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건물특성별 위생설비 설계·시공기술 공유

설비공학회 위생부문위원회 학술강연회 개최



병원, 호텔, 초고층건물 등 특수한 건축물에 적용되는 위생설비의 설계·시공기술을 공유하는 세미나가 마련됐다.

 

대한설비공학회 위생부문위원회(위원장 이용화)는 지난 24일 서울 강남구 써밋갤러리에서 ‘위생설비 설계와 시공의 최신기술’을 주제로 학술강연회를 개최했다.

 

강연회에서는 △의료시설의 위생설비 시스템(김언성 길이엔지 대표) △초고층 건축물의 위생설비(윤종진 삼우엠이피컨설턴트 전무) △호텔신라 위생설비 시스템(이재서 한일엠이씨 이사) △위생설비 공사의 하자사례, 보수 및 방지대책(장창익 현대건설 부장) △설비설계기준-급배수 위생설비 설계(이용화 유한대 교수) 등이 발표됐다.

 

이용화 위원장은 인사말에서 “우리나라는 위생설비를 단순하게 인식해 건축에서 후순위로 밀려 있는 기계설비 중에서도 우선순위가 낮은 것이 사실”이라며 “미국·일본 등에서는 위생분야를 비중있게 다루고 있는데 우리나라도 이번 강연회를 계기로 많은 사람들이 관심을 갖길 바란다”고 밝혔다.

 

위생설비, 의료시설 감염·확산 방지

‘의료시설의 위생설비 시스템’을 주제로 첫 발표를 진행한 김언성 길이엔지 대표는 “의료시설은 현실적으로 위생측면에 취약하며 이를 보강하기 위한 조치가 필요하다”라며 “특수설비, 클린룸, 의료가스, 우수·중수시설, 주방·세탁시설, 오수·폐수시설에 주안점을 둬야한다”고 밝혔다.

 

최근 의료시설의 첨단화에 따라 기계설비분야의 시설계획 및 유지관리 시스템도 다양화·세분화되고 있으며 환자의 쾌적한 진료환경 및 치유환경의 개념이 주요해지고 있다.

 

특히 지난 2015년 발생한 중동호흡기증후군(메르스) 이후 원내 2차 감염에도 중점을 두고 있다. 최근 3년만에 메르스가 다시 등장했지만 시설개선 등에 따라 발생건수는 1명에 그치기도 했다.

 

의료시설 위생설비의 기본방향은 보건위생측면을 고려해 급수·급탕방식, 오수·배수 및 폐수처리방식 등을 고려한 시스템 계획을 설정하는 것이다. 적정 수압·유량·온도를 공급하고 사용 특성을 고려한 조닝계획이 필요하며 비상시에도 신뢰성을 확보할 수 있는 용량산정 및 시스템구성을 해야 한다. 배수, 오수 및 폐수처리설비는 지자체 조례 등에 적합하도록 설치해야 한다.

 

위생용수는 단수·비상시에도 공급되도록 바이패스배관 등을 계획해야 하고 조닝계획을 통해 시수 직결방식, 가압급수방식, 고가수조방식을 선택할 수 있다. 특히 교차오염 방지를 위해 급수용과 기타용수의 배관은 혼용해서는 안 된다.

 

에너지 및 유지관리비용 절감과 편의성확보를 위해서는 태양열급탕, 중수활용, 절수형 위생기구, 자동 물내림장치 등이 적용될 수 있다. 중수시설의 경우 지자체에서 일괄적으로 공급하기도 하므로 이용이 가능할 경우 적용하면 초기투자비를 줄일 수 있으므로 사전검토하는 것이 좋다.

 

오·배수는 중력식(자연배수)로 계획하고 위치상 중력식이 곤란한 경우 집수정 또는 집수탱크를 설치해 강제배수식을 설치할 수 있다. 다만 이 경우 냄새확산이 되지 않도록 유의할 필요가 있다.

 

배수계통은 일반 잡배수, 오수, 우수, 임상폐수, 실험실폐수, RI폐수 등으로 분리한다. 각각 재생수 정화시설, 관내 종말처리장, 폐수처리장 등으로 처리하되 발생량과 처리시설의 처리용량을 판단해 신설계획을 수립해야 한다. 처리시스템은 지자체 조례 및 사전환경성검토기준에 적합해야 하며 기준치 이내의 농도로 처리되도록 조치해야 한다.

 

음압병상의 경우 국가에서 음압치료병상(1인실)을 확대함에 따라 사업대상을 별도로 선정하고 있다. 선정 시 평가기준은 시·도별 인구수 및 음악병상 수, 지리적 특성 및 지역적 균형을 고려한다. 2016년 19개 병원 71개 병실에서 신규 확충사업완료 후에는 31개 병원 165개 병실로 확대됐다.

