6월19~20일까지 용평리조트에서 개최된 대한설비공학회 하계학술발표대회 위생부문위원회 특별세션에서는 △CFD 해석을 통한 배수관에서의 압력변화(김진호 수원과기대) △공동주택 급수, 급탕 사용량 및 패턴에 관한 연구(오병길 대림대) △급배수계통 수질모니터링 장치를 활용한 염소주입 정밀제어 연구(이성락 서울시 영등포정수센터) △건물 냉난방배관의 역류방지 필요성과 해결책(김현수 장한기술) △안전한 음용수 보호 및 보존을 위한 역류방지밸브 종류(이문희 와츠 상무) 등 주제발표가 진행됐다.
김진호 수원과기대 학생은 ‘CFD 해석을 통한 배수관에서의 압력변화’를 발표했다.
현재 공동주택, 호텔 및 빌딩 등의 우수, 오수 및 배수배관으로 대부분 캠조임식 이음관이 사용되고 있다. 캠 조임식 이음관은 우수배관 사용 시 최하층의 수직주관과 수평주관 연결 시 이음관이 분리되는 현상이 발생한 사례가 있어 별도의 가대 등을 설치해 이를 예방하거나 우수배관에는 적용을 기피하고 있다.
최근 PPI 평화는 5.0 kgf/cm²의 수압에서 별도의 가대나 이탈방지장치 없이 사용할 수 있는 압력용 원터치 DH배관 개발을 성공했다. 압력용 원터티 DH 배관은 캡과 고무링 분리없이 파이프를 이음관에 바로 삽입하는 원터치 방식을 적용하는 등 시공성을 획기적으로 향상시켰다. 이에 따라 PVC 배관 내를 흐르는 우수의 낙하압력을 가정한 CFD 해석모델을 세워 낙하 시 압력변화에 대해 분석했다.
입구에서 60%의 충수율로 2m/s의 속도로 물이 내려가기 때문에 0.0초부터 2.0초까지 0.2초 간격으로 해를 구한 결과 초기 입구에서 출발한 물은 약 1초 후 엘보 근처에, 2초후 출구 근처에 도달했다. 이는 초기 속도가 2.0m/s이나 중력에 의해 가속됐기 때문이다.
입구에서의 충수율이 40%인 경우 물이 흐르기 시작한 후 약 0.8초 후 물이 엘보근처에 다다르면서 엘보의 주 응력이 상승, 0.9초 후 최고점(10.42kgf/cm²)에 도달한 후 서서히 감쇄됐다.
충수율이 60%인 경우 물이 흐르기 시작한 후 약 0.7초 후에 물이 엘보 근처에 도달하면서 엘보의 주응력이 상승, 0.856초 후에 최초의 최고점(1.31kgf/cm²)에 도달한 후 주기적으로 증가/감소를 반복했다. 1.756초 후 최고점(3.09kgf/cm²)에 도달하고 이후 지속적으로 증가/감소를 반복한다. 주 응력의 변화는 결국 5kgf/cm²의 압력에서 탈락하지 않을 것임을 나타낸다고 볼 수 있다.
오병길 대림대 학생은 ‘공동주택 급수, 급탕 사용량 및 패턴에 관한 연구’를 발표했다.
제로에너지 건축물이 의무화되고 공동주택에서는 에너지절약을 위해 단열, 기밀 성능향상, 신재생에너지 및 고효율 기자재들이 적용되고 있다. 새로운 기술적용으로 인해 건축물의 난방 및 냉방 에너지소비량은 점차 줄고 있으나 급탕에 사용되는 부하는 크게 줄어들지 않고 있으며 전체 사용에너지에 따른 급탕부하 비중은 커지고 있는 상황이다.
이에 따라 공동주택에서 보다 정확한 급탕 사용량 및 소비패턴을 알아야 신재생에너지 및 고효율장비를 합리적으로 설계에 적용해 에너지절약에 기여할 수 있기 때문에 급탕사용량에 대해 검토했다.
이번 연구에서는 경기도 남부지역의 공동주택을 대상으로 공동주택의 연중 급수, 급탕사용량을 분석을 통해 합리적인 기계 설계에 활용될 수 있도록 사용량과 사용패턴을 확인했다. 급수사용량이 최대인 8원과 최소인 1월, 급탕사용량이 최대인 1월과 최소인 8월의 사용 피크시간에 따른 세대 급수·급탕사용량을 통해 합리적인 설비설계 및 고효율장비 설치, 에너지시뮬레이션을 위한 자료로 활용될 것으로 분석된다.
연구결과에 따르면 물사용량이 많은 여름철 시간당 10Liter 이상 물을 사용하는 시간은 19시간이었으며 세대 평균 1일 물사용량은 0.58~0.67Ton을 사용하고 있다.
동절기 휴일 오전 10시에 급탕 사용량이 많았으며 기구급수부하(FU)는 같아도 사용하는 면적이 증가하면 급탕사용량이 증가했다.
또한 급수, 급탕 사용패턴은 평일보다는 휴일에 피크사용량이 많았으며 시간은 휴일 오전 9시, 10시로 확인됐다. 급수는 세대별로 8월에 43.2Liter/h, 급탕은 1월에 20.4Liter/h를 사용했다.
김현수 장한기술 회원은 ‘건물 냉난방배관의 역류방지 필요성과 해결책’을 발표했다.
