관로 수압시험

왜 배우는가: 관로 수압시험은 새로 부설하거나 보수한 상수관로가 설계 수압을 견디고 누수 없이 시공됐는지를 확인하는 마지막 품질 확인 절차다. 상수관로는 매설 후 되메우기가 끝나면 결함을 찾기 어려워 시험 기준과 절차를 정확히 알아야 하며, 토목시공기술사 시험에서 절차와 시험압력 기준을 묻는 문제로 반복 출제된다.

출제 이력: 제134회 1교시 5번, 제117회 1교시 6번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄에 쓸 정의는 다음과 같다.

관로 수압시험은 관로에 물을 채우고 설계 수압 이상의 시험압력을 가해 관의 강도와 이음부의 수밀성을 확인하는 현장 시험이다.

핵심 키워드

• 수압시험(Hydrostatic Test)
• 시험압력
• 공기빼기
• 가압 유지시간
• 누수량 허용기준
• 관로 수밀성
• 되메우기 전 시험

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면, 수압시험은 파이프에 물을 가득 채워 압력을 걸어 보고 새는지, 터지지 않는지 보는 시험이다. 물은 거의 압축되지 않으므로 압력이 떨어지면 누수가 있다는 뜻이다.

정식 정의는 다음과 같다. 수압시험은 관로 내부에 물을 채우고 설계 수압보다 높은 시험압력을 일정 시간 가하여, 관체의 강도, 이음부의 수밀성, 누수 여부를 확인하는 시험이다. 수도법령 체계에서 관로의 적정 수압과 용량은 기술진단의 평가 항목이기도 하지만, 시공 완료 단계의 수압시험은 설계 수압을 견디는지 확인하는 별도의 현장 시험이다.

핵심 용어를 풀면 다음과 같다.

• 시험압력: 관로에 실제로 가하는 압력이다. 설계 수압 또는 최대 사용 수압을 기준으로 정하며, 기준서가 정한 배율을 곱해 정한다.
• 공기빼기: 관 내부에 남은 공기를 완전히 배출하는 작업이다. 공기가 남아 있으면 압축되어 압력 강하가 실제 누수보다 크게 보이거나 누수를 놓치게 된다.
• 가압 유지시간: 시험압력을 일정 시간 유지하며 압력 강하를 관찰하는 시간이다.
• 누수량: 일정 시간 동안 보충된 물의 양으로 측정하며, 허용 누수량과 비교하여 합격 여부를 판단한다.

3. 등장 배경과 필요성

상수관로는 땅속에 매설되므로 시공 중 결함이 생겨도 되메우기 후에는 찾아내기 어렵다. 이음부 불량, 관체 균열, 시공 중 손상은 매설 직후 시험으로 잡아야 한다. 수압시험을 생략하면 준공 후 누수와 파열이 발생하고, 이는 단수와 도로 굴착 보수로 이어져 사회적 비용이 크다.

또한 상수는 수질 보호가 중요하므로, 관로를 새 관로로 연결하기 전 누수와 오염 가능성을 함께 확인해야 한다. 수압시험은 누수 확인과 함께 연결 전 관로의 건전성을 보증하는 절차다.

국제적으로도 배관 수압시험은 결함 재료를 찾아내고, 잔존 결함이 설계 압력에서 운전해도 문제없을 정도인지 확인하며, 시공된 계통의 건전성을 최종 검증하는 절차로 규정된다. 배관 설계 기준인 ASME B31.3도 이 시험을 기밀과 강도 확인 목적으로 요구한다. 국내 상수도에서도 같은 목적을 따르되, 시험압력과 허용 누수량은 국내 기준을 적용한다.

관로 수압시험의 필요 이유를 정리하면 다음과 같다.

• 매설 후 결함 발견이 어렵다.
• 누수는 단수와 2차 굴착 피해를 만든다.
• 시험으로 준공 전 시공 품질을 확정한다.
• 연결 전 관로 건전성을 확인한다.

