1. 머리말

맨션·공동주택이나 공장 등 대형시설의 건축설비에 사용되는 배관은 그 종류도 많아 배관방식이나 용도·부위·환경 등에 따라 구분해 사용되고 있다. 또한 연대(年代)에 따라 사용 관종이나 그 품질·사양·시공방법 등의 변천사도 있어 많은 관종이 다양한 상태로 사용되고 있다. 이들 배관 역시 다른 설비와 마찬가지로 사용함에 있어 노후화가 불가피하다. 그 발생 상태나 원인도 다양하고 복합적인 케이스가 많다. 따라서 배관의 노후화 현상과 원인 등을 정확하게 파악해 그 대책을 강구할 필요가 있다.  

오사카가스리노텍(주)은 이 같은 요구에 대응하기 위해 다음과 같은 관 갱생기술을 채택해 노후화된 배관의 수명을 연장하고 있다.

 

① 급수관 갱생기술

② 급탕관 갱생기술

③ 배수관 갱생기술

④ 공조관 갱생기술

①~③은 건설기술심사 증명을 취득한 기술이다.

 

본고에서는 맨션·공동주택 등의 급탕관에 적용하는 큐트 셔틀 라이닝공법(CuteSLⅡ), 배수관에 적용하는 드림공법(DREAM), 주로 공장·대형시설 등의 공조관(냉, 냉온수)에 적용하는 핍스공법(PIPS)에 대해 그 공법의 개요와 기술적 특징을 설명한다. 또한 큐트 셔틀 라이닝공법은 3년 전에 개발된 새로운 기술이기 때문에 개발 배경, 과제와 대처 방법, 기술적 특징 등에 대해서도 설명한다.

 

2. 급탕관의 갱생기술

2.1 개발 배경

지은 지 20년 이상 된 맨션·공동주택 등의 급탕관에는 거의 동관이 채택됐다.

일반적으로 구리는 내식성이 뛰어난 소재여서 급수관이나 배수관에 사용되는 강철 등에 비해 부식에 대한 내구성이 높은 것으로 알려져 있다.

그러나 급탕관 재료로 사용됐을 경우에는 수질이나 수압의 영향, 그리고 시공 당시의 상황에 따라 공식(핀홀), 궤식(감육) 등의 부식이나 피로균열과 같은 열화로 인해 배관에 구멍이 뚫리고 물이 뿜어져 나오는 현상(누수)으로 이어지는 사례가 많이 보고되고 있다. (일반사단법인)일본구리센터 등의 보고에 따르면 열화현상의 약 절반이 공식(pitting corrosion), 궤식(erosion)과 같은 부식이라고 한다.

이 같은 부식에 대해서는 관 내면에 방식(防蝕) 도막을 형성하는 관 갱생기술을 적용하면 부식이 진행돼 심각한 문제로 발전하기 전에 막아 누수를 방지할 수 있다.

지금까지는 유효한 관 갱생기술이 보급돼 있지 않아 배관을 교체하는 수밖에 없었다. 유효한 관 갱생기술이 개발, 실용화 되면 갱신공사(교체)에 비해 비용절감·공기단축으로 이어진다.

이러한 배경에서 Daigas그룹(오사카가스(주), 오사카가스리노텍(주))은 급탕관 갱생공법을 2012년경부터 개발하기 시작해 2019년에 실용화할 수 있었다.

 

2.2  주요 과제와 대처 방법

공법을 확립하기까지는 다양한 과제가 있어 오늘날까지 검토를 거듭해 왔다. 이들 중의 주요 성과는 다음과 같다.

 

(1) 라이닝제 개발

현재 맨션·공동주택 등에서 사용하고 있는 주요 가스 급탕기에서는 60℃~75℃ 정도의 출탕이 가능하다(일부의 고온수 공급식은 제외). 급탕관에는 급탕사용 시와 미사용 시의 온도변화에 따라 열팽창·수축의 반복력이 발생하는데 그에 대한 내열·내구성이 문제가 됐다.

배관에는 반복력 외에도 동관과 라이닝 도막(이하 도막이라고 한다)의 선팽창계수 차이에 따라 그 계면에 전단력이 가해진다. 때문에 급수관에 비해 도막에는 커다란 응력이 발생해 도막 열화현상(균열, 박리 등)이 현저하게 나타난다.

본 개발은 라이닝 배관에 냉온수 사이클 시험을 실시해 도막의 내열·내구성을 평가했다. 냉온수 사이클 시험은 관 내부로 냉수와 온수를 번갈아 흘려보내 그것을 1사이클로 하고 그 사이클을 반복했다. 오사카가스(주)의 급탕수지 조인트 평가기준을 참고해 10년 상당의 내구성을 목표로 했다. 그 과정에서 도막의 열화상황 관찰 및 열화속도를 파악하면서 라이닝제 개량을 거듭한 끝에 공사 보증 10년이 가능해졌다.