오늘날 우리들이 건물용으로 사용하고 있는 물은 크게 위생용수와 기계용수로 구분할 수 있다. 냉난방배관시스템에 사용되는 기계용수는 배관내부에 저장된 상태로 밀폐된 배관회로를 계속 순환하게 되는데 배관 내에서 장시간 저장된 물은 부식, 스케일, 슬러지 등에 의해 상당히 오염된 상태가 되며 인체에 해를 끼칠 수 있다.
건물에서 사용되는 위생용수와 기계용수는 실제로 완전 분리된 상태가 아니고 하나의 급수관을 통해 건물로 유입된 후 각 용도에 맞게 분기된 상태이며 일반적으로 기계식 역류방지밸브로 두 배관의 용수혼합을 방지하는 방식을 취하고 있다. 만약 기계용수가 위생용수로 혼입될 경우 인체에 치명적인 해를 가할 수 있으며 오염된 기계용수가 메인 배수관까지 역류될 경우 상당히 큰 피해를 초래할 수 있다.
과거대비 오늘날 고층화된 건물 증가로 인해 역류에 대한 위험성은 점점 커지고 있다. 특히 저수조가 없는 수도직결급수방식의 경우 반드시 적절한 역류방지장치의 설치가 필요로 되지만 역류방지에 대한 중요성과 위험성에 대한 사회적 인식과 오염방호설비 기준이 현재 미흡한 상태이다.
현재 우리들이 건물에서 사용하고 있는 물의 용도와 수전설비들은 다양하며 이러한 설비들에서 발생될 수 있는 역류현상과 요인도 각각 다르게 나타날 수 있다. 역류방지장치는 배관계통, 물의 용도, 설비 특징, 오염원 등을 잘 고려해 선정 및 설치돼야 한다. 유럽, 미국, 일본의 경우는 위생안전에 대한 많은 사고사례를 경험하면서 위생설비, 급수오염방호 등에 대한 기준이 구체적으로 규격화돼있는 반면 국내에서는 아직 역류방지에 대한 위생설비기준이 선진국들에 비해 미흡한 편이고 사회적 인식도 부족한 편이다.
역류현상, 역류방지장치의 종류 및 특징, 유럽표준화위원회(CEN)에서 공통베이스로 하고 있는 오염방호의 가이드라인을 소개함으로써 기계용수 역류로 인한 위생용수 오염의 위험성 및 역류방지의 중요성을 환기시켜 좀 더 안전한 급수설비가 마련돼야 할 시점이다.
이문희 와츠 상무는 ‘안전한 음용수 보호 및 보존을 위한 역류방지 밸브 종류’를 발표했다.
소비자들은 수도꼭지를 켜고 ‘안전한 식수’라고 믿고 있다. 아무도 경고하지 않았기 때문에 물이 안전하다고 가정한다. 그러나 엄격한 관련규정에도 불구하고 역류오염 물질이 우연히 안전한 식수 공급원에 유입될 수 있는 경우 극도로 위험한 상황이 발생할 수 있다.
역류는 사용된 물(공업용 유체, 가스 또는 음용수 이외의 물질)과 같은 물 또는 기타 유해한 물질의 혼합물이 음용수의 분배 파이프 시스템으로 유입되는 역전흐름이다. 역류조건에는 역 사이폰(back siphonage)과 역압(back pressure) 두 가지 유형이 있다.
감압원리 역류방지 장치는 역사이폰 및 역압조건에 대한 최대한의 보호가 이뤄진다. 이 장치는 본질적으로 두 개의 체크밸브 사이에 유량을 배출할 수 있는 릴리프 밸브가 추가된 향상된 이중 체크밸브이며 두 체크밸브 사이의 ‘구역(zone)’은 항상 공급압력보다 최소 4psi 낮도록 설계된다.
이러한 설계기준에 따라 감압원리 역류방지장치는 첫 번째 및 두 번째 체크 밸브가 모두 오염 될 경우 역사이펀 및 역압에 대한 보호기능을 제공할 수 있다.
이 장치는 역압 조건이 있다. 두 번째 체크밸브가 스케일 조각으로 막히면 높은 압력이 중간 구역으로 역류할 수 있게 한다. 여기서 릴리프 밸브는 공급압력보다 낮은 압력을 유지하면서 대기로 물을 배출한다.
감압원리 역류방지제는 도금공장과 같은 고위험설비에 일반적으로 설치돼 주로 역 사이폰 가능성, 역압상태를 방지할 수 있는 세차장, 장례식장, 병원 부검실 등에 사용된다. 감압원리 역류방지 장치는 교차연결 제어 프로그램의 중추를 형성하고 있다.
이문희 상무는 “역류로 인한 위험의 정도는 공급배관시스템으로 역류할 수 있는 유체를 기반으로 ‘비 건강(non-health)’ 또는 ‘건강(health)’ 위험을 유발할 수 있다”라며 “건강 위험(독성)과 비 건강(무독성) 위험 교차연결은 오염물질이 물의 맛, 냄새 또는 외관에 미적으로 영향을 미치지만 건강에 유해하지 않은 음용수와 접촉할 수 있는 상수도 시스템 상의 모든 지점”이라고 강조했다.
김현수 장한기술 회원은 ‘건물 냉난방배관의 역류방지 필요성과 해결책’을 발표했다. 
이문희 와츠 상무는 ‘안전한 음용수 보호 및 보존을 위한 역류방지 밸브 종류’를 발표했다.
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