급수설비

  

 

 

 

 

 

1. 개요

급수설비는 건물의 각종 위생기구에서 필요한 물을 공급하기 위한 기기와 장치를 말한다.
급수설비는

  ① 급수기구가 충분한 기능을 발휘할 수 있는 수량의 공급,

  ② 사용목적에 알 맞은 수압유지,

  ③ 항상 위생적으로 안전한 물의 공급 등이 요구된다.

최근에는 수자원의 부족과 자원의 효율적 이용 측면에서 선진 외국에서는 상수계통의 배수를 재이용 처리하여 잡용수(中水)로 사용하는 예가 늘고 있다. 건물의 상수와 잡용수 이용 계통을 보면 다음과 같다.

○ 상수 - 음료, 취사, 세탁, 세면, 목욕, 수영장 용수, 공기조화 설비 용수, 소화용수, 세차용수 등

○ 잡용수 - 변기 세정, 살수, 청소, 분수용수, 소화용수, 세차용수 등

중수는 상수와 하수의 중간을 칭하는 것으로 중수원으로는 건물의 배수처리수, 빗물, 우물물, 하천수, 호소수 등이 이용되고 있다. <그림 1>은 상수와 중수 2계통의 급수장치 예를 나타낸 것으로 중수원은 빗물과 건물의 잡배수로 하고 있는 경우이다.

 

우리나라의 경우 중수도가 아직 개발되지 않고 있어 이에 대한 수질기준이 마련되지 않고 있으나 일본의 중수(재이용수)의 수질기준은 <표 2>와 같다.

<표2>중수(재이용수)의 수질기준
 

처리방식	생물처리	막 처 리
항 목
산소요구량	BOD 20㎎/ℓ이하	COD 30㎎/ℓ
대장균 군수 PH 취기.외관	10개/㎖ 이하 5.8 ~ 8.6 불쾌하지 않아야 함

 

그리고 급수 설비에서는 잡용수 이용계획 뿐만 아니라 절수대책과 위생적으로 안전한 물을 공급하기 위한 적수 현상에 의한 수질 악화를 충분히 고려하여야 할 것이다.

 

 2. 급수량과 필요 압력

가. 급수량 산정
급수 설비의 용량 산정이나 관경을 결정하는 데 있어서 가장 중요한 것은 우선 건물에서 필요한 예상 급수량을 추정하는 일이다.

급수량을 추정하는 방법은 급수 기구의 종류와 갯수 및 급수기구 단위를 기초로 하는 것과 사용인원수에 의한 것으로 분류할 수 있다. 급수 설비의 기본 설계에서는 후자에 의한 방법이 급수량을 쉽게 추정할 수가 있다.

<그림 2>는 건물 내에서 물이 어떤 상태로 사용되는가를 분석한 사용수량의 시간 변화도이다. 급수설계에서 중요한 사항은 시간평균 예상 급수량(Qh), 시간 최대 예상 급수량(Qm), 순간 최대 예상급수량(Qp) 등을 들 수 있다. 이것을 일반식으로 표시하면 다음과 같다.

Qh = Qd/T (ℓ/h)-----------------------------[1] Qm = (1.5~2.0)Qh(ℓ/h)-----------------------[2] Qp = (3~4)Qh/60(ℓ/min)    --------------------[3]

<표 3>은 인원수에 의한 표준 급수량을 나타낸 것으로 급수 설계시에는 건물의 특성에 따라 냉각수 기타 잡용수 등을 충분히 검토하여 예상 급수량을 산정하여야 한다. 특히 냉방설비가 된 건물에서는 그 수량을 더해야 하는데 냉동기 냉각수는 약 13ℓ/min USRt(냉각탑을 사용하는 경우 보급수는 냉동기 냉각수의 2%인 0.26ℓ/min USRt)를 가산한다. 그리고 음료수의 잡용수를 병용할 경우 그 비율은 <표 4>와 같다.   <표 4>음료수와 잡용수의 사용비율 건물의 종류 음료수(%) 잡용수(%) 주택.사무소 호텔.병원 학교 백화점 30~40 60~70 40~50 55~70 60~70 30~40 50~60 30~45 주) 1.음료수-세면기,욕실,주방,세탁,용수등      2.잡용수-청소,살수,변기세정,보일러용수,소화용수 등

<표5> 각종건물에 있어서의 위생 기구 1개당 1일 사용수량(ℓ/d) 건물별 위생기구 사무실 건물 학교 병원 아파트 공장 회관.은행 극장.영화관 대변기(세정밸브) 대변기(세정탱크) 소변기(세정밸브) 소변기(세정탱크) 수세기 세면기 싱크 욕조 청소용싱크 900 1200 400 400 240 960 1200 - 510 600 800 240 240 140 900 720 - 440 750 1000 480 480 180 400 600 - 6100 200 240 150 150 120 200 550 760 270 750 1000 420 420 - - - - - 600 800 320 320 160 640 960 - 440 750 1000 480 480 480 300 3200 - -

 

나. 급수기구   건물내의 각종 급수기구는 그 기능과 사용목적에 따라 항상 일정한 압력을 필요로 한다. 급수 압력이 필요 이상 높 은 경우 워터 해머링(water hammering)과 같은 소음·진동이 일어나며, 그 결과 수전의 패킹이나 와셔 등의 손상이 커지고 누수가 우려된다. 또 기구의 최저 필요 압력이 유지되지 않을 경우 그 기능이 충분히 발휘될 수가 없다. <표 6>은 기구의 최저 필요 압력을 나타낸다. 일반적으로 건물의 최고 압력은 용도에 따라 다르나 보통 3∼5kg/㎠ 정도가 되도록 하는 것이 바람직하다. 급수 기구별 최고 압력은 세정 밸브 4.0kg/㎠, 보통 밸브 5.0kg/㎠ 이상이 되지 않도록 하는 것이 좋으며, 실수전은 최저 2kg/㎠가 바람직하다.

기구명 필요압력(kg/㎠) 세정밸브 보통밸브 자동밸브 샤워 순간온수기(대) 순간온수기(중) 순간온수기(소) 0.7(최저)표준1.0 0.3표준1.0 0.7 0.7 0.5 0.4 0.1(저압용)

