공조냉동기계기사 급수설비의 개요 — 수격 작용과 시공 기준

수격 작용은 물의 관성에서 나온다. 급속 개폐식 수전이나 밸브를 갑자기 여닫으면 흐르던 물이 순간적으로 멈추고, 남은 운동 에너지가 배관 안 압력을 치솟게 만든다. 배관과 밸브가 떨리고 소리가 나며 심하면 파손으로 이어진다. 이를 막는 표준 해법은 급폐쇄형 밸브 가까이에 공기실을 두는 것이다. 공기실 속 공기가 눌리면서 충격을 받아 내기 때문이다. 반대로 수압을 높이거나 밸브를 급하게 여닫는 것은 현상을 키우고, 관내 유속을 빠르게 하는 것도 충격 에너지를 키우므로 방지법이 되지 못한다. 밸브를 천천히 조작하고 배관을 직선으로 두는 것은 맞는 방향이다.

수격 압력의 크기도 함께 물어본다. 수격 압력은 평시 수압의 3~5배쯤으로 알려져 있다. 그래서 평시 수압이 2 kg/cm²인 배관에서 14 kg/cm² 이상의 압력이 생긴다고 적으면 경험 법칙과 어긋난 설명이 된다.

공기실을 두는 목적은 수격 작용으로 배관이 파손되는 것을 막는 데 있다. 배관 안의 공기를 빼는 일은 에어밸브가 맡고, 물이 잘 흐르게 하는 일은 관경과 배치의 문제이므로 공기실의 주된 목적으로 세우면 기능이 어긋난다.

급수배관을 놓을 때 지키는 숫자도 정리된다. 급수관에는 수리할 때 물이 빠지도록 기울기를 두며 그 표준은 1/250이다. 공기가 고이면 흐름을 막고 수격을 키우므로 공기빼기 밸브를 둔다. 매설 깊이는 겨울에 물이 얼어 관이 터지는 것과 지면 위의 충격을 함께 막기 위해 평지에서 750 mm 이상으로 잡고, 한랭지에서는 1 m 이상으로 깊게 묻는다. 수압시험은 1.05 MPa로 본다.

펌프 둘레의 배관은 흡입 조건이 핵심이다. 흡입관은 마찰 저항을 줄이려고 짧고 직선으로 놓아야 하며, 길게 늘리면 마찰손실이 커져 펌프가 물을 충분히 빨아들이지 못해 캐비테이션 위험이 생긴다. 흡입관은 펌프 쪽으로 조금 올라가게 두어 관 안의 공기가 펌프로 들어가지 않게 하고, 흡입구는 수면 아래 깊이 넣어 공기를 빨아들이지 않게 한다. 첵크밸브는 펌프가 멈출 때 물이 거꾸로 흘러 생기는 서징을 막으려고 펌프 가까이에 둔다. 멀리 두면 오히려 충격이 커져 배관이 상한다.

음용수 보호에 관한 몫도 있다. 음용수 배관과 오염된 배관이 이어져 물이 거꾸로 흘러 섞이는 것을 크로스 커넥션이라 한다. 이것을 막는 기구는 버큠브레이커다. 배관 안에 부압이 생기면 공기를 빨아들여 진공을 풀어 버리므로 오염수가 올라올 압력 차가 사라진다. 체크밸브는 물의 역류만 막을 뿐 부압일 때 공기를 들여보내지 못하므로 이 자리에 서지 못한다.