국 박람회에서 조지 제닝스는 수정궁의 휴게실에 자신의 원숭이 변기를 설치했다. 이들은 최초의 공공 유료 화장실이었으며(무료 화장실은 나중에 등장), 큰 반향을 일으켰다. 박람회 기간 동안 827,280명의 방문객이 사용료 1페니를 지불했다. 그들은 1페니로 깨끗한 좌석, 수건, 빗, 그리고 구두 광택을 받았다. "1페니를 쓰다"는 화장실에 가는 것에 대한 완곡 어법이 되었다.^[53]^[54]^[55]

박람회가 끝나고 런던 시드넘으로 옮겨가자 화장실은 문을 닫게 되었다. 그러나 제닝스는 조직자들을 설득하여 화장실을 계속 운영하도록 했고, 화장실은 연간 1000GBP 이상을 벌어들였다. 그는 1854년 로열 익스체인지 (런던)에 최초의 지하 편의 시설을 열었다. 그는 팬과 트랩이 동일한 부품으로 구성되어 트랩에 있는 물 외에도 팬 자체에 항상 소량의 물이 유지되도록 하는 수세식 변기의 개선된 구조에 대한 특허를 1852년에 받았다. 그는 또한 밸브, 배수 트랩, 가압 펌프 및 펌프 배럴의 구조를 개선했다. 1850년대 말까지 건축 법규에 따르면 영국의 대부분의 새로운 중산층 가정에는 수세식 변기가 설치되어 있었다.^[56]

또 다른 선구적인 제조업체는 단일 부품의 세라믹 수세식 변기를 발명한 토머스 윌리엄 트와이포드(Thomas William Twyford)였다.^[57] 1870년대는 위생 산업과 수세식 변소에 있어 중요한 시기였으며, 흙으로만 만들어진 단순한 수세식 변기 트랩 분지와 매우 정교하고 복잡하며 값비싼 기계식 수세식 변기 사이의 논쟁은 대중의 감시와 전문가의 의견을 받게 될 것이다.^[57] 1875년에 "세척식" 트랩 수세식 변기가 처음 판매되었고, 분지 유형 수세식 변기에 대한 대중의 선호도를 받았다. 1879년까지 트와이포드는 자신의 "세척식" 트랩 수세식 변기 유형을 고안했다. 그는 이 변기를 "내셔널"이라고 명명했고, 가장 인기 있는 세척식 수세식 변기가 되었다.^[57]

1880년대에 들어서면서 독립형 수세식 변소가 판매되었고 빠르게 인기를 얻었다. 독립형 수세식 변소는 더 쉽게 청소할 수 있었고, 따라서 더 위생적인 수세식 변소였다. 트와이포드의 "Unitas" 모델은 독립형이었고 완전히 흙으로 만들어졌다. 1880년대 내내 그는 플러싱 림과 배출구에 대한 개선 사항에 대한 추가 특허를 제출했다. 마지막으로, 1888년 그는 "애프터 플러시" 챔버에 대한 특허 보호를 신청했다. 이 장치는 수세식 변소가 내려간 후 깨끗한 물을 적은 양으로 저장하여 분지를 다시 채울 수 있게 했다.^[58] 현대식 받침대 "플러시 다운" 변기는 1885년 영국 런던 첼시의 보퍼트 공장의 프레데릭 험퍼슨에 의해 시연되었다.^[59]

이 시기의 주요 회사들은 카탈로그를 발행하고, 백화점에 쇼룸을 설립했으며, 전 세계에 제품을 판매했다. 트와이포드는 독일 베를린, 호주 시드니, 남아프리카 공화국 케이프타운에 수세식 변기 쇼룸을 가지고 있었다. 1875년 공중 보건법은 하수도, 배수관, 급수 및 변소에 관한 엄격한 지침을 규정했으며, 당시 유명한 수세식 변기 제조업체에 암묵적인 정부의 지지를 보냈다.

대중적인 전설과는 달리, 토머스 크래퍼(Thomas Crapper)는 수세식 변소를 발명하지 않았다. 그러나 그는 19세기 후반에 이 산업의 선두에 있었으며, 부유식 볼탑과 같은 수세식 변소 개선에 대한 특허 3개를 포함하여 9개의 특허를 보유했다. 1880년, 토머스 크래퍼는 U자형 트랩을 도입했다. 그의 수세식 변소는 발명가 앨버트 기블린에 의해 설계되었으며, 그는 사이펀 배출 시스템인 "무소음 밸브리스 물 절약 장치"에 대한 영국 특허를 받았다.^[61] 크래퍼는 탱크를 비우기 위해 이전에 누수가 발생하기 쉬웠던 부유식 밸브 시스템을 대체한 사이펀 시스템을 대중화했다.^[60]^[61]^[62]

에드워드 존스 목사는 1876년 필라델피아에서 열린 센테니얼 박람회에서 그의 ''돌핀 변기''를 미국에 소개했다. 이는 스타포드셔 아미테이지의 에드워드 존스 & Co.의 작품으로 알려져 있다.^[63]^[64]^[65]^[66]^[67]^[68]

> "화장실에 대한 미국의 속어인 "the john"은 1735년에 설치된 하버드 대학교의 수세식 변기에서 유래되었다고 하며, 제조업체의 이름인 에드워드 존스 목사의 이름이 새겨져 있었다."^[69]

로마 시대 유적에서는 상당히 광범위하게 수세식 변소의 유구가 발견되고 있다.
잉카 제국의 공중 도시라고 불리는 마추픽추에서도 유구가 발견되고 있다.