3. 급수 방식 건물 내의 급수 방식에는 수도 직결 방식, 고가탱크 방식(옥상탱크), 압력탱크 방식, 탱크가 없는 부스터방식(tankless booster)이 있으며 <표 7>은 각 급수 방식의 특징을 비교한 것이 다. <표 7>급수 방식의 비교 급수방식 수도직결방식 고가탱크방식 압력탱크방식 탱크가 없는 부스터방식 조건 수질오염의 가능성 급수압력의 변동 단수시 급수 정전시 급수 기계실의 면적 옥상탱크 면적 설비비 운전비 에너지 절약 1 수도본관 압력에 따라 변화 급수불가능 급수가능 불필요 불필요 1 1 1 4 일정 물받이 탱크와 고가탱크 내 물을 이용할 수 있음 고가탱크 물을 이용할 수 있음 1 필요 3 2 2 3 변동이 큼 물받이 탱크물을 이용할수 있음 압력탱크내의 물중 압력범위내에서 이용할수 있음 3 불필요 2 3 3 2 펌프의 가동과 정지시 변동이 있음 압력탱크와 같음 급수불가능 2 불필요 3 3 4 주)1,2,3,4로 표시되어 있는 것은 숫자가 작을수록 유리함을 나타낸다.   가. 수도 직결 방식 일반적으로 도로에 매설되어 있는 수도 본관에서 급수 인입관을 분기하고 부지내에서 건물 내의 필요한 장소에 급수하는 방식으로서 주택과 같은 소규모 건물에 많이 이용된다. 이 방식에서 수도 본관에 필요한 최저 수압은 다음식으로 계산한다. P≥ P₁+ P₂ + h/10---------------------------------------[4] P : 수도본관의 최저필요 압력(㎏/㎠) P₁:기구별 소요 압력(㎏/㎠) P₂: 마찰손실 수두(㎏/㎠) h : 수도본관에서 최고층 급수기구까지의 높이(m) 나. 고가 탱크 방식(옥상탱크) 우물물이나 수돗물을 수수탱크(receiving tank)에 저장한 후 이것을 양수 펌프에 의해 건물 옥상이나 높은 곳에 설치한 탱크로 양수하여, 그 수위를 이용하여 탱크에서 밑으로 세운 급 수관을 통하여 급수하는 방식이다. 고가 탱크의 설치 높이는 다음 식으로 구한다. H ≥ H₁+ H₂+ h------------------------------------------[5] H : 고가탱크의 높이(m) H₁: 최고층의 급수전 또는 기구에서의 소요압력에 해당하는 높이(m) H₂: 고가탱크에서 최고층의 급수전 또는 기구에 이르는 사이의 마찰손실 수두에 해당하는 높이(m) h : 지반에서 최고층 또는 기구까지의 높이(m)     1) 고가 탱크 용량 고가 탱크의 용량은 다음과 같이 구한다. Vh = Qm = Qh(1.5∼2.0시간)(ℓ)-------------------------- [6] Vh : 고가탱크 용량(ℓ) Qm : 시간 최대 예상급수량(ℓ/h) Qh : 시간 평균 예상급수량(ℓ/h) 고가 탱크에서 탱크의 용량은 급수 펌프의 양수량과 상호관계를 갖고 있으며 이들 관계식은 다음과 같이 나타낸다 Vｈ ≥ (Qｐ-Qr) t₁+ Qr*t₂------------------------------[7] Qｐ : 순간 최대 예상급수량(ℓ/min) Qr : 양수펌프의 양수량(ℓ/min, Qm 정도) t₁: 순간 최대 예상급수량의 계속시간(min, 15min 정도) 2) 양수펌프 크기의 결정 양수펌프의 양수량. 양정. 구경. 동력은 각각 다음식으로 구한다. 양수량 Q=Qh * (3∼4시간)/60(ℓ/min)------------------------[8] 양정 H = Hｓ + Hｄ + Hｆ + υ²/2ｇ=Hａ + Hｆ + υ²/2ｇ(m)----[9] Hｓ: 흡입양정(m) Hｄ : 토출양정(m) Hｆ : 마찰손실수두(m) υ²/2ｇ: 토출구의 속도 수두(m) Hａ : 실양정(m)

다. 압력 탱크 방식 수도 본관으로 부터의 인입관 등에 의해 일단 물받이 탱크에 저수한 다음 급수 펌프로 압력 탱크에 보내면 압력 탱크에서 공기를 압축 가압하여 그 압력에 의해 물을 필요한 장소에 급수하는 방식이다. 그러므로 조작상 최고·최저의 압력차가 크므로 급수압이 일정하지 않으나 탱크의 설치 위치의 제한을 받지 않고 특히 국부적으로 고압을 필요로 하는 경우에 채택된다 이 급수 방식에서 압력 탱크의 필요 최저 압력과 허용 최고 압력은 다음과 같은 식으로 구한다. 필요 최저 압력 P1 = P1 + P2 +P3(kg/㎠)------------------------- [13] P1 : 압력 탱크의 최고층 수전의 높이에 해당하는 수압(kg/㎠) P2 : 기구별 최저 필요 압력(kg/㎠) P3 :관내 마찰 손실 압력(kg/㎠) 허용 최고 압력 PⅡ = PⅠ＋ (0.7∼1.4kg/㎠) --- -----------------[14]

압력탱크에서 물 및 공기의 비율과 압력관계는 <그림 8>에서와 같이 탱크의 내용적 Vo, V₁,V₂일때의 공기의 압력을 Po, P₁,P₂라고 하면 보일에 법칙에 의하여 다음 식이 성립된다. PoVo = P₁(Vo - V₁) = P₂(Vo - V₂)------------------[15] Vo = V₁- V₂/Po(1/P₂- 1/P₁)------------------------[16] 식[15]에서 유효수량 V₃를 구하면 다음과 같다. V₃= (1-P₂/P₁)(Vo-V₂)-----------------------------[17] ◑압력탱크의 설계 압력탱크의 용적 Vo = V₃/A-B(ℓ)-----------------------[18] V₃: 유효저수량(ℓ) = 시간 최대 예상 급수량(ℓ/h)×20/60 A : 탱크의 최고압력(PⅡ)일 때의 탱크내의 수량비(%) B : 탱크의 최저압력(PⅠ)일 때의 탱크내의 수량비(%) 양수 펌프의 저수량 Q = (시간 최대 예상급수량)×2 펌프의 전 양정 H = (10PⅡ + 흡입양정)×1.2--------------[19] 압력 탱크 설계 δ = PⅡ·d/2t δ : 허용응력(연강판 450㎏/㎠) PⅡ: 최대 내압력(㎏/㎠) d : 탱크의 내경(㎝) t : 강판의 두께(㎝) <표 8> 압력 탱크내의 수랼 비율(%)   <표 8>은 압력 탱크내의 수량비를 나타낸 것이다. 예를 들면 탱크내 초압이 1.0kg/㎠일 때 AFN을 공급하여 종압이 3.5kg/㎠가 되었으면 탱크 내의 수량비는 55.2%가 된다. 압력탱크의 유효용량은 통상시간 최대 예상급수량의 4∼10분간 양으로 한다. 라. 탱크가 없는 부스터 방식 수도 본관으로 부터 물을 일단 물받이 탱크에 저수한 후 급수 펌프만으로 건물내에 급수하는 방식으로 구미등지에 많이 보급된 방식이다. 이 방식은 정속방식과 변속방식이 있다. 정속방식은 여러대의 펌프를 병렬로 설치하고 1대의 펌프를 항상 가동시켜 토출관의 압력 변화를 감지했을 때 다른 펌프를 시동 또는 정지시키는 방식이다. 변속방식은 정속전동기와 변속장치를 조합하거나 또는 변속전동기를 사용하여 토출관의 압력 변화를 감지하고 펌프의 회전수를 변화시킴으로써 양수량을 조절하는 방식이다. 마. 초고층 건물의 급수방식 고층 건물에 있어서는 최상층과 최하층의 수압차가 일정치 않아 물을 사용하기가 곤란하다. 과대한 수압은 워터 해머링(water hammering)을 동반하고 그 결과 소음이나 진동이 일어나 건물내의 공해 요인이 되기도 한다. 그러므로 급수계통을 건물의 상하층으로 구분하여 급수압이 고르게 될 수 있도록 급수조닝(zoning)을 할 필요가 있다. 대개 급수 압력에 대한 조닝은 4∼5kg/㎠ 정도 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 조닝 방식에는 층별식, 중계식, 압력 탱크 방식등이있다. <그림 10>은 초고층 건물의 급수배관도를 나타낸 것이다.

