건설연, 링타입 스프링클러 배관이음 기술 개발..."기능성, 내구성, 조립 시공성 뛰어나" KICT's Ring type sprinkler piping joint technology

부식, 내구성, 누수 걱정 끝! 신개념 무용접 배관이음 시스템

국내 최초 개발 성공

한국건설기술연구원(원장 김병석, 이하 건설연)은 화재 발생 예방 및 초기 진화를 위해 설치되는 스프링클러 배관 연결부에서의 누수 또는 부식 문제를 해결할 수 있는 무용접 링타입 배관이음 시스템을 국내 최초로 개발했다고 밝혔다.

<그림 1-1> 링타입 배관 이음 시스템의 구성 부품

‘소방시설 설치 및 관리에 관한 법률’에 따르면 2018년 이후에 건설되는 6층 이상의 모든 건축물, 특히 아파트 천장에 스프링클러 설비가 설치되어야 한다. 85제곱미터 32평 아파트 1세대당 스프링클러 헤드가 17개 정도가 필요하며, 배관 연결 부위는 약 80개가 소요된다. 즉, 1,000세대 규모 단지의 경우 필요한 스프링클러의 연결 부위는 약 80,000개에 달한다. 그러나 스프링클러 설비배관 설치 공사 시 설비배관의 용접, 절단, 연마 과정이 필요한데, 작업 과정에서 발생되는 불티로 인한 화재 사고의 위험이 있다. 또한, 입주 후에는 배관 연결부 부식 등으로 인한 누수 하자의 위험이 있다.

강관을 사용하는 스프링클러의 소방배관은 시간이 경과됨에 따라 부식되어 소방기능을 상실할 수 있다. 이는 화재 발생 시 소방관 및 국민들의 생명과 안전을 위협할 수 있는 심각한 문제로 이어질 수 있다. 실제로 전국 각지에서 소방배관의 부식으로 인한 크고 작은 사고들이 지속적으로 발생하고 있다.

구체적으로 2023년 9월 ‘소방배관 시스템 부식문제 해결 촉구’ 국회 세미나 발표 자료에 따르면 ´16년도 ~ ´21년도 기준 스프링클러 설비 미작동 화재 124건 중 69건(56%)이 부식 등 점검 부재로 인해 화재진압에 실패한 것으로 나타났다.

지금까지 강관을 사용하는 소방설비 배관의 연결은 용접이음, 나사 이음, 그리고 그루브 이음이 주로 이용되고 있다. 행정안전부에 따르면 2015년에서 2019년까지 건축공사장 용접 관련 화재는 장마철을 제외하면 월평균 486건이 발생하여 중대재해처벌법 시행 이후 현장에서 사라지고 있는 추세이다. 나사산을 내어 연결하는 나사 이음은 부식으로 인한 누수 하자 발생 가능성이 매우 높은 문제점을 갖고 있다. 그루브 이음은 배관에 홈을 만드는 공정의 어려움으로 인해 관경이 작은 배관(50㎜ 이하)에는 사용되고 있지 않다.

<그림 1-2> 링타입 설비배관 이음 시스템의 체결 방식

이에 건설연 건축에너지연구소 연구팀(팀장: 조동우 박사)은 ㈜태양하이테크 및 ㈜하이멕과 공동으로 배관과 배관을 간편한 방법으로 체결할 수 있는 신개념 링타입 배관이음 시스템을 개발하였다. 배관 외측의 홈테에 금속링을 끼우고 2개의 오링과 가이드링을 배관에 연결한 후, 하우징으로 체결하여 2중으로 누수를 차단하는 구조로 되어 있다. 살수 능력 및 부식 내구성을 위해 배관 내측면에 일체의 물리적 변형 없이 배관을 연결하는 것이 가능하다.

기존 기술과 비교하였을 때, 기능성, 내구성, 조립 시공성 측면에서 차별성을 확보했다. 링타입 배관이음 시스템은 공장에서 미리 배관과 배관이음 부품을 체결하여 패키지 형태로 포장하고, 현장에서는 단순 조립시공만 하는 것이 가능하다. 개발된 기술은 관경이 큰 배관에서 작은 배관으로 연결(예: 65mm → 50mm, 50mm → 40mm)할 때 사용되는 레듀서(Reducer)가 일체형으로 제작되어, 용접이나 나사방식 대비 조립 연결부가 20% 정도 감소된다. 특히 아파트 세대 천장에 설치되는 스프링클러의 작은 배관에서도 조립 시공성이 뛰어나 기존 방식 대비 작업시간을 50%까지 단축할 수 있다. 또한, 배관 이음부 부식 예방이 가능한 장기 내구성 확보기술로 유지보수(누수, 배관 교체) 비용을 현저히 낮출 수 있다는 것이 특징이다.

<그림 1-3> 레듀서없이 연결부위 감소 가능한 링타입 배관이음 시스템

링타입 배관이음 시스템은 내진성능, 누수성능을 비롯하여 각종 안전성능 시험에 합격하였고, 2022년 12월에는 국제 공인규격인 UL(Underwriters Laboratory) 인증도 취득하였다.

개발된 기술은 서울과 부산 지역 3개 아파트단지의 노인정, 어린이집, 게스트하우스 등과 같은 공용시설에 현장 적용이 되어 운영 중이다. 초고층 아파트뿐만 아니라 오피스텔, 다중이용시설, 지식산업센터, 데이터센터 등을 비롯하여 냉각수나 가스 플랜트용 배관설비 등으로 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

<그림 1-4>  배관 부식으로 살수밀도 저하와 스프링클러 헤드노즐 막힘 현상

(출처: 소방배관 시스템 부식문제 해결 촉구 국회세미나, 2023. 9. 12)

김병석 원장은 “우리 연구원은 중소기업의 기술력 증대를 위해 지속적으로 지원사업을 추진하고 있으며 이를 통해 개발된 본 기술은 스프링클러 배관의 부식 및 누수 발생 결함을 보완할 수 있는 기술로서 화재 피해를 최소화하고, 국민생활 안전에 기여할 것”이라고 밝혔다.

공동주택 단지 설치 시공 사례

본 성과는 과학기술정보통신부의 지원으로 건설연 중소기업 지원사업 “신개념 링타입 설비배관 이음쇠 개발 및 기술 실용화(2022~2023)” 과제를 통해 개발되었다.

kict 건축에너지연구소

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