건물 급수방식

왜 배우는가: 건물 급수방식은 건축물의 수압 확보, 위생 안전, 단수 대비 방식을 결정하는 기본 개념이다. 급수설비 설계와 급수량·관경 산정, 저수조 설치 기준의 출발점이므로 시험에서 반복해서 출제된다.

출제 이력: 제134회 2교시 4번, 제114회 2교시 3번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄 정의 문장:

건물 급수방식은 수도본관의 수압 또는 저수조·펌프를 이용해 건물 내 위생기구에 물을 공급하는 방법을 말한다.

핵심 키워드

• 수도직결방식
• 고가수조방식
• 압력탱크방식
• 부스터펌프방식
• 저수조방식
• 병용방식
• 동수압
• 단수 대비

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면, 물을 건물 꼭대기까지 어떤 힘으로 올려 보내느냐의 문제다. 수도본관 압력만 쓸지, 펌프와 물탱크를 더할지에 따라 방식이 나뉜다.

정식 정의는 다음과 같다. 급수설비는 배수관에서 분기된 급수관, 저수조, 수도꼭지 등 급수에 필요한 기구를 총칭한다. 급수방식은 이 설비가 물을 공급하는 원리에 따라 구분한다.

핵심 용어를 풀이하면 다음과 같다.

수도직결방식은 급수관 내 수압만으로 물을 공급하는 방식이다. 수도본관의 수압이 충분한 저층 건물에 쓰이며, 오염 위험이 가장 적다.

고가수조방식은 저수조의 물을 펌프로 옥상의 고가수조에 올리고, 중력으로 급수하는 방식이다. 수압이 안정적이어서 가장 널리 쓰인다.

압력탱크방식은 밀폐된 압력탱크 안의 공기를 압축해 그 압력으로 급수하는 방식이다. 옥상에 수조를 둘 수 없는 소규모 건물에 쓰인다.

부스터펌프방식은 급수관 도중에 가압펌프를 설치해 수압을 높이고 직결 급수하는 방식이다. 저수조를 생략할 수 있다는 점이 특징이다.

저수조방식은 상수를 저수조에 받아 두었다가 펌프로 급수하는 방식의 총칭이다. 단수 때에도 일정량을 확보할 수 있다.

병용방식은 수도직결방식과 저수조방식을 함께 적용하는 방식이다.

동수압은 물이 흐르는 상태에서 배관에 작용하는 압력이다. 급수 가능 여부를 가르는 기준이다.

3. 등장 배경과 필요성

초기 도시 급수는 수도본관의 수압만으로 충분했다. 건물이 고층화되면서 본관 수압으로는 상층까지 물을 올릴 수 없게 되었다. 이에 따라 옥상 수조와 펌프, 압력탱크 같은 보조 설비가 등장했다.

수도본관 수압은 지역과 시간대에 따라 변동이 크다. 일시에 많은 물을 쓰는 건물이나 상시 일정한 수압이 필요한 건물은 직결만으로 공급하기 어렵다. 그래서 저수조를 두는 방식이 필요해졌다.

위생 측면의 요구도 있다. 수도본관에서 직접 물을 끌어쓰면 역류로 인한 배수관 오염 위험이 낮다. 반면 저수조를 두면 저수조 청소와 관리가 필요해진다. 방식 선택은 수압, 위생, 단수 대비, 공간을 함께 따져서 결정한다.

국내 법규도 방식을 구분한다. 수도직결방식은 급수관 내 수압을 이용하고, 저수조방식은 저수조와 양수펌프, 고가수조의 중력을 이용한다고 정의한다. 병용방식은 두 방식을 혼용한 것이다.

직결 방식의 수압 기준도 있다. 배수관의 최소 동수압은 3층 200kPa, 4층 250kPa, 5층 300kPa 수준이다. 이 값을 넘지 못하면 직결 급수가 어렵고 저수조나 가압 설비가 필요하다.

3층 200kPa 이상

표 아래 해설: 수도직결은 본관 수압에 의존하므로 적용 범위가 제한된다. 저수조식은 수압 부족을 해결하지만 저수조 관리가 추가된다.