4. 급수배관의 관경 결정법 급수 배관의 관경 결정방법에는 기구 연결관의 관경에 의한 방법, 균등표에 의한 방법, 마찰 저항선도에 의한 방법 등이 있으며 여기서는 후자의 2가지 방법에 대하여 설명하기로 한다.   가. 균등표에 의한 약산법 이것은 옥내 급수배관과 같은 간단한 배관의 관경 계산에 사용하는 방법으로 관경균등표와 동시 사용율을 적용하여 계산하는 약산법이다. 큰 관과 작은 관의 관경을 직각 D, d라 할 때 큰 관내에 해당하는 작은 관의 수 N은 다음과 같다. -----------------------------------------[20] 식 [20]에 의해 계산된 급수관의 균등표는 <표 9>와 같다. <표 9> 급수관의 균등표 나. 마찰 저항 선도에 의한 방법 이 방법은 급수배관 속에 흐르는 수량과 허용 마찰로 관경을 구하는 방법으로 다음 3단계를 거쳐서 관경을 계산한다. (1) 동시 사용 유수량 계산 (2) 허용 마찰 손실 수두 계산 (3) 관경 결정 (1) 동시 사용 유수량 계산 먼저 <표 11>에 의하여 기구급수부하단위를 산정한다. 그리고 <그림 11>을 이용하여 동시 사용 유수량을 계산한다. <표 11> 기구급수 부하단위 (2) 허용 마찰 손실 수두 계산 허용 마찰 손실 수두는 단위길이에 대한 수치(mmAq/m)로 다음과 같이 표시한다. R : 허용마찰 손실수두(mmAq/m) H₁ : 고가탱크에서 각층의 기구까지의 수직 높이(m) H₂ : 각층 급수기구의 최저 필요 압력에 해당하는 수두(m) l : 고가탱크에서 가장 먼거리에 있는 급수 기구까지의 거리(m) k : 직관에 대한 연결 부속품의 국부 저항비율(0.3∼0.4) (3) 관경 결정 동시 사용 유수량(ℓ/min)과 허용 마찰 손실 수두 R(mmAq/m)을 이용하여 <그림 12>관경을 구한다. 관내 유속이 클 경우 워터 해머링(water hammering) 의 원인이 되므로 유속이 2m/s 이하가 되도록 하는 것이 좋다. 이 그림은 Hazen & William식에 의한 것으로 유량 Q와 유속υ는 다음과 같이 나타낸다. υ : 유속(m/s) i : 동수구배(mmAq/m) Q : 유량(㎥/s) c : 유속계수 d : 관경(m) 5. 펌프(Pump) 가. 펌프의 종류 펌프는 외부에서 공급받는 동력으로 저수위 또는 저압력 상태에 있는 액체를 고수위 또는 고압력의 곳으로 보내는 기계이다. 펌프의 형식은 다양한 종류가 있으며 이것을 작동원에 따라 분류하면 <표 13>과 같이 터보형, 용적형, 특수형으로 대별된다. 터보형은 임펠러의 회전에 의한 반작용에 의해 액체에 운동에너지를 주고 이것을 압력으로 변환하는 것으로 원심력, 사류식, 축류식으로 세분된다. 대부분의 펌프수요는 터보형에 속한다. 용적형은 왕복식, 회전식, 압기식으로 세분되며, 용적형은 고속운전에 부적합하여 점차 터보형의 원심펌프로 대체되고 있는 설정이다. 그리고 특수형 펌프는 원리적으로 터보형 또는 용적형에도 속하지 않는 것이다. 1) 원심펌프(centrifugal pump) 원심 펌프는 와권실을 가지는 와권 펌프(volute pump)와 터빈(turbine)펌프로 분류되며 왕복 펌프에 비해 고속운전에 적합하고 양수량 조정이 쉬워 고양정 펌프로 많이 사용된다. 고양정을 얻는 방법으로는 임펠러(impeller)를 직렬로 장치하면 물은 각 임펠러를 차례차례 직렬로 통과하여 순차적으로 압력이 증가되어 고양정을 얻는다. 이 임펠러 수에 따라 단단, 2단, 3단 펌프라고 한다. 단단펌프는 임펠러 현상에 따라 편흡입형과 양흡입형으로 나누어지며 다단펌프 중에도 양흡입형의 임펠러를 갖는 것이 있다. 2) 왕복 펌프(reciprocating pump) 왕복 펌프는 실린더 속에서 피스톤(piston), 플런저(plunger) 또는 버킷 등을 왕복 운동시킴으로써 물을 빨아올려 송출하는 방식으로 피스톤펌프, 플런저펌프, 다이어프램펌프 등이 있다. 왕복 펌프의 이론상 양수량 Q(㎥/min)는 다음과 같다. Q = ALNEυ(㎥/min)---------------------------------------------- [24] A : 피스톤 또는 플런저의 유효단면적(㎥) L : 피스톤 또는 플런저의 스트로크(m) N ; 매분당 스트로크수 및 크랭크 회전수(회/min) Eυ : 용적 효율 나. 펌프의 흡상높이 펌프의 흡상작용은 진공에 의한 것으로 표준기압에서 이론적으로 10.33m이나 실제의 흡상높이는 6∼7m 정도에 불과하다 흡상높이는 대기의 압력, 유체의 온도에 따라 달라진다. 온도 기압에 따른 펌프의 흡상높이는 <표 14>와 같다. 다. 터빈 펌프의 특성 <그림 13>은 터빈 펌프의 성능 곡선(characteristic curve)으로서 양수량은 횡축에, 전양정, 효율·마력은 총축에 취하여 이들의 관계를 표시한 것이다. 곡선 ABCD는 양수관과 전양정과의 관계를 표시하고, A는 토출밸브를 꼭 막고 운전했을 경우, 즉 양수량이 0일 때의 양정을 표시하며, B는 최대 양정, C는 최대효율로 운전하고 있을 때의 양정을 가리키며 이것을 상용양정이라고 한다. 펌프는 C점 전후의 양정으로 사용할 때 가장 효율이 좋고, 이에 대응하는 양수량의 경우 효율곡선은 최대가 되며, 이보다 양수량이 증가하거나 감소하면 효율은 급격히 저하한다. 또한 상용양정 C보다 낮은 양정으로 펌프를 사용하면 양수량은 증가하고 펌프의 축마력도 증가한다. 즉, 동력을 과대하게 소비하는 것이 된다. 따라서 상용 양정보다 아주 낮은 양정으로 펌프를 사용하는 경우에는 항상 전류계에 주의해야 하며 전동기가 기준 전류를 초괴하게 되면 토출밸브를 막아 수량을 제한함으로써 전동기의 부하를 줄여야 한다. 동일한 펌프에 있어서 회전수를 바꿔 운전하면 회전수의 다소에 따라 양수량·양정·소요 마력이 크게 달라진다. 전동기의 수전 전압이 떨어졌거나 주파수가 감소했기 때문에 전동기의 회전수가 감소했을 경우 양수량은 펌프의 회전에 비례하여 감소하고 전양정은 회전수의 제곱에 비례하여 감소하며 축마력은 회전수의 3제곱에 비례하여 감소한다. 지금 회전수 N을 N'로 바꿀 경우 양수량 Q, 전양정 H, 축마력 P의 관계는 다음 식으로 나타낼 수 있다.

