소방설비에서 중요한 요소 중 하나는 배관 시스템입니다. 화재 발생 시 자동으로 물을 분사하여 초기 진압을 돕는 스프링클러설비와 같은 소방 설비에서 배관은 필수적인 역할을 합니다. 배관 시스템은 물의 흐름을 효율적으로 제어하고, 소방 설비가 정상적으로 작동할 수 있도록 도와줍니다. 소방 배관에는 다양한 종류가 있으며, 그 중 합성수지배관이 최근 각광받고 있습니다. 이번 블로그에서는 소방형 배관의 종류와 합성수지배관에 대해 자세히 살펴보겠습니다
2.5.1 배관과 배관이음쇠는 다음의 어느 하나에 해당하는 것 또는 동등 이상의 강도·내식성 및 내열성 등을 국내 ·외 공인기관으로부터 인정받은 것을 사용해야 하고, 배관용 스테인리스 강관(KS D 3576)의 이음을 용접으로 할 경우에는 텅스텐 불활성 가스 아크 용접(Tungsten Inertgas Arc Welding)방식에 따른다. 다만, 2.5에서 정하지 않은 사항은 「건설기술 진흥법」 제44조제1항의 규정에 따른 "건설기준"에 따른다.
2.5.1.1 배관 내 사용압력이 1.2 ㎫ 미만일 경우에는 다음의 어느 하나에 해당하는 것
(1) 배관용 탄소 강관(KS D 3507)
(2) 이음매 없는 구리 및 구리합금관(KS D 5301). 다만, 습식의 배관에 한한다.
(3) 배관용 스테인리스 강관(KS D 3576) 또는 일반배관용 스테인리스 강관(KS D 3595)
(4) 덕타일 주철관(KS D 4311) 법제처
2.5.1.2 배관 내 사용압력이 1.2 ㎫ 이상일 경우에는 다음의 어느 하나에 해당하는 것
(1) 압력 배관용 탄소 강관(KS D 3562)
(2) 배관용 아크용접 탄소강 강관(KS D 3583)
1. 고시 개정취지 2013.06.10. 기존까지 화재안전기준에서 동(銅)으로 표현하던 동관 등에 대한 표 현을 구리관등 구리로 표현하면서 1항에서 1호와 2호로 구분하여 각각에 대해 사 용압력 1.2 ㎫기준으로 분류하여 사용 가능한 배관을 명시하였다. 동시에 기존까 지 국내에서 원칙적으로 탄소강관과 합성수지관 만을 인정하고 있었지만 여기에 더하여 스테인레스강관 [배관용 스테인리스강관(KS D 3576) 또는 일반배관용 스테 인리스강관(KS D 3595)]의 사용기준을 마련하여 현장에서의 선택의 폭을 넓게 하였다. 2016. 07. 25. 개정을 통해 그동안 지하매립배관으로 사용되어 오던 덕타일 주철관을 사용압력 1.2 ㎫미만에서 적용가능하게 명시하여 선택의 폭을 넓게 하였어며 사용압력 1.2 ㎫이상일 경우에 그동안 모호하게 표현하였던 동등 이상의 강 도·내식성 및 내열성을 가진 것이란 문구를 삭제하고 배관용 아크용접 탄소강강관 (KS D 3583)을 명시하였다.
2.사용배관의 종류 배관 선택 시 우선적으로 고려하는 것은 배관의 내압성ㆍ내열성이다. 이밖에도 내식성 등을 고려하여 선택하게 된다.
가. 배관 내 사용압력이 1.2MPa 미만인 경우 1) 배관용 탄소강관(KS D 3507) 2) 이음매 없는 구리 및 구리합금관(KS D 5301). 다만, 습식의 배관에 한함 3) 배관용 스테인리스강관(KS D 3576) 또는 일반배관용 스테인리스강관(KS D 3595) 4) 덕타일 주철관(KS D 4311) 5) 1)내지4)의 동등 이상의 강도ㆍ내식성 및 내열성을 국내ㆍ외 공인 기관으로부터 인정을 받은 것
나. 배관 내 사용압력이 1.2 ㎫ 이상인 경우 1) 압력배관용 탄소강관(KS D 3562) 2) 배관용 아크용접 탄소강 강관(KS D 3583) 배관 3) 1), 2)의 동등 이상의 강도ㆍ내식성 및 내열성을 국내ㆍ외 공인기관으로부터 인정을 받은 것
3. 사용압력에 따른 배관의 선택 사용압력이 1.2㎫ 미만인 경우는 배관용 탄소강관(KS D 3507)을 사용할 수 있다. 배관에서 사용압력(working pressure)이란 통상 펌프(펌프 방식가압송수방식의 경 우)에서 발생할 수 있는 최대압력으로 체절압력(shutoff pressure)을 의미한다. 체절압력은 정격토출압력의 140%이내 이어야 하므로 결국 펌프의 양정이 86m이상일 경우[체절압력(정격압력×1.4)〈120m]에는 압력배관용 탄소강관(KS D 3562)이나 이와 동등 이상의 강도ㆍ내식성 및 내열성을 가진 제품을 사용하여야 한다.