 

(2) 관 내면의 전처리 방법

구리가 내식성은 높지만 강철과 마찬가지로 시간이 흐르면서 산화가 진행돼 관 내면에 산화동이라는 녹이 발생한다. 이 산화동은 급수관 갱생공법에서 통상적으로 실시하는 샌드 블라스트에 의해서는 쉽게 제거되지 않아 라이닝제 접착에 나쁜 영향을 준다. 산화동이 잔류하면 10년 보증을 가능하게 하는 도막의 내구성을 얻을 수 없음이 냉온수 사이클 시험 결과로 판명됐다. 결국 동관과 라이닝제의 접착력 향상을 도모하려면 산화동 제거가 과제였다.  

그래서 산화동을 제거하기 위해 관 내부를 세정(산성 수용액) 처리하기로 했다. 이로써 산화동은 산의 효과로 용해·제거되고 또 샌드 블라스트를 실시해 라이닝제의 접착력을 향상시켰다.

샌드 블라스트에 의한 동관 파손대책에 대해서는 경년관에 연마시험을 실시해 어느 정도의 연마량이면 배관에 구멍이 생기는지 파악한 후 블라스트량을 결정했다.

이 같은 방법을 통해 샌드 블라스트만으로는 제거되지 않는 산화동과 기타 부착물 등을 제거하는 새로운 내면처리 기술을 확립할 수 있었다. 라이닝을 실시하기 전에 관 내면이 마무리된 상황을 <사진 2>에 나타낸다. 샌드 블라스트 후에는 동지금(銅地金 가공 전의 원소재)이 거의 노출돼 바탕처리가 양호해졌음을 알 수 있다.

 

 

 

(3) 도막 성상의 품질 확보

실내 급탕관에 주로 사용되는 15~20A에 적응하는 피그(라이닝에 사용하는 실리콘 볼) 개발과 도막 성상의 품질을 확보하는 라이닝 방법에 대한 검토 등이 과제였다.

피그에 대해서는 다양한 시제품을 만들어 실내 배관에 사용되고 있는 엘보, 치즈, 소켓 등의 커플링류에 대한 도막 성상을 평가했다. 그 평가를 토대로 급탕관용 피그의 사양을 결정한다.

또한 도막의 품질을 균일하게 유지하기 위해 시공 환경의 기온에 따라 변화하는 라이닝제의 점도에 상응하는 라이닝 압력의 최적치를 결정한다. 

이상과 같이 시공 현장에서는 급탕배관용 피그를 사용해 라이닝제 점도에 따른 최적의 라이닝 압력을 설정함으로써 휘어진 부분도 후막(厚膜)에서 잔여물이나 관 폐색 없이 핀홀이 없는 평활한 도막을 형성할 수 있었다<사진 2>. 

 

(4) 당일 복구·당일 급탕 실현

배관을 교체(갱신공법)할 경우에는 배관 경로에 따라 다르기도 하지만 부엌이나 세면장의 바닥, 벽 등에 개구를 설치해 배관을 교체한다. 복구 사양에 따라서는 며칠이 걸리므로 건축 부대공사 비용이 증가하고 또 거주자는 수일간 재택을 해야 한다. 반면에 갱생공법은 그 우위성을 도모하기 위해 건축 부대공사를 하지 않고 재택 하루 만에 공사를 끝내서 거주자의 부담을 줄이는 것이 과제였다.

본 공법은 오사카가스(주)가 개발한 급수관 갱생기술(ASLⅡ 공법 : 아쿠아 셔틀 라이닝Ⅱ 공법)과 마찬가지로 라이닝 후 배관 안으로 온수를 흘려보내 도막 경화를 촉진함으로써 당일 복구, 당일 급탕이 가능해졌다. 재택은 하루뿐이고 배관 교체에 비해 건축 부대공사도 발생하지 않는다.

 

(5) 안전성 확보

급탕수에 대해서는 식수용이나 피부 접촉에 대한 안전성 확보가 과제였다.

사용하는 라이닝제는 에폭시 수지를 메인으로 하는 2액성이다. 본 공법을 위해 새로 개발한 것으로 급탕온도 80℃에 대해 후생노동성이 정한 침출시험(1997년 후생성 고시 제111호)을 통과해 높은 안전성을 확보했다. 따라서 라이닝 배관으로부터의 급탕수 수질이 안전하고 식수용으로도 안심할 수 있다.

2.3  향후 전개

급탕관 갱생공법으로 개발된 큐트 셔틀 라이닝 공법은, 그동안 적용할만한 갱생기술이 없었기 때문에 장수명화를 도모할 수 없었던 사용자들의 기대에도 부응할 수 있는 공법이다. 2019년부터 실용화하기 시작해 2022년 3월 말까지 15건, 약 800가구의 실적을 거두었다. 앞으로는 공법 보급에도 주력해 많은 사용자들에게 부응해 갈 것이다.

 

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본 원고는 일본공업출판주식회사 발행하는 ‘建築設備と配管工事’잡지에서 발췌하여 번역한 것입니다.

전체 기사는 2023년 5월호 ‘월간 설비기술’에 게재되어 있습니다.(월간지 구입문의(02)2633-4995)

 

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