6.급수설비의 오염방지 수도물을 수원으로 하는 음료수 공급설비에 있어서는 급수권 등에 공급될 때까지 수수탱크, 고가탱크, 배관 등을 거치게 되므로 이곳에서 물이 오염되지 않도록 계획하여야 한다. 급수설비의 오염 원인은 다음과 같이 분류할 수 있다. 1) 저수탱크에 유해물질 침입에 의한 발생 2) 배수의 급수설비로의 역류 3) 크로스 커넥션(cross connection) 4) 배관의 부식 가. 저수탱크에 유해물질 침입에 따른 오염 방지 음료수 저장탱크에서의 오염방지대책은 다음과 같다. 1) 음료수 탱크에는 다른 목적의 물을 공급하지 않는다. 2) 음료수 탱크는 완전히 밀폐하고, 맨홀 뚜껑을 통하여 다른 물이나 먼지 등이 들어가지 않도록 한다. 3) 음료수 탱크 내에는 다른 목적의 배관을 하지 않는다. 4) 음료수 탱크에 부착된 오버플로(over flow)관은 철망들을 씌워 벌레 등의 침입을 막는다. 5) 음료수 탱크 내면은 위생상 지장이 없는 도료 또는 공법으로 처리한다. 6) 수수탱크 등에는 필요 이상 다량의 물이 저장되지 않도록 한다. 물은 오랜기간 동안 저장하면 잔류염소가 소비되어 부패하기 쉽다. 나. 배수의 역류 배수의 역류는 단수시 급수관내의 일시적 부압이 형성되거나 변기의 세정밸브에 진공방지기(vacuum breaker)가 달려 있지 않는 경우 일어나는 현상으로 역사이펀 작용(back siphon action)이 일어나지 않게 진공방지기를 설치하기도 하고 토수구 공간을 두기도 한다. 토수구 공간을 취할 수 없는 경우는 반드시 역류 방지기를 설치한다. 다. 크로스 커넥션(cross connection) 크로스 커넥션은 수도물과 수도물 이외의 물질이 혼입되어 오염시키는 것으로 이와 같은 현상은 백플로(back flow)·수수탱크·고가탱크 등을 통하여 일어난다. 백플로는 음료수 배관과 그 밖의 배관을 연결하였거나 또한 역사이펀 작용(back siphon action)에 의해 발생된다. <그림 15>는 크로스커넥션의 예를 나타낸 것이다. (a), (b), (c)의 경우는 연결관을 해체하므로 방지할 수 있다.

7. 급수배관 설계 시공상의 주의 사항 가. 배관의 구배 급수관은 수리, 기타 필요에 따라 관 속의 물을 완전히 배제할 수 있고 또 공기가 정체하지 않도록 일정한 구배를 주어 배관해야 한다. 그리고 배관의 맨 말단에는 배니 밸브(찌꺼기 제거 밸브)를 설치한다. 하향 배관법의 경우에는 수평 주관은 앞내림 구배로 하고 각층의 수평 주관은 앞올림 구배로 하며, 각 하향 수직관 최하부에는 배수 밸브를 설치한다. 또 배관은 최단 거리로 시공하고 굴곡을 적게 하며 마찰 손실이 최소가 되도록 시공한다. 배관현장의 형편상 ㄷ자형 배관이 되어 공기가 찰 우려가 있는 곳은 공기 빼기 밸브(air vent)를 설치한다. 나. 지수 밸브(stop valve) 수평 주관에서의 각 수직관의 분기점, 각층 수평관의 분기점, 집단 기구에의 분기점에는 반드시 슬루스 밸브 또는 글로브밸브 등의 지수 밸브를 설치하여 국부적 단수로 급수 계통의 수량·수압을 조정할 수 있도록 한다. 그리고 기타 기계·기구의 부착 장소 또는 배관의 요소마다 50mm이하의 소구경에는 유니언을, 큰 구경에서는 플랜지를 부착하여 후일의 수리·대체·증설 등을 용이하게 하는 것이 바람직하다. 다. 수격작용(water hammering) 수격 작용은 플러시 밸브나 기타 수전류를 급격히 열고 닫을 때 일어나며 이때 생기는 수격 작용의 수압은 수류를 m/sec로 표시한 14배 정도가 된다. 수격작용을 방지하기 위해서는 기구류 가까이에 공기실(air chamber)을 설치함으로써 완화할 수 있다. 공기실을 설치하면<그림 18>의 (b)와 같이 공기가 압축되더라도 공기는 압축성이 있으므로 이 이상 압력을 흡수하고 탄성에 광음이나 충격을 방지할 수 있다. 이때 공기실의 공기는 물에 흡수되거나 밖으로 새어나가 감소되므로 보충할 필요가 있다. 라. 바닥 또는 벽의 관통 배관 바닥이나 벽을 관통하는 배관의 경우에는 콘크리트를 칠 때 미리 철판으로 만든 슬리브(sleeve)를 넣고 이 슬리브 속으로 관을 통과시켜 배관을 한다. 이렇게 하면 후일 관을 교체하거나 수리할 경우 편리할 뿐 아니라 관의 신축에도 무리가 생기지 않는다. 마. 방식피복 강관은 특히 나사를 낸 부분이 부식되기 쉬우므로 그 부위에 내산도료를 칠하고 변소·욕실·주방·화학공장·화학 실험실 등 산성수가 흐르는 바닥의 신더 콘크리트(cinder concrete) 속에 매설하는 관이나 지중 매설관에는 아스팔트 주트(asphalt jute)를 감아서 매설한다. 납관이나 특히 납땜 이음 부분은 알칼리성에 쉽게 침식되므로 콘크리트 속에 매설하는 배관은 내알칼리성 도장을 하고 그 위에 아스팔트 주트를 감는 등 방식 피복을 철저히 해야 한다. 피복관에는 틈막이를 한 후 보통 페인트를 2회, 피복이 안된 관에는 2∼3회 정도 칠한다. 바. 방동·방로피복 여름철에 습기가 많고 실온이 높으면 배관 속을 온도가 낮은 물이 흐를 때 관 외벽에 공기 중의 습기가 결로하여 건물의 천장이나 벽에 얼룩이 생기므로 방로 피복을 해야 한다. 또 겨울철에 관 속의 물이 얼어 관이나 이음쇠 등이 파열하는 경우가 있으므로 관의 외부를 보온재로 피복해야 한다. 방로·방동을 위한 보온 피복재로서는 펠트(felt)·아스베스토스(asbestos)·마스네시아(magnesia)등이 사용된다. 시공법은 우선 관 외벽을 방수지로 감고, 관경 15mm∼50mm 정도일 때는 두께 20∼25mm 관경 50∼150mm 정도일 때는 두께 25∼30mm 정도로 보온재를 단단히 감고 그 위에 다시 비닐 테이프 등으로 단단히 감은 다음 동선으로 군데 군데 동여 맨다. 사. 수압 시험 배관 공사가 끝난 후 접합부 및 기타 부분에서의 누수의 유무, 수압에 견디느냐의 여부 등을 시험한다. 이 시험은 방로·방동 등의 피복을 하기 전, 지하 매설관에 있어서는 흙을 덮기 전에 배관 말단의 개구부를 플러그나 캡으로 막고 수압 테스트 펌프로 가압하여 실시한다. 공공 수도 직결관의 경우에는 17.5kg/㎠, 탱크 및 급수관의 경우에는 10.5kg/㎠의 수압으로 실험한다.

