개념 한 쪽
배관은 온도 변화로 인해 신축이 발생하므로 이를 고려한 지지와 구속 장치가 필요하다. 지지구는 배관의 무게를 지탱하거나 진동과 변위를 억제하는 역할로 구분되며, 용도에 따라 행거·서포트·브레이스·레스트레인트 등을 적절히 사용해야 한다.
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출제기준 단원 「배관의 신축」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 장치 기능 판별 | 1 | 행거와 롤러의 정의를 구분하기 |
| 지지장치의 용도 구분 | 1 | 진동·충격 억제용 장치 선택 능력 평가하기 |
| 변위 구속 부속품 식별 | 1 | 이어·슈 등 부속품의 분류를 묻기 |
배관의 신축 관리는 열팽창과 수축으로 발생하는 변위를 제어하고 배관의 안전을 확보하는 것을 말한다. 배관이 늘어나거나 줄어들 때 발생하는 힘과 변위를 적절히 지지하거나 제한하지 않으면 연결부 파손이나 누수 등이 발생할 수 있으므로 설계 단계에서 지지방식과 구속장치를 결정해야 한다.
지지구의 기본 분류는 자중을 지지하는 장치와 변위를 제한하는 장치로 나뉜다. 행거(Hanger)와 서포트(Support)는 배관의 무게, 내부 유체 무게 및 보온재 무게 등 전체 중량을 받아주는 역할을 한다. 반대로 레스트레인트(Restraint)와 브레이스(Brace)는 배관의 불필요한 이동이나 진동을 억제하여 변위를 제한하는 역할을 한다.
행거의 대표형으로는 스프링 행거, 콘스탄트 행거, 리지드 행거가 있다. 스프링 행거는 열변형이나 진동에 따른 수직 변위를 허용하면서 하중을 지지하는 장치이며, 콘스탄트 행거는 지지하중을 일정하게 유지하는 장치, 리지드 행거는 수직 변위를 허용하지 않고 배관을 단단히 고정하는 장치이다. 롤러는 배관 아래에서 미끄러지듯 지지하여 수평 이동을 허용하는 부품으로, 상부에서 걸어 지지하는 '행거'의 종류로 보지 않는다.
진동과 충격을 제어할 필요가 있는 경우에는 브레이스나 레스트레인트를 사용한다. 브레이스는 대각선 보강 등으로 배관의 자유도를 줄여 진동과 수격작용을 억제하는 역할을 한다. 레스트레인트는 특정 방향의 수평 또는 수직 이동을 물리적으로 제한하여 기계 진동으로 인한 변위를 구속한다. 이어(ear)나 슈(shoe) 같은 부속품은 이런 구속 기능을 가지므로 레스트레인트 계열로 분류되는 경우가 많다.
배관 지지 장치의 설계와 설치에서는 지지해야 할 대상의 범위를 빠뜨리지 않아야 한다. 배관 자체의 자중뿐 아니라 내부 유체의 중량과 보온재(피복체)의 무게를 모두 고려하여 지지구를 선택하고 설치해야 한다.
1) 상부에서 배관을 매달아 수직 하중을 지지하면서 열팽창을 일부 허용해야 하는 배관에는 스프링 행거나 콘스탄트 행거를 사용한다. 반면 수직 변위를 전혀 허용할 수 없는 위치라면 리지드 행거를 선택한다.
2) 펌프에서 발생하는 진동이나 수격작용이 우려되는 배관에는 브레이스를 대각선으로 설치하여 진동을 흡수하거나, 레스트레인트를 설치하여 수평 변위를 물리적으로 제한한다. 이어나 슈는 배관을 구조물에 고정하거나 횡방향 이동을 막는 부속품으로 레스트레인트 기능을 수행한다.
관의 지지장치에서 이어(ear), 슈(shoe) 등은 어떤 종류의 지지장치에 해당되는가?
정답 ③ · 관의 지지 장치는 크게 관의 하중을 지지하는 서포트(support)와 행거(hanger), 그리고 지진이나 진동 등에 의한 관의 움직임을 구속하고 고정하는 레스트레인트(restraint)와 브레이스(brace)로 구분됩니다. 이어(ear)나 슈(shoe)는 주로 관을 파이프 랙이나 빔 등의 구조물에 용접하여 고정하거나 슬라이딩을 허용하면서도 횡방향 이동을 억제하는 역할을 하는 부속품으로, 변위나 움직임을 제한하는 레스트레인트 장치에 해당합니다.
이어와 슈는 관의 변위와 움직임을 구속하는 레스트레인트 장치에 해당한다.
배관의 하중을 위에서 걸어 당겨 지지하는 부품인 행거(hanger)의 종류가 아닌 것은?
정답 ② · 행거(Hanger)는 배관의 하중을 위에서 걸어 당겨 지지하는 지지장치입니다. 스프링 행거, 콘스탄트 행거, 리지드 행거는 모두 상부에서 지지하는 행거의 일종입니다.
행거(Hanger)는 상부에서 배관을 당겨 지지하는 장치이므로, 하부에서 받치는 롤러 행거는 행거의 종류가 아니다.
배관 지지구 중 펌프, 압축기 등에서 발생하는 기계의 진동, 수격작용 등에 의한 각종 충격을 억제 하는데 사용되는 것은?
정답 ① · 브레이스(Brace)는 배관 계통에서 펌프나 압축기 등의 기계적 진동, 혹은 수격작용(Water Hammer)과 같은 충격적 힘이 발생할 때 이를 억제하고 배관을 보호하기 위해 지지해주는 장치입니다. 행거나 서포트는 주로 배관의 자중을 지지하는 역할을 하지만, 브레이스는 진동 및 충격 흡수에 특화된 역할을 수행합니다.
브레이스는 진동과 수격작용을 억제하는 지지구로, 행거와 서포트는 자중을 지지한다.
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