4. 배관의 종류별 특징 등 한국산업규격(KS)은 제품을 표준화하기 위한 국가표준으로서 배관종류에 따른 세부 성능기준을 정하고 있으며, 이 기준에서는 스프링클러설비의 사용압력 조건에 따라 적정한 배관을 사용하도록 하고 있다.
가. 배관용 탄소강관(KS D 3507 : SPP) 이 규격은 사용 압력이 비교적 낮은 증기, 물, 기름, 가스, 공기 등의 배관에 사용하는 탄소강관에 대하여 규정하고 있으며 2.5㎫ (25㎏f/㎠) 이상의 수압을 가하는 수압시험 등에 이상이 없어야 한다. 탄소강관에 일차 방청도장만 한 것을 흑관이라고 하며, 흑관에 아연도금(1㎡당 400g)한 것을 백관이라고 한다. 강관의 제조방법은 용접관(welded steel pipe)이나 전기저항용접관 (electrical resistance welded pipe)의 2종류가 있다.
나. 압력 배관용 탄소강관(KS D 3562 : SPPS) 이 규격은 350℃정도 이하에서 사용하는 압력 배관에 쓰이는 탄소강관에 대하여 규정하고 있다. 제조방법에 따라 전기저항용접관(ERW pipe)과 이음매 없는 관(seamless pipe)의 2가지로 구분한다. 압력배관용 탄소강관(KS D 3562)은 호칭지름에 따른 배관의 호칭두께에 따라 스케줄을 정하고 있으며, 배관의 스케줄 번호에 따라 수압시험을 실시하여 사용목적에 따른 배관을 선정하여 사용할 수 있도록 하고 있다.
스케줄번호의 산정은 다음에 의한다.
다. 이음매 없는 구리 및 구리합금 관(KS D 5301) 이 규격은 전신 가공한 단면이 둥근형인 이음매 없는 동 및 동합금관에 대하여 규정하고 있으며 배관의 두께에 따라서 K형식, L형식, M형식으로 나뉜다. 동관의 경우는 특별히 이음매 없는 관(seamless pipe)으로, “습식설비”만으로 사용이 한정되어 있다. 이는 내열성이 취약한 동관의 특성을 고려한 것이며, 특히 화열에 의한 용접부위의 안전성을 고려한 것이다. 배관 내에 물이 충수 되지 않고 공기가 체류하는 건식 및 준비작동식 스프링클러설비 등의 경우에는 사용을 제한하고 있다.
5. 강관배관의 두께 <KS D 3562 Sch. 40 / KS D 3507> 배관의 외경은 동일하나 배관의 스케줄에 따라 두께가 다르므로 배관의 내경은 각기 다르다. 다음 표는 압력배관용 강관 KS D 3562 중 Schedule 40 배관과 일반 배관용강관(KS D 3507)의 두께를 비교한 것이다. 배관의 두께는 배관시스템의 최대사용압력과도 밀접한 관계가 있지만 배관의 부식여유와도 밀접한 관계가 있다. 일반적으로 습식스프링클러설비 배관의 경우에는 스케줄이 없는 일반배관용강관(KS D 3507)이 많이 사용되고 있지만 배관 내에 항상 공기가 채워져 있어 배관 내의 부식이 상대적으로 빠른 속도로 진행되는 건식 스프링클러설비 배관의 경우에는 부식여유를 고려하여 KS D 3562 Schedule 40 배관의 사용이 권장되고 있다.