4. 구성요소·원리·절차

관로 수압시험은 설치가 끝난 관로에 물을 채우고 설계 시험압력으로 가압한 뒤, 일정 시간 동안 압력 저하와 누수 여부를 보고 관로의 기밀성과 강도를 확인하는 검사다. 시험의 구성요소는 시험구간, 가압 장치, 압력계, 누수 판정 기준으로 나뉜다.

시험의 원리는 물이 거의 압축되지 않는다는 점을 이용한다. 관내 공기가 남아 있으면 압축성 때문에 압력이 빠르게 떨어져 누수를 가린다. 따라서 관내 공기 배출이 시험의 선행 조건이다. 누수가 없으면 일정 시간 후에도 압력이 유지되고, 누수가 있으면 압력이 떨어지거나 보충수량이 늘어난다.

관내 공기를 완전히 배출한 뒤 가압해야 누수를 정확히 판정한다

절차는 다음과 같다.

• 시험구간을 정하고 양끝을 블라인드 플랜지나 캡으로 막는다.
• 가장 낮은 지점에서 물을 채우고 가장 높은 지점의 공기 배출 밸브를 열어 공기를 뺀다.
• 관내 공기가 완전히 빠지면 공기 배출 밸브를 닫는다.
• 관 안에 물을 채운 상태로 일정 시간(보통 24시간) 정치하여 흡수와 온도 변화에 의한 압력 변동을 안정시킨다.
• 설계 시험압력까지 천천히 가압하고 일정 시간 유지한다.
• 압력 강하량과 보충수량을 측정하여 허용치와 비교한다.
• 판정 결과에 따라 누수 지점을 찾아 보수하고 재시험한다.

가압 속도는 급격한 충격을 피하도록 완만하게 올린다. 압력계는 관로의 가장 낮은 지점 또는 펌프와 떨어진 위치에 설치해 실제 관 내부 압력을 읽는다. 수압시험 중에는 펌프를 관로에서 분리해 측정값이 펌프 작동에 흔들리지 않도록 한다.

관내 압력과 허용 누수량의 관계는 다음과 같이 표현한다.

$Q = \frac{V \cdot \Delta P}{\rho g \cdot t}$

여기서 Q는 누수량, V는 시험구간 내용적, \Delta P는 압력 강하량, t는 시험 시간이다. 실무에서는 보충수량으로 누수량을 환산하는 방법을 많이 쓴다. 이 식은 개념 설명용이며, 허용 기준은 아래 5절의 값을 따른다.

5. 관련 법령·기준·표준

관로 수압시험의 기준은 설계기준, 시방서, 수도 관련 고시가 함께 적용된다. 상수도 관로의 검사 항목과 기술진단 기준은 「수도법」과 그 시행규칙에 근거를 둔다. 「수도법」 제74조제1항과 같은 법 시행규칙 제29조제3항은 수도사업자가 상수도관망의 기술진단을 시행하도록 정한다. 이 고시는 기술진단의 범위와 시행방법을 규정한다. 기술진단 대상은 취수장에서 정수장까지의 도수관로, 정수장 이후 송수관과 배수관, 급수분기점에서 계량기까지의 급수시설, 배수지와 가압장이다.

관망도와 블록시스템은 기술진단의 전제 조건이다. 관망도 작성과 블록 구축이 안 되어 있으면 단계적 작성 계획을 세워야 한다. 기술진단은 일반 기술진단과 전문 기술진단으로 나뉜다. 일반 기술진단은 서류와 자료로 개략 평가하고, 전문 기술진단은 현장조사를 거쳐 정밀하게 평가한다.

블록 야간최소유량 허용누수량 1.0㎥/hr-㎞ 기준

기준 수치와 조건을 표로 정리하면 다음과 같다.

전문 기술진단 현장조사에서는 블록 내 수압을 측정해 수압 편차를 분석하고, 소블록의 정체수역을 확인한다. 블록유입량은 데이터 저장이나 원격전송이 가능한 유량계로 계측한다.

관로 수압시험의 구체적 시험압력과 허용 압력 강하량은 상수도 공사 표준시방서와 설계도서의 값을 따른다. 기술진단 고시는 운영 중인 관망의 진단 기준이며, 신설 관로의 준공 수압시험 기준과는 목적이 다르다.