 

음압격리병실의 위생수전은 손을 대지 않고 사용하는 센서감응식으로 설치하고 세면대는 벽배관 형식을 사용한다. 화장실은 플러시밸브타입, 벽부착형을 권장하고 있다. 또한 급수는 역류오염을 방지하기 위한 역류방지밸브가 설치돼야 하며 교차오염방지를 위한 개별급탕시설로 구성한다. 배수관 역시 전용 폐수저장탱크를 적용해 단독으로 설치한다.

 

초고층건물 위생설비 노하우 공유

다음으로 ‘초고층 건축물의 위생설비’를 주제로 윤종진 삼우엠이피컨설턴트 전무의 발표가 이어졌다. 발표사례로는 롯데월드타워와 해운대 관광리조트가 소개됐다.

 

초고층건물은 건축법시행령 제2조에 따라 층수가 50층 이상이거나 높이가 200m 이상인 건축물로 정의한다. 한편 고층건물은 30층 이상이거나 120m 이상인 건축물, 슈퍼톨(supertall)은 300m 이상인 건축물, 메가톨(megatall)은 600m 이상이 건축물을 말한다.

 

롯데월드타워는 지하 6층, 지상 123층의 555m 건축물로 급수방식은 고가수조방식, 부스터가압방식이 사용됐다. 급탕은 순간열교환기방식, 증기열원을 이용한 저탕조방식이 적용됐다. 또한 오배수방식은 중력식을 이용한다.

 

해운대 관광리조트는 지하 5층, 지상 101층 건물로 랜드마크 타워의 경우 높이가 411.6m, 타워 A·B동은 333.1m다. 급수방식은 고가수조방식과 부스터가압방식이 적용됐고 급탕은 증기열원을 이용한 순간열교환기방식이, 오배수방식은 중력식이 사용됐다.

 

최근 초고층건물의 급수방식은 건축적요소, 구조적 문제 등으로 고가수조 없는 부스터방식을 적용하는 추세다. 고층일수록 지하기계실에서 말단까지 공급하기 위한 배관, 부속 등의 내압문제에 대한 해결방안이 필요하며 이를 위해 고가수조 및 중간수조를 설치해 이를 해결할 수 있다.

 

부스터가압방식은 지하저수조에서 양수펌프로 중간수조로 공급하고 중간수조에서 다시 양수펌프를 이용해 상부에 설치된 중간수조, 고가수조로 공급하는 방식이다. 초고층건축물에 가장 적합한 방식으로 알려져 있다.

 

하부층은 수압부족문제를 해결하기 위해 중간수조에서 중력식으로 공급한다. 공급압력은 4~5kg/㎠ 이하를 유지하며 감압은 주관감압과 각층 감압방식을 겸해 적용한다. 저수조·중간수조는 용도별로 분리하되 최상부층은 공사비절감을 고려해 통합설치됐다.

 

롯데월드타워의 급탕은 증기를 1차 열원으로 하며 중간기계실에 순간급탕가열기, 급탕탱크를 설치해 위생기구에 공급하는 방식이 적용됐다. 장비는 부분부하를 고려해 대수분할 설치됐다. 해운대 관광리조트의 경우에는 고층부가 주거형태의 생활숙박실인만큼 순간급탕가열방식이 적용됐다.

 

초고층건물은 위생설비설계 시 고려할 점이 몇 가지 존재한다. 중간기계실 위치선정 및 조닝 시 공조·위생용 장비 및 배관의 수압을 감안해 적정위치를 선정해야 하며 수압은 20kg/㎠ 이내, 수직높이 100m 이내로 구성하는 것이 좋다.

 

유지관리 측면에서는 현재 대부분 용도별로 기계실, 장비, 배관 등을 구분하는 추세지만 유지관리를 위해서는 통합관리하는 것이 유리할 수 있다. 다만 이 경우에도 용도별 요금분배 시스템은 구축해야 한다.

 

호텔, 수영장·사우나 ‘특징’

이어 이재서 한일엠이씨 이사가 ‘호텔신라 위생설비 시스템’을 주제로 발표했다. 2013년 진행됐던 호텔신라의 리모델링 사례를 통해 위생설비시스템의 고려사항이 소개됐다.

 

호텔은 일반건축물과 달리 연중무휴 운영돼야 한다. 설비시스템이 정지되지 않아 에너지소비량이 매우 크다. 또한 불특정다수가 이용하는 시설이어서 안정성·쾌적성·경제성이 고려된 설비계획이 필요하다.