6. 배관의 사용압력 결정 급수배관의 최대사용압력은 배관계통 내에 설치되는 배관 요소 중 가장 취약한 부분의 사용압력을 기준으로 정한다. KS 규격을 참조하여 비교하여 보면 급수배관 계통 중 사용압력이 가장 낮은 부분은 배관의 접합부, 밸브부, 유수검지장치 등의 접합 부분에 체결되는 플랜지임을 알 수 있다. 따라서 배관의 사용압력은 사용하는 플랜지의 압력단계에 따라 선정되어야 한다. 현재 국내에서 생산되고 있는 유수검지장치 등의 플랜지는 대부분 10K이며 그 외의 압력단계가 요구될 때에는 특별 주문품으로 제작되어 사용하여야 한다.
가. 철강제 관 플랜지의 압력단계 (KS B 1501)
나.나사식 가단 주철제 관 이음쇠 (KS B 1531)
7. 제품(파이프) 성능기준 스프링클러설비에 사용되는 배관은 한국산업규격(KS) 등에서 정하는 성능기준에 적합하여야 하며, 사용압력 조건에 따라 설비의 성능유지를 위한 적정한 배관을 사용하여야 한다.
합성수지배관
2.5.2 2.5.1에도 불구하고 다음의 어느 하나에 해당하는 장소에는 소방청장이 정하여 고시한 「소방용 합성수지배관의 성능인증 및 제품검사의 기술기준」에 적합한 소방용 합성수지배관으로 설치할 수 있다.
2.5.2.1 배관을 지하에 매설하는 경우
2.5.2.2 다른 부분과 내화구조로 구획된 덕트 또는 피트의 내부에 설치하는 경우
2.5.2.3 천장(상층이 있는 경우에는 상층바닥의 하단을 포함한다. 이하 같다)과 반자를 불연재료 또는 준불연재료로 설치하고 소화배관 내부에 항상 소화수가 채워진 상태로 설치하는 경우
1. 합성수지배관의 적용성 소방용 합성수지배관을 사용하는 장소에 대한 기준은, 합성수지배관의 내열한계를 고려하여 정한 것이다. 즉 배관이 직접화열에 접하지 아니하고, 배관에 소화수 가 차있으며, 가연재가 아닌 내장재로 쌓인 부분에 한하여 사용할 수 있도록 하고 있다. 배관 시공상의 편리성과 경제성 등의 장점에도 불구하고 내열성기계적 강 도 등에 대한 한계로 인하여 사용범위가 제한되어 있나 차츰 넓어지고 있는 추세이다. NFPA에서는 스프링클러배관에 인정하고 있으며 일본의 경우도 관련기준이 마련되어 있다.
2. 스프링클러설비용 합성수지배관(CPVC) 스프링클러설비용 합성수지배관이라 함은「화재예방, 소방시설 설치유지 및 안전 관리에 관한 법률」제39조 제2항과 「소방용 합성수지배관의 성능인증 및 제품검사의 기술기준」에서 정한 성능을 갖는 것으로서, 배관이 화염에 직접 노출되지 않는 배관을 말한다. 그러므로 배관 내에 물이 항상 충수 되는 스프링클러설비로서 화재의 위험성이 낮고 소방용 합성수지배관의 성능시험기술기준에 적합한 경우에는 합성수지 배관을 사용할 수 있도록 하고 있다. 소방용 합성수지 배관에 사용되는 제품은 염소화염화비닐수지(CPVC;chlorinated polyvinyl chloride) 배관으로 “내화성 경질염화비닐관”이다. PVC의 최대 약점인 내열성, 내후성, 내식성을 향상시킨 제품으로 내열배관, 이음 관, 밸브, 판 시트, 가정용 내장재, 전기부품소재 등으로 사용된다. 국내규격은 KSM3414(내열성 경질 염화비닐관)으로 규정되어 있다.
3. 제품성능기준 「소방시설 설치유지 및 안전관리에 관한 법률」제39조 및 소방용 기계기구등의 형식승인등에 관한 규칙 제28조의 규정에 의한 「소방용합성수지배관의 성능시험 기술기준」(소방청고시 제2017-1호)에 적합한 제품을 사용하여야 한다.
4.불연재료 또는 준불연재료 제3호의 경우 천장과 반자가 연소되면서 스프링클러 배관이 화열에 직접 노출 될 수 있는 곳은 합성수지관을 설치하지 못하도록 한 것으로 “불연재료”와 “준불 연재료”의 성능기준은 「건축물 내부 마감재료의 난연성능기준」(국토해양부고시제 2009-866호)」의한다.