 

1. 개 요 2. 급수량과 필요 인력 3. 급수 방식 4. 급수 배관의 관경 결정법 5. 펌 프(Pump) 6. 급수설비의 오염방지 7. 급수배관 설계 시공상의 주의 사항

1. 개요 급수설비는 건물의 각종 위생기구에서 필요한 물을 공급하기 위한 기기와 장치를 말한다. 급수설비는 ① 급수기구가 충분한 기능을 발휘할 수 있는 수량의 공급, ② 사용목적에 알맞은 수압유지, ③ 항상 위생적으로 안전한 물의 공급 등이 요구된다. 최근에는 수자원의 부족과 자원의 효율적 이용 측면에서 선진 외국에서는 상수계통의 배수를 재이용 처리하여 잡용수(中水)로 사용하는 예가 늘고 있다. 건물의 상수와 잡용수 이용 계통을 보면 다음과 같다. ○ 상수 - 음료, 취사, 세탁, 세면, 목욕, 수영장 용수, 공기조화 설비 용수, 소화용수, 세차용수 등 ○ 잡용수 - 변기 세정, 살수, 청소, 분수용수, 소화용수, 세차용수 등 중수는 상수와 하수의 중간을 칭하는 것으로 중수원으로는 건물의 배수처리수, 빗물, 우물물, 하천수, 호소수 등이 이용되고 있다. <그림 1>은 상수와 중수 2계통의 급수장치 예를 나타낸 것으로 중수원은 빗물과 건물의 잡배수로 하고 있는 경우이다.

우리나라의 경우 중수도가 아직 개발되지 않고 있어 이에 대한 수질기준이 마련되지 않고 있으나 일본의 중수(재이용수)의 수질기준은 <표 2>와 같다. <표2>중수(재이용수)의 수질기준 처리방식 생물처리 막 처 리 항 목 산소요구량 BOD 20㎎/ℓ이하 COD 30㎎/ℓ 대장균 군수 PH 취기.외관 10개/㎖ 이하 5.8 ~ 8.6 불쾌하지 않아야 함

그리고 급수 설비에서는 잡용수 이용계획 뿐만 아니라 절수대책과 위생적으로 안전한 물을 공급하기 위한 적수 현상에 의한 수질 악화를 충분히 고려하여야 할 것이다.

2. 급수량과 필요 압력 가. 급수량 산정 급수 설비의 용량 산정이나 관경을 결정하는 데 있어서 가장 중요한 것은 우선 건물에서 필요한 예상 급수량을 추정하는 일이다.

급수량을 추정하는 방법은 급수 기구의 종류와 갯수 및 급수기구 단위를 기초로 하는 것과 사용인원수에 의한 것으로 분류할 수 있다. 급수 설비의 기본 설계에서는 후자에 의한 방법이 급수량을 쉽게 추정할 수가 있다. <그림 2>는 건물 내에서 물이 어떤 상태로 사용되는가를 분석한 사용수량의 시간 변화도이다. 급수설계에서 중요한 사항은 시간평균 예상 급수량(Qh), 시간 최대 예상 급수량(Qm), 순간 최대 예상급수량(Qp) 등을 들 수 있다. 이것을 일반식으로 표시하면 다음과 같다. Qh = Qd/T (ℓ/h)-------------------------------[1] Qm = (1.5~2.0)Qh(ℓ/h)-------------------------[2] Qp = (3~4)Qh/60(ℓ/min)--------------------[3]

<표 3>은 인원수에 의한 표준 급수량을 나타낸 것으로 급수 설계시에는 건물의 특성에 따라 냉각수 기타 잡용수 등을 충분히 검토하여 예상 급수량을 산정하여야 한다. 특히 냉방설비가 된 건물에서는 그 수량을 더해야 하는데 냉동기 냉각수는 약 13ℓ/min USRt(냉각탑을 사용하는 경우 보급수는 냉동기 냉각수의 2%인 0.26ℓ/min USRt)를 가산한다. 그리고 음료수의 잡용수를 병용할 경우 그 비율은 <표 4>와 같다. <표 4>음료수와 잡용수의 사용비율 건물의 종류 음료수(%) 잡용수(%) 주택.사무소 호텔.병원 학교 백화점 30~40 60~70 40~50 55~70 60~70 30~40 50~60 30~45 주)1.음료수-세면기,욕실,주방,세탁,용수등 2.잡용수-청소,살수,변기세정,보일러용수,소화용수 등

<표5>각종건물에 있어서의 위생 기구 1개당 1일 사용수량(ℓ/d) 건물별 위생기구 사무실 건물 학교 병원 아파트 공장 회관.은행 극장.영화관 대변기(세정밸브) 대변기(세정탱크) 소변기(세정밸브) 소변기(세정탱크) 수세기 세면기 싱크 욕조 청소용싱크 900 1200 400 400 240 960 1200 - 510 600 800 240 240 140 900 720 - 440 750 1000 480 480 180 400 600 - 6100 200 240 150 150 120 200 550 760 270 750 1000 420 420 - - - - - 600 800 320 320 160 640 960 - 440 750 1000 480 480 480 300 3200 - -

나. 급수기구 건물내의 각종 급수기구는 그 기능과 사용목적에 따라 항상 일정한 압력을 필요로 한다. 급수 압력이 필요 이상 높 은 경우 워터 해머링(water hammering)과 같은 소음·진동이 일어나며, 그 결과 수전의 패킹이나 와셔 등의 손상이 커지고 누수가 우려된다. 또 기구의 최저 필요 압력이 유지되지 않을 경우 그 기능이 충분히 발휘될 수가 없다. <표 6>은 기구의 최저 필요 압력을 나타낸다. 일반적으로 건물의 최고 압력은 용도에 따라 다르나 보통 3∼5kg/㎠ 정도가 되도록 하는 것이 바람직하다. 급수 기구별 최고 압력은 세정 밸브 4.0kg/㎠, 보통 밸브 5.0kg/㎠ 이상이 되지 않도록 하는 것이 좋으며, 실수전은 최저 2kg/㎠가 바람직하다.

기구명 필요압력(kg/㎠) 세정밸브 보통밸브 자동밸브 샤워 순간온수기(대) 순간온수기(중) 순간온수기(소) 0.7(최저)표준1.0 0.3표준1.0 0.7 0.7 0.5 0.4 0.1(저압용)

