개념 한 쪽
관의 재질과 제조·이음 방법은 사용 목적과 설치 환경에 따라 결정된다. 플라스틱관은 기계적 접합을 주로 사용하고, 콘크리트관은 프리스트레스로 강도를 확보하며, 금속관은 용도에 맞는 KS 재료 기호로 구분하여 선정한다는 원리를 숙지한다.
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출제기준 단원 「관의 시방 및 제조방법」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 프리스트레스 원리 판별 | 1 | 강선 인장 후 콘크리트에 생기는 응력 메커니즘을 묻기 |
| 열교환기용 재료 기호 구분 | 1 | KS 기호로 합금강과 탄소강을 구분하기 |
| 폴리부틸렌관 연결 방법 | 1 | PB관의 표준 접합 방식과 밀봉 부재를 확인하기 |
폴리부틸렌관(PB관)은 온수 배관에 적합한 열가소성 수지 재질의 관으로, 용접이음이 아니라 전용 피팅에 삽입하여 기계적으로 고정하는 방식이 표준 시공법이다. 연결 시 관을 피팅에 삽입한 뒤 금속의 그라프링(grab ring)과 고무 O-링으로 압입·밀봉하여 수밀성을 확보한다는 점이 핵심이다.
프리스트레스드 콘크리트관(PS관)은 강선을 미리 인장한 상태에서 콘크리트를 타설·경화시키고, 이후 강선의 수축력으로 콘크리트에 압축응력을 부여하여 인장취약성을 보완하는 구조적 제조 기법이다. 이 방식은 콘크리트가 압축에는 강하다는 재료 특성을 이용하여 관의 내압 성능을 향상시키는 목적을 가진다.
금속관과 특수관은 사용 환경과 요구되는 내구성에 따라 재질을 구분하여 적용한다. 알루미늄관은 경량성과 우수한 가공성, 열전도성을 가지나 항복강도가 낮아 고압 탱크용으로는 부적합하다는 특성이 있다. 반면에 티타늄관은 내식성, 특히 내해수성이 우수하여 해수나 화학공업의 열교환기·담수화장치 등에 사용되며 이음매 없는 관과 용접관으로 제작된다는 점을 특징으로 한다.
관의 재료 표기는 KS 규격의 기호로 구분한다. 예컨대 보일러나 열교환기에 쓰이는 합금강 계열의 관은 KS 기호 STHA로 표기하여 합금강임을 나타내며, 탄소강 계열의 열교환기 관은 STH로 표기한다. 재질 분류와 용도(열교환기, 고압, 해수 노출 등)를 조합하여 적절한 기호와 재료를 선택해야 한다.
문제 유형은 재료별 적용처와 이음 방법을 묻는 경우가 많다. 예를 들어 PB관 연결 방식을 묻는다면 '그라프링+O-링으로 기계적 압입 접합하여 수밀성 확보'를 정답으로 고른다. 프리스트레스 콘크리트관의 원리를 묻는 문제에서는 '강선 인장 → 콘크리트 경화 → 강선 수축으로 콘크리트에 압축응력 부여'의 흐름을 기술하면 정답을 도출할 수 있다. KS 기호 문제에서는 합금강 여부를 판별하여 STHA와 STH를 구분하는 방식으로 접근한다.
프리스트레스(pre-stress) 콘크리트관의 특징 설명으로 가장 적합한 것은?
정답 ① · 문항은 프리스트레스 콘크리트관의 제조 원리와 특징을 묻고 있다. 프리스트레스 공법은 강선을 미리 인장한 상태에서 콘크리트를 타설하여 경화 후 강선의 인장력(수축력)이 콘크리트에 압축응력을 부여하는 방식으로, 관에 원주방향 압축응력을 만들어 균열 저항과 내하력을 높인다.
프리스트레스 콘크리트관은 강선을 인장시킨 후 콘크리트를 타설하여 경화 시키면 강선의 수축력이 콘크리트에 압축응력을 부여한다.
관의 내외에서 열교환을 목적으로 하는 장소에 사용되는 보일러 열교환기용 합금강 강관의 KS 재료 기호는?
정답 ② · 문항은 보일러 열교환기용 합금강 강관의 KS 재료 기호를 묻고 있다. KS 규격에서는 열교환기용 합금강관에 STHA라는 기호를 사용하며 접미사 H가 열교환기용을 나타낸다.
KS S 3100 규격에서 열교환기용 합금강 강관은 STHA 기호를 사용하며, STH는 탄소강용이다.
폴리 부틸렌관에 관한 설명으로 올바른 것은?
정답 ④ · 폴리 부틸렌관(PEX-AL-PEX 등의 가교 폴리에틸렌 관 등)의 특징을 묻는 문제입니다. 이 관은 전용 연결구(피팅)에 관을 삽입한 후 그라프링(graf ring)과 오링(O-ring) 등을 이용하여 기계적인 방법으로 확실하게 접합하는 방식을 채택하고 있어 작업성이 우수하고 수밀성이 확보됩니다.
폴리부틸렌관은 전용 피팅에 삽입 후 그라프링과 O링으로 기계적 접합하여 수밀성을 확보한다.
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