 

호텔신라는 1973년 지하 3층, 지상 23층, 옥탑 2층으로 건축된 한국최초의 호텔이다. 2013년 쾌적한 실내환경조성과 직원 업무효율성 증대를 위해 전면노후진단 및 개보수 공사가 진행됐다. 리모델링 설계는 크게 △메인샤프트 △남·북측샤프트 △횡주관 등으로 진행됐다.

 

급수배관 계통은 크게 고층부, 중층부, 저층부 3개 존으로 구분됐다. 존별 고가수조에 의한 하향공급방식으로 구성됐다. 고가수조는 옥탑 2층, 17층, 7층에 설치됐으며 지하 3층에 설치된 양수펌프 3개가 각각 1개씩 고가수조에 시수를 공급한다. 보수공사 시에도 계속적인 급수가 가능하도록 시수공급 이중화배관을 신설해 안정성을 확보했다.

 

급탕계통은 급수계통과 마찬가지로 고층부, 중층부, 저층부 3개 존으로 구분된다. 존별 저탕조에 의한 하향공급 및 리버스 리턴방식으로 구성되며 저탕조는 옥탑 1층, 14층, 지하 2층에 각각 설치됐다. 지하 3층 기계실에서 공급되는 증기열교환으로 각 소요처에 급탕을 공급한다. 환수주관은 메인피트를 통해 각 존의 저탕조로 순환되며 3층 공조실에 사우나시설을 위한 저탕조가 별도로 설치됐다.

 

호텔의 특징은 수영장·사우나시설에 대한 고려가 필요하다는 점이다. 이와 같은 시설은 많은 사람이 입욕해 발생하는 오염물질을 여과시키고 탁도를 낮춰 청결한 수질을 유지하는 것이 관건이다. 이에 따라 오존발생장치, 약품주입장치 등의 수처리설비를 설치해 자동으로 살균처리되게 한다.

 

수영장은 복합여과방식, 염소·오존살균방식을 적용한다. 대부분 다층여과방식, 염소살균방식으로 운용하지만 이는 수질확보에 한계가 있다. 사우나는 공중위생관리법에 따라 자동유입기에 의한 염소소독장치, 오존장치를 설치한다. UV램프방식이 일반적으로 사용되는 방법이지만 위생적인 수질관리를 위해서는 염소소독 및 오존장치 사용이 바람직하다.

 

주택 위생설비 하자사례 대책공유

장창익 현대건설 부장은 ‘위생설비 공사의 하자사례, 보수 및 방지대책’을 주제로 실제 발생했던 하자·민원내용과 조치결과 등을 공유했다.

 

장 부장은 “ICT의 비약적 발전으로 건설분야에서도 AI 등 4차 산업혁명 요소기술이 적용되고 있지만 건축기계설비 및 위생설비 기술발전속도는 상대적으로 더디다”라며 “이에 따라 위생설비 하자사례가 지속 발생하고 있는데 이에 대한 조직적 대응과 신속한 보수, 유사사례방지 대비책이 절실한 상황”이라고 밝혔다.

 

이번 발표에서는 △층상배관 배수불량 △양변기 악취 △양변기 역류 등 하자사례가 소개됐다.

 

층상배관은 층간소음 방지를 위해 기존 바닥배수 방식의 대안으로 적용사례가 늘고 있다. 오수배관의 당해층 보수와 층간소음예방의 이점에 따라 프리미엄아파트에서 층상배관이 유행이다. 그러나 이에 비해 하자건수도 증가하고 있다.

 

소개된 내용은 화장실 슬라브를 다운시켜 방통에 오수관을 매립하는 시공방식에서 배수불량, 악취 및 곰팡이 발생으로 민원이 접수된 사례다. 층상배관 설치를 위한 슬래브다운 깊이가 충분하지 않아 구배가 부족했으며 오수배관 관경을 80mm로 작게 시공한 것이 원인으로 지적된다.

 

이를 방지하기 위해서는 시공사별로 층상배관공법에 필요한 슬래브다운 깊이 기준을 준수해야 한다. 이 경우 골조작업반의 시공오차와 오수관의 구배 및 고정공간을 충분히 고려해 건축설계에 반영해야 한다.

 

양변기 악취의 경우는 과거부터 대표적인 하자사례로 보고되고 있다. 배수구 봉수불량, 역류, 누기 등 원인이 다양한데 이번 사례는 양변기 생산불량으로 악취가 발생했다.

 

최근 대부분의 건설사는 원가절감을 위해 위생도기 및 수전을 연가단가로 지정해 변기의 생산과정과 품질관리를 제조사에 전적으로 위임하고 있다. 그러나 제조사들은 현장직원이 부족에 따라 전수조사하지 않아 불량제품이 납품되는 사례가 있다.

 

변기 등 위생도기는 제조과정에서 발생하는 속칭 ‘숨구멍’이 있어 이를 수작업으로 기밀하게 마감해야 한다. 이번 사례는 미숙련 작업자에 의해 기밀작업이 누락됨에 따라 악취가 새어나온 경우다.