3. 급수 방식 건물 내의 급수 방식에는 수도 직결 방식, 고가탱크 방식(옥상탱크), 압력탱크 방식, 탱크가 없는 부스터방식(tankless booster)이 있으며 <표 7>은 각 급수 방식의 특징을 비교한 것이 다. <표 7>급수 방식의 비교 급수방식 수도직결방식 고가탱크방식 압력탱크방식 탱크가 없는 부스터방식 조건 수질오염의 가능성 급수압력의 변동 단수시 급수 정전시 급수 기계실의 면적 옥상탱크 면적 설비비 운전비 에너지 절약 1 수도본관 압력에 따라 변화 급수불가능 급수가능 불필요 불필요 1 1 1 4 일정 물받이 탱크와 고가탱크 내 물을 이용할 수 있음 고가탱크 물을 이용할 수 있음 1 필요 3 2 2 3 변동이 큼 물받이 탱크물을 이용할수 있음 압력탱크내의 물중 압력범위내에서 이용할수 있음 3 불필요 2 3 3 2 펌프의 가동과 정지시 변동이 있음 압력탱크와 같음 급수불가능 2 불필요 3 3 4 주)1,2,3,4로 표시되어 있는 것은 숫자가 작을수록 유리함을 나타낸다. 가. 수도 직결 방식 일반적으로 도로에 매설되어 있는 수도 본관에서 급수 인입관을 분기하고 부지내에서 건물 내의 필요한 장소에 급수하는 방식으로서 주택과 같은 소규모 건물에 많이 이용된다. 이 방식에서 수도 본관에 필요한 최저 수압은 다음식으로 계산한다. P≥ P₁+ P₂ + h/10---------------------------------------[4] P : 수도본관의 최저필요 압력(㎏/㎠) P₁:기구별 소요 압력(㎏/㎠) P₂: 마찰손실 수두(㎏/㎠) h : 수도본관에서 최고층 급수기구까지의 높이(m) 나. 고가 탱크 방식(옥상탱크) 우물물이나 수돗물을 수수탱크(receiving tank)에 저장한 후 이것을 양수 펌프에 의해 건물 옥상이나 높은 곳에 설치한 탱크로 양수하여, 그 수위를 이용하여 탱크에서 밑으로 세운 급 수관을 통하여 급수하는 방식이다. 고가 탱크의 설치 높이는 다음 식으로 구한다. H ≥ H₁+ H₂+ h------------------------------------------[5] H : 고가탱크의 높이(m) H₁: 최고층의 급수전 또는 기구에서의 소요압력에 해당하는 높이(m) H₂: 고가탱크에서 최고층의 급수전 또는 기구에 이르는 사이의 마찰손실 수두에 해당하는 높이(m) h : 지반에서 최고층 또는 기구까지의 높이(m) 1) 고가 탱크 용량 고가 탱크의 용량은 다음과 같이 구한다. Vh = Qm = Qh(1.5∼2.0시간)(ℓ)-------------------------- [6] Vh : 고가탱크 용량(ℓ) Qm : 시간 최대 예상급수량(ℓ/h) Qh : 시간 평균 예상급수량(ℓ/h) 고가 탱크에서 탱크의 용량은 급수 펌프의 양수량과 상호관계를 갖고 있으며 이들 관계식은 다음과 같이 나타낸다 Vｈ ≥ (Qｐ-Qr) t₁+ Qr*t₂------------------------------[7] Qｐ : 순간 최대 예상급수량(ℓ/min) Qr : 양수펌프의 양수량(ℓ/min, Qm 정도) t₁: 순간 최대 예상급수량의 계속시간(min, 15min 정도) 2) 양수펌프 크기의 결정 양수펌프의 양수량. 양정. 구경. 동력은 각각 다음식으로 구한다. 양수량 Q=Qh * (3∼4시간)/60(ℓ/min)------------------------[8] 양정 H = Hｓ + Hｄ + Hｆ + υ²/2ｇ=Hａ + Hｆ + υ²/2ｇ(m)----[9] Hｓ: 흡입양정(m) Hｄ : 토출양정(m) Hｆ : 마찰손실수두(m) υ²/2ｇ: 토출구의 속도 수두(m) Hａ : 실양정(m)

다. 압력 탱크 방식 수도 본관으로 부터의 인입관 등에 의해 일단 물받이 탱크에 저수한 다음 급수 펌프로 압력 탱크에 보내면 압력 탱크에서 공기를 압축 가압하여 그 압력에 의해 물을 필요한 장소에 급수하는 방식이다. 그러므로 조작상 최고·최저의 압력차가 크므로 급수압이 일정하지 않으나 탱크의 설치 위치의 제한을 받지 않고 특히 국부적으로 고압을 필요로 하는 경우에 채택된다 이 급수 방식에서 압력 탱크의 필요 최저 압력과 허용 최고 압력은 다음과 같은 식으로 구한다. 필요 최저 압력 P1 = P1 + P2 +P3(kg/㎠)------------------------- [13] P1 : 압력 탱크의 최고층 수전의 높이에 해당하는 수압(kg/㎠) P2 : 기구별 최저 필요 압력(kg/㎠) P3 :관내 마찰 손실 압력(kg/㎠) 허용 최고 압력 PⅡ = PⅠ＋ (0.7∼1.4kg/㎠) --- -----------------[14]

압력탱크에서 물 및 공기의 비율과 압력관계는 <그림 8>에서와 같이 탱크의 내용적 Vo, V₁,V₂일때의 공기의 압력을 Po, P₁,P₂라고 하면 보일에 법칙에 의하여 다음 식이 성립된다. PoVo = P₁(Vo - V₁) = P₂(Vo - V₂)------------------[15] Vo = V₁- V₂/Po(1/P₂- 1/P₁)------------------------[16] 식[15]에서 유효수량 V₃를 구하면 다음과 같다. V₃= (1-P₂/P₁)(Vo-V₂)-----------------------------[17] ◑압력탱크의 설계 압력탱크의 용적 Vo = V₃/A-B(ℓ)-----------------------[18] V₃: 유효저수량(ℓ) = 시간 최대 예상 급수량(ℓ/h)×20/60 A : 탱크의 최고압력(PⅡ)일 때의 탱크내의 수량비(%) B : 탱크의 최저압력(PⅠ)일 때의 탱크내의 수량비(%) 양수 펌프의 저수량 Q = (시간 최대 예상급수량)×2 펌프의 전 양정 H = (10PⅡ + 흡입양정)×1.2--------------[19] 압력 탱크 설계 δ = PⅡ·d/2t δ : 허용응력(연강판 450㎏/㎠) PⅡ: 최대 내압력(㎏/㎠) d : 탱크의 내경(㎝) t : 강판의 두께(㎝) <표 8> 압력 탱크내의 수랼 비율(%) <표 8>은 압력 탱크내의 수량비를 나타낸 것이다. 예를 들면 탱크내 초압이 1.0kg/㎠일 때 AFN을 공급하여 종압이 3.5kg/㎠가 되었으면 탱크 내의 수량비는 55.2%가 된다. 압력탱크의 유효용량은 통상시간 최대 예상급수량의 4∼10분간 양으로 한다. 라. 탱크가 없는 부스터 방식 수도 본관으로 부터 물을 일단 물받이 탱크에 저수한 후 급수 펌프만으로 건물내에 급수하는 방식으로 구미등지에 많이 보급된 방식이다. 이 방식은 정속방식과 변속방식이 있다. 정속방식은 여러대의 펌프를 병렬로 설치하고 1대의 펌프를 항상 가동시켜 토출관의 압력 변화를 감지했을 때 다른 펌프를 시동 또는 정지시키는 방식이다. 변속방식은 정속전동기와 변속장치를 조합하거나 또는 변속전동기를 사용하여 토출관의 압력 변화를 감지하고 펌프의 회전수를 변화시킴으로써 양수량을 조절하는 방식이다. 마. 초고층 건물의 급수방식 고층 건물에 있어서는 최상층과 최하층의 수압차가 일정치 않아 물을 사용하기가 곤란하다. 과대한 수압은 워터 해머링(water hammering)을 동반하고 그 결과 소음이나 진동이 일어나 건물내의 공해 요인이 되기도 한다. 그러므로 급수계통을 건물의 상하층으로 구분하여 급수압이 고르게 될 수 있도록 급수조닝(zoning)을 할 필요가 있다. 대개 급수 압력에 대한 조닝은 4∼5kg/㎠ 정도 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 조닝 방식에는 층별식, 중계식, 압력 탱크 방식등이있다. <그림 10>은 초고층 건물의 급수배관도를 나타낸 것이다.