6. 사회와 문화

수세식 변기는 처음에는 영국에서 등장했지만, 곧 유럽 대륙으로 퍼져나갔다. 1890년대에 미국에 수세식 변기가 도입되었다.^[70]

6. 1. 명칭

수세식 변기는 처음에는 영국에서 등장했지만, 곧 유럽 대륙으로 퍼져나갔다. 최초의 사례는 1859년 1월 보험에 가입된 크리스티아니아의 키르케가텐 6번지에 있는 은행가 ''니콜라이 아우구스트 안드레센''의 신축 타운하우스에 설치된 3개의 "수세식 변기"였을 가능성이 있다.^[70] 이 변기는 영국에서 수입되었을 가능성이 높으며, 보험 대장에 영어 용어 "waterclosets"로 언급되었다. 1860년에 제작된 또 다른 초기 수세식 변기는 영국에서 수입되어 코부르크의 에렌부르크 궁전에 있는 빅토리아 여왕의 방에 설치되었다.^[70] 빅토리아 여왕만이 사용할 수 있었다. 수세식 변기는 1872년 네덜란드령 동인도의 바타비아에서 판매되었다.^[70]

미국에서는 1880년대 영국에서 발명된 직후, 체인 풀 방식의 실내 변기가 부유층의 가정과 호텔에 도입되었다. 윌리엄 엘비스 슬론은 1906년에 플러시오미터를 발명했는데, 이는 공급 라인에서 직접 압축된 물을 사용하여 물을 내리는 시간 간격을 더 빠르게 했다. 플러시오미터는 오늘날에도 전 세계 공공 화장실에서 사용되고 있다. 자체 세척 효과를 내는 소용돌이 수세식 변기 볼은 1907년 세인트존, 뉴브런즈윅의 토마스 맥어비티 스튜어트에 의해 발명되었다.^[71] 데이턴 오하이오의 필립 하스는 링에서 나오는 여러 개의 물줄기가 있는 수세식 변기 가장자리와 오늘날 사용되는 것과 유사한 수세식 변기 세척 및 재활용 메커니즘을 포함하여 몇 가지 중요한 개발을 했다.

호주의 카로마는 1980년에 물 절약 방안으로 두 개의 버튼과 두 개의 물 내림량이 있는 듀오세트 물탱크를 개발했다. 듀오세트의 최신 버전은 현재 전 세계에서 사용 가능하며, 일반 가정의 물 사용량을 평균 67% 절약한다.^[72]

6. 2. 소용돌이 방향에 대한 오해

Water closet^영어의 소용돌이 방향이 코리올리 효과에 의해 결정된다는 오해가 있지만, 이는 사실이 아니다. 변기 물은 북반구에서는 시계 반대 방향, 남반구에서는 시계 방향으로 회전한다는 믿음은 여러 TV 프로그램과 영화에서 반복되었고^[71], 심지어 일부 과학 교과서에서도 이러한 주장이 나타난다.^[71]

그러나 변기에서 물이 빠져나갈 때의 소용돌이는 코리올리 힘보다는 변기 내 물 유입 방향 등 다른 요인에 의해 주로 결정된다. 코리올리 효과는 매우 미약하여 변기 물의 회전 방향에 거의 영향을 미치지 않는다.^[71]

6. 3. 커티시 플러시

미국에서는 1880년대 영국에서 발명된 직후, 체인 풀 방식의 실내 변기가 부유층의 가정과 호텔에 도입되었다. 1890년대에는 수세식 변기가 도입되었다. 윌리엄 엘비스 슬론은 1906년에 플러시오미터를 발명했는데, 이는 공급 라인에서 직접 압축된 물을 사용하여 물을 내리는 시간 간격을 더 빠르게 했다. 플러시오미터는 오늘날에도 전 세계 공공 화장실에서 사용되고 있다. 자체 세척 효과를 내는 소용돌이 수세식 변기 볼은 1907년 뉴브런즈윅주 세인트존의 토마스 맥어비티 스튜어트에 의해 발명되었다.^[71] 오하이오주 데이턴의 필립 하스는 링에서 나오는 여러 개의 물줄기가 있는 수세식 변기 가장자리와 오늘날 사용되는 것과 유사한 수세식 변기 세척 및 재활용 메커니즘을 포함하여 몇 가지 중요한 개발을 했다.

호주의 카로마는 1980년에 물 절약 방안으로 두 개의 버튼과 두 개의 물 내림량이 있는 듀오세트 물탱크를 개발했다. 듀오세트의 최신 버전은 현재 전 세계에서 사용 가능하며, 일반 가정의 물 사용량을 평균 67% 절약한다.^[72]

참조

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