 

사실상 이와 같은 경우에는 현장에서 조치할 수 있는 사항이 없다. 적정대금 지급 등 구조적인 개선과 제조사의 품질관리 정책 등 시스템개선 등이 필요한 것으로 지적된다. 이전까지는 악취민원 시 바닥배수구 봉수, 양변기 설치불량 등 시공을 중심으로 살펴봤지만 향후 양변기 자체불량도 원인으로 고려할 필요가 있다.

 

양변기 역류문제는 초고층건물의 저층부에서 고임물이 분수처럼 솟구치는 현상을 말한다. 건물의 기계설비 계산서는 부하계산, 열원장비 선정 등을 포함하지만 오수관경과 통기관경선정의 계산은 생략되는 경우가 많다. 이번 사례는 통기관경이 협소해 관내 공기가 압축됨에 따라 변기로 배출되면서 발생한 것이다.

 

하자보수는 통기관 확장 또는 강제배기팬 설치를 고려할 수 있다. 다만 배관샤프트의 공간부족으로 통기관 신설이 불가한 경우가 많고 관경이 큰 정화조 통기관으로 교체하는 경우에도 현상을 해결할 정도로 큰 관경설치는 제한적이다. 이에 따라 배관에서 발생되는 양압을 측정해 배출풍량 및 배관정압에 적합한 배기팬을 선정하고 중간기계실에 설치하는 방법으로 개선작업이 진행됐다.

 

국가건설기준, KC코드체계 개편…위생설비 KDS코드 마련

끝으로 이용화 유한대 교수의 ‘설비설계기준-급배수 위생설비 설계’ 발표가 이어졌다. 발표는 해외 급배수 위생설비관련 주요 코드를 소개하고 국가건설기준 현황과 개선방향을 공유하는 내용으로 구성됐다.

 



미국의 위생설비 코드는 △ASA(America Standard of National Plumbing Code) △IPC(International Plumbing Code) △UPC(Uniform Plumbing Code) △NSPC(National Standard Plumbing Code) △ASHRAE Handbook 등이 있다.

 

ASA는 30년간 정부, 산업계 및 각종 위생관련기관이 참여해 1955년 만들어진 코드로 전국적으로 적용할 수 있는 위생분야 표준이다. IPC는 미국의 각 지역별로 단체·기관들이 관리하던 각기 다른 3개의 코드를 통합해 1995년 발행한 것으로 35개주에서 채택해 활용되고 있다. NSPC는 IAPMO(International Association of Plumbing and Mechanical Officials)에서 발행했으며 뉴저지(New Jersey)주와 2~3개 도시에서 활용되고 있어 가장 규모가 작다.

 

우리나라에서는 건설기준을 통해 관리하고 있다. 건설기준은 △설계기준 △시방서 △지침 △편람 △요령·기술지도서·표준도 등으로 구성된다. 단행본으로는 설계기준 21종, 시공기준 30종 등 51종으로 발간돼 있으며 21개 학·협회 등 관련단체에서 분야별 건설기준에 대한 제·개정을 관장하고 있다.

 

현재는 기존 건설기준체계에서 다양한 문제점이 발생한다는 지적에 따라 건설기준코드를 도입하는 방향으로 진행되고 있다. 기존 체계가 통일성이 부족해 각 기준별 내용이 중복·상충되고 있고 개정시기가 6년 이상이어서 신기술·공법의 적기반영이 어렵다는 한계가 있다. 또한 학·협회 등이 건설기준 제·개정 운영관리를 칸막이식으로 관리하며 개정이력관리도 부족해 책임성·통일성의 확보가 어렵다는 점도 문제로 지적된다.

 

이에 따라 건설기준의 표준화된 코드체계로 전환하는 방안이 추진되고 있다. 건설기준별 고유 명칭과 식별번호를 갖춰 중복·상충 문제점을 해소하고 체계적이고 통일된 건설기준 구성·내용을 갖춘다는 것이다. 또한 새로운 건설기준 등 제·개정을 적기에 수행하고 이 경우 이력관리를 체계적으로 수행함으로써 글로벌 건설기준기반을 구축할 방침이다.

 

건설기준코드(KC code)는 설계기준(KDS: Korean Design Standard)과 시공기준(KCS: Korean Construction Specification)으로 나뉜다. 코드번호는 대분류(2자리), 중분류(2자리), 소분류(2자리) 총 6자리 숫자로 부여된다.

 

예컨대 급배수 위생설비 설계의 일반사항은 KDS 31 30 05로 부여되며 급배수 위생기구 설계기준은 KDS 31 30 10 등으로 부여된다.