4. 급수배관의 관경 결정법 급수 배관의 관경 결정방법에는 기구 연결관의 관경에 의한 방법, 균등표에 의한 방법, 마찰 저항선도에 의한 방법 등이 있으며 여기서는 후자의 2가지 방법에 대하여 설명하기로 한다. 가. 균등표에 의한 약산법 이것은 옥내 급수배관과 같은 간단한 배관의 관경 계산에 사용하는 방법으로 관경균등표와 동시 사용율을 적용하여 계산하는 약산법이다. 큰 관과 작은 관의 관경을 직각 D, d라 할 때 큰 관내에 해당하는 작은 관의 수 N은 다음과 같다. -----------------------------------------[20] 식 [20]에 의해 계산된 급수관의 균등표는 <표 9>와 같다. <표 9> 급수관의 균등표 나. 마찰 저항 선도에 의한 방법 이 방법은 급수배관 속에 흐르는 수량과 허용 마찰로 관경을 구하는 방법으로 다음 3단계를 거쳐서 관경을 계산한다. (1) 동시 사용 유수량 계산 (2) 허용 마찰 손실 수두 계산 (3) 관경 결정 (1) 동시 사용 유수량 계산 먼저 <표 11>에 의하여 기구급수부하단위를 산정한다. 그리고 <그림 11>을 이용하여 동시 사용 유수량을 계산한다. <표 11> 기구급수 부하단위 (2) 허용 마찰 손실 수두 계산 허용 마찰 손실 수두는 단위길이에 대한 수치(mmAq/m)로 다음과 같이 표시한다. R : 허용마찰 손실수두(mmAq/m) H₁ : 고가탱크에서 각층의 기구까지의 수직 높이(m) H₂ : 각층 급수기구의 최저 필요 압력에 해당하는 수두(m) l : 고가탱크에서 가장 먼거리에 있는 급수 기구까지의 거리(m) k : 직관에 대한 연결 부속품의 국부 저항비율(0.3∼0.4) (3) 관경 결정 동시 사용 유수량(ℓ/min)과 허용 마찰 손실 수두 R(mmAq/m)을 이용하여 <그림 12>관경을 구한다. 관내 유속이 클 경우 워터 해머링(water hammering) 의 원인이 되므로 유속이 2m/s 이하가 되도록 하는 것이 좋다. 이 그림은 Hazen & William식에 의한 것으로 유량 Q와 유속υ는 다음과 같이 나타낸다. υ : 유속(m/s) i : 동수구배(mmAq/m) Q : 유량(㎥/s) c : 유속계수 d : 관경(m) 5. 펌프(Pump) 가. 펌프의 종류 펌프는 외부에서 공급받는 동력으로 저수위 또는 저압력 상태에 있는 액체를 고수위 또는 고압력의 곳으로 보내는 기계이다. 펌프의 형식은 다양한 종류가 있으며 이것을 작동원에 따라 분류하면 <표 13>과 같이 터보형, 용적형, 특수형으로 대별된다. 터보형은 임펠러의 회전에 의한 반작용에 의해 액체에 운동에너지를 주고 이것을 압력으로 변환하는 것으로 원심력, 사류식, 축류식으로 세분된다. 대부분의 펌프수요는 터보형에 속한다. 용적형은 왕복식, 회전식, 압기식으로 세분되며, 용적형은 고속운전에 부적합하여 점차 터보형의 원심펌프로 대체되고 있는 설정이다. 그리고 특수형 펌프는 원리적으로 터보형 또는 용적형에도 속하지 않는 것이다. 1) 원심펌프(centrifugal pump) 원심 펌프는 와권실을 가지는 와권 펌프(volute pump)와 터빈(turbine)펌프로 분류되며 왕복 펌프에 비해 고속운전에 적합하고 양수량 조정이 쉬워 고양정 펌프로 많이 사용된다. 고양정을 얻는 방법으로는 임펠러(impeller)를 직렬로 장치하면 물은 각 임펠러를 차례차례 직렬로 통과하여 순차적으로 압력이 증가되어 고양정을 얻는다. 이 임펠러 수에 따라 단단, 2단, 3단 펌프라고 한다. 단단펌프는 임펠러 현상에 따라 편흡입형과 양흡입형으로 나누어지며 다단펌프 중에도 양흡입형의 임펠러를 갖는 것이 있다. 2) 왕복 펌프(reciprocating pump) 왕복 펌프는 실린더 속에서 피스톤(piston), 플런저(plunger) 또는 버킷 등을 왕복 운동시킴으로써 물을 빨아올려 송출하는 방식으로 피스톤펌프, 플런저펌프, 다이어프램펌프 등이 있다. 왕복 펌프의 이론상 양수량 Q(㎥/min)는 다음과 같다. Q = ALNEυ(㎥/min)---------------------------------------------- [24] A : 피스톤 또는 플런저의 유효단면적(㎥) L : 피스톤 또는 플런저의 스트로크(m) N ; 매분당 스트로크수 및 크랭크 회전수(회/min) Eυ : 용적 효율 나. 펌프의 흡상높이 펌프의 흡상작용은 진공에 의한 것으로 표준기압에서 이론적으로 10.33m이나 실제의 흡상높이는 6∼7m 정도에 불과하다 흡상높이는 대기의 압력, 유체의 온도에 따라 달라진다. 온도 기압에 따른 펌프의 흡상높이는 <표 14>와 같다. 다. 터빈 펌프의 특성 <그림 13>은 터빈 펌프의 성능 곡선(characteristic curve)으로서 양수량은 횡축에, 전양정, 효율·마력은 총축에 취하여 이들의 관계를 표시한 것이다. 곡선 ABCD는 양수관과 전양정과의 관계를 표시하고, A는 토출밸브를 꼭 막고 운전했을 경우, 즉 양수량이 0일 때의 양정을 표시하며, B는 최대 양정, C는 최대효율로 운전하고 있을 때의 양정을 가리키며 이것을 상용양정이라고 한다. 펌프는 C점 전후의 양정으로 사용할 때 가장 효율이 좋고, 이에 대응하는 양수량의 경우 효율곡선은 최대가 되며, 이보다 양수량이 증가하거나 감소하면 효율은 급격히 저하한다. 또한 상용양정 C보다 낮은 양정으로 펌프를 사용하면 양수량은 증가하고 펌프의 축마력도 증가한다. 즉, 동력을 과대하게 소비하는 것이 된다. 따라서 상용 양정보다 아주 낮은 양정으로 펌프를 사용하는 경우에는 항상 전류계에 주의해야 하며 전동기가 기준 전류를 초괴하게 되면 토출밸브를 막아 수량을 제한함으로써 전동기의 부하를 줄여야 한다. 동일한 펌프에 있어서 회전수를 바꿔 운전하면 회전수의 다소에 따라 양수량·양정·소요 마력이 크게 달라진다. 전동기의 수전 전압이 떨어졌거나 주파수가 감소했기 때문에 전동기의 회전수가 감소했을 경우 양수량은 펌프의 회전에 비례하여 감소하고 전양정은 회전수의 제곱에 비례하여 감소하며 축마력은 회전수의 3제곱에 비례하여 감소한다. 지금 회전수 N을 N'로 바꿀 경우 양수량 Q, 전양정 H, 축마력 P의 관계는 다음 식으로 나타낼 수 있다.