4. 구성요소·원리·절차

급수방식은 수원에서 건물 내 사용처까지 물을 보내는 방법이다. 방식마다 물을 밀어 올리는 힘이 다르다. 수도직결방식은 배수관의 동수압을 쓴다. 고가수조방식은 옥상 수조의 위치 에너지(중력 수두)를 쓴다. 압력탱크방식은 밀폐 압력탱크 안 공기의 압축 에너지를 쓴다. 부스터펌프방식은 펌프가 가압 양정을 더한다.

급수방식은 물을 보내는 힘의 원천으로 구분한다: 동수압, 중력 수두, 공기 압력, 펌프 양정.

표 설명: 구성요소를 보면 저수설비 유무가 방식을 나눈다. 저수조가 있으면 단수 대비가 되고, 없으면 수도 압력에 기대게 된다. 압력 안정성은 가압 원천이 일정한지에 따라 결정된다.

고가수조방식의 원리는 다음과 같다. 수조 바닥에서 최상층 최대 압력 기구까지 필요한 수두를 확보하면 된다. 이때 수조 설치 높이는 최상층 기구 중 가장 큰 압력을 요구하는 기구를 기준으로 정한다. 대변기 세정밸브나 가스 순간탕비기가 여기에 해당한다.

고가수조 설치 높이 산정식은 다음과 같다.

$H_t \geq H_s + h_{p} + h_{f} + H_{min}$

여기서 H_t는 수조 저수위에서 기준면까지 높이(m), H_s는 최상층 기구 높이(m), h_p는 기구 필요 최소 압력수두(m), h_f는 배관 마찰손실수두(m), H_{min}은 여유 수두(m)다.

압력탱크방식의 원리는 보일의 법칙을 쓴다. 탱크 안 공기가 압축되어 물을 밀어낸다. 물이 줄면 공기 압력이 낮아지므로 펌프가 다시 물을 채운다. 압력 범위는 펌프의 기동과 정지 압력으로 정한다.

부스터펌프방식의 원리는 펌프가 부족한 수압을 보충하는 것이다. 펌프 토출압을 일정하게 유지하려고 흡입측 압력을 감시한다. 인버터로 회전수를 바꾸어 유량에 맞춘다.

수도직결방식의 절차는 다음과 같다.

• 수도본관 수압을 측정한다.
• 최상층 필요 수압과 배관 손실을 계산한다.
• 수압이 부족하면 가압방식으로 전환한다.
• 역류방지장치를 설치한다.

고가수조방식의 절차는 다음과 같다.

• 저수조에 수도수를 받는다.
• 양수펌프로 옥상 고가수조에 올린다.
• 수조 높이를 최상층 기구 기준으로 정한다.
• 수조에서 중력으로 각 기구에 급수한다.

부스터펌프방식의 절차는 다음과 같다.

• 설계 최대 유량과 최대 양정을 산정한다.
• 펌프 대수와 용량을 정한다.
• 압력센서로 토출압을 감시한다.
• 인버터로 회전수를 제어한다.

5. 관련 법령·기준·표준

국내 급수방식의 근거는 지자체 수도 조례와 수도법이다. 태안군 상수도 급수 조례는 옥내 급수방식을 수도직결방식, 저수조방식, 병용방식으로 나눈다. 의성군과 부산광역시 수도급수 조례 시행규칙은 직결급수 신청 대상을 정한다. 5층 이하 건축물에 순직결급수를 하는 경우와 건축물에 가압직결급수를 하는 경우가 신청 대상이다.

직결급수 허용 여부를 정하는 기준 수압은 다음과 같다.

표 설명: 직결급수는 층수와 동수압 두 조건을 함께 만족해야 한다. 5층 이하 건축물은 순직결이 가능하다. 그 이상은 가압이나 저수조 방식을 쓴다.

수도법상 급수설비는 배수관에서 분기한 급수관, 저수조, 수도꼭지와 그 밖의 기구를 포함한다. 급수설비의 관리 한계는 수용자가 부담하는 것으로 본다.

최근 지자체 조례는 직결급수 신청 후 10일 이내에 통지하도록 정하고 있다. 통지서는 직결급수 통지서 또는 반려통지서다.

법령과 기준은 개정될 수 있으므로 적용 시점의 현행 조례를 따른다.

6. 유형과 비교

급수방식은 수도본관의 수압을 직접 쓰는지, 저수조와 가압장치를 거치는지에 따라 나뉜다. 먼저 네 방식의 공급 원리와 적용 범위를 비교한다.