6.급수설비의 오염방지 수도물을 수원으로 하는 음료수 공급설비에 있어서는 급수권 등에 공급될 때까지 수수탱크, 고가탱크, 배관 등을 거치게 되므로 이곳에서 물이 오염되지 않도록 계획하여야 한다. 급수설비의 오염 원인은 다음과 같이 분류할 수 있다. 1) 저수탱크에 유해물질 침입에 의한 발생 2) 배수의 급수설비로의 역류 3) 크로스 커넥션(cross connection) 4) 배관의 부식 가. 저수탱크에 유해물질 침입에 따른 오염 방지 음료수 저장탱크에서의 오염방지대책은 다음과 같다. 1) 음료수 탱크에는 다른 목적의 물을 공급하지 않는다. 2) 음료수 탱크는 완전히 밀폐하고, 맨홀 뚜껑을 통하여 다른 물이나 먼지 등이 들어가지 않도록 한다. 3) 음료수 탱크 내에는 다른 목적의 배관을 하지 않는다. 4) 음료수 탱크에 부착된 오버플로(over flow)관은 철망들을 씌워 벌레 등의 침입을 막는다. 5) 음료수 탱크 내면은 위생상 지장이 없는 도료 또는 공법으로 처리한다. 6) 수수탱크 등에는 필요 이상 다량의 물이 저장되지 않도록 한다. 물은 오랜기간 동안 저장하면 잔류염소가 소비되어 부패하기 쉽다. 나. 배수의 역류 배수의 역류는 단수시 급수관내의 일시적 부압이 형성되거나 변기의 세정밸브에 진공방지기(vacuum breaker)가 달려 있지 않는 경우 일어나는 현상으로 역사이펀 작용(back siphon action)이 일어나지 않게 진공방지기를 설치하기도 하고 토수구 공간을 두기도 한다. 토수구 공간을 취할 수 없는 경우는 반드시 역류 방지기를 설치한다. 다. 크로스 커넥션(cross connection) 크로스 커넥션은 수도물과 수도물 이외의 물질이 혼입되어 오염시키는 것으로 이와 같은 현상은 백플로(back flow)·수수탱크·고가탱크 등을 통하여 일어난다. 백플로는 음료수 배관과 그 밖의 배관을 연결하였거나 또한 역사이펀 작용(back siphon action)에 의해 발생된다. <그림 15>는 크로스커넥션의 예를 나타낸 것이다. (a), (b), (c)의 경우는 연결관을 해체하므로 방지할 수 있다.

7. 급수배관 설계 시공상의 주의 사항   가. 배관의 구배 급수관은 수리, 기타 필요에 따라 관 속의 물을 완전히 배제할 수 있고 또 공기가 정체하지 않도록 일정한 구배를 주어 배관해야 한다. 그리고 배관의 맨 말단에는 배니 밸브(찌꺼기 제거 밸브)를 설치한다. 하향 배관법의 경우에는 수평 주관은 앞내림 구배로 하고 각층의 수평 주관은 앞올림 구배로 하며, 각 하향 수직관 최하부에는 배수 밸브를 설치한다. 또 배관은 최단 거리로 시공하고 굴곡을 적게 하며 마찰 손실이 최소가 되도록 시공한다. 배관현장의 형편상 ㄷ자형 배관이 되어 공기가 찰 우려가 있는 곳은 공기 빼기 밸브(air vent)를 설치한다. 나. 지수 밸브(stop valve) 수평 주관에서의 각 수직관의 분기점, 각층 수평관의 분기점, 집단 기구에의 분기점에는 반드시 슬루스 밸브 또는 글로브밸브 등의 지수 밸브를 설치하여 국부적 단수로 급수 계통의 수량·수압을 조정할 수 있도록 한다. 그리고 기타 기계·기구의 부착 장소 또는 배관의 요소마다 50mm이하의 소구경에는 유니언을, 큰 구경에서는 플랜지를 부착하여 후일의 수리·대체·증설 등을 용이하게 하는 것이 바람직하다.   다. 수격작용(water hammering) 수격 작용은 플러시 밸브나 기타 수전류를 급격히 열고 닫을 때 일어나며 이때 생기는 수격 작용의 수압은 수류를 m/sec로 표시한 14배 정도가 된다. 수격작용을 방지하기 위해서는 기구류 가까이에 공기실(air chamber)을 설치함으로써 완화할 수 있다. 공기실을 설치하면<그림 18>의 (b)와 같이 공기가 압축되더라도 공기는 압축성이 있으므로 이 이상 압력을 흡수하고 탄성에 광음이나 충격을 방지할 수 있다. 이때 공기실의 공기는 물에 흡수되거나 밖으로 새어나가 감소되므로 보충할 필요가 있다. 라. 바닥 또는 벽의 관통 배관 바닥이나 벽을 관통하는 배관의 경우에는 콘크리트를 칠 때 미리 철판으로 만든 슬리브(sleeve)를 넣고 이 슬리브 속으로 관을 통과시켜 배관을 한다. 이렇게 하면 후일 관을 교체하거나 수리할 경우 편리할 뿐 아니라 관의 신축에도 무리가 생기지 않는다.   마. 방식피복 강관은 특히 나사를 낸 부분이 부식되기 쉬우므로 그 부위에 내산도료를 칠하고 변소·욕실·주방·화학공장·화학 실험실 등 산성수가 흐르는 바닥의 신더 콘크리트(cinder concrete) 속에 매설하는 관이나 지중 매설관에는 아스팔트 주트(asphalt jute)를 감아서 매설한다. 납관이나 특히 납땜 이음 부분은 알칼리성에 쉽게 침식되므로 콘크리트 속에 매설하는 배관은 내알칼리성 도장을 하고 그 위에 아스팔트 주트를 감는 등 방식 피복을 철저히 해야 한다. 피복관에는 틈막이를 한 후 보통 페인트를 2회, 피복이 안된 관에는 2∼3회 정도 칠한다.   바. 방동·방로피복 여름철에 습기가 많고 실온이 높으면 배관 속을 온도가 낮은 물이 흐를 때 관 외벽에 공기 중의 습기가 결로하여 건물의 천장이나 벽에 얼룩이 생기므로 방로 피복을 해야 한다. 또 겨울철에 관 속의 물이 얼어 관이나 이음쇠 등이 파열하는 경우가 있으므로 관의 외부를 보온재로 피복해야 한다. 방로·방동을 위한 보온 피복재로서는 펠트(felt)·아스베스토스(asbestos)·마스네시아(magnesia)등이 사용된다. 시공법은 우선 관 외벽을 방수지로 감고, 관경 15mm∼50mm 정도일 때는 두께 20∼25mm 관경 50∼150mm 정도일 때는 두께 25∼30mm 정도로 보온재를 단단히 감고 그 위에 다시 비닐 테이프 등으로 단단히 감은 다음 동선으로 군데 군데 동여 맨다.   사. 수압 시험 배관 공사가 끝난 후 접합부 및 기타 부분에서의 누수의 유무, 수압에 견디느냐의 여부 등을 시험한다. 이 시험은 방로·방동 등의 피복을 하기 전, 지하 매설관에 있어서는 흙을 덮기 전에 배관 말단의 개구부를 플러그나 캡으로 막고 수압 테스트 펌프로 가압하여 실시한다. 공공 수도 직결관의 경우에는 17.5kg/㎠, 탱크 및 급수관의 경우에는 10.5kg/㎠의 수압으로 실험한다. [출처] 급수설비 일반자료