스크랩 배수통기설비 설계이론

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배수,통기설비

1. 배수,통기설비 개요

1) 배수의 종류

배수의 종류는 물에 포함된 내용에 따라 오수, 잡배수, 우수, 용수(솟아 나오는 물), 특수배수로 구분한다. 오수 및 잡배수는 생활배수이며, 우수 및 용수는 자연현상에 의해 발생한 것이다. 특수배수라는 것은 산업폐수 등을 가리킨다.

(1) 오수

수세식변기(대변기 및 소변기 등)에서의 배수 즉, 종이와 고형물을 포함한 배수를 말한다. 오수처리시설이 되어 있는 하수도가 있는 경우는 그 상태로 하수도에 방류하지만 그렇지 못한 경우에는 사설오수처리시설에서 처리하여 하수도에 방류한다.

(2) 잡배수

주방, 욕실, 세면장, 세척장 등에서의 배수로 배출되는 비교적 오수에 비하여 오염정도가 적은 오수처리시설이 없는 하수도에 방류하여도 지장이 없는 것을 말한다. 공공 하수관이 완벽하게 시설되어 있지 않는 지역에서는 하천에 부득이 배수되는 경우도 있지만 환경오염을 발생시킬 염려가 있으므로 주의하여야 한다.

(3) 우수, 용수

빗물과 지하에서 솟아오른 물 등의 오염되어 있지 않은 물은 정화처리를 할 필요가 없으므로 직접 냇물, 강 또는 바다로 흘려보내고 있다. 수질의 오염문제는 없지만 집중호우 등에 의한 수해를 당하지 않도록 충분한 크기의 관로를 설치할 필요가 있다.

(4) 특수배수(또는 폐수)

공장, 병원, 연구소 등에서의 배수중 기름, 산, 알칼리, 방사선물질, 그 이외의 유해물질을 포함하고 있는 배수를 특수배수라 한다. 이들을 적절한 처리시설에서 처리하여 하수도에 흘려보내야 한다. 좋은 시설의 하수도가 있어도, 하수도의 오수처리시설은 어디까지나 생활용수를 대상으로 하고 있으므로 공장에서의 유해물질을 다량 포함한 산업배수에 대한 처리능력은 기대할 수 없다. 이 특수배수는 그 수질에 대해 광범위하므로 적절한 처리를 하여 공해가 없도록 한 후에 잡배수로 취급되어야 한다.

(5) 중수도(배수 재처리 용수) 배수

사용된 물을 재생하여 이용하기 위한 배수로서 일반 잡배수와 구별하여 취급한다.

2) 배수방식의 분류

배수방식은 배수의 종류에 대하여 오수처리시설 필요성의 유무, 오수처리시설의 종류에 의해 광범위하게 분류 되어진다. (특수배수에 대해서는 전용의 처리시설을 설치 한다.)

(1) 처리방식에 의한 분류

① 합류식

합류식은 공용하수도(하수도 및 오수처리시설)의 오수, 잡배수 등 모든 하수를 처리하는 방식으로 질적으로는 생활배수에 대한 오수처리시설을 가지며, 양적으로는 다량의 오수처리능력을 가진 방식이다.

② 분류식

분류식 배수설비에는 2가지 방식이 있다. 그림의 방식(분류식 a)은 질적으로 생활 배수에 대해 공공 오수처리시설을 가지고 있지만 양적으로 큰 비율을 차지하는 우수에 대해서는 처리할 필요가 없기 때문에 우수처리관을 별도 계통으로 처리한다.

그림의 방식 (분류식 b)은 공공 오수처리시설을 설치하지 않는 경우에 사용하는 방식이며, 하수관이 묻힌 하천의 경우와 개방된 하천의 경우가 있다.

개방된 하천의 경우는 주위의 환경위생상 여러 가지 문제를 일으킬 수 있기 때문에 오수처리시설도 고급으로 할 필요가 있다. 또한 하수 아래쪽이 농업용수로 되어 있는 경우는 오수처리시설에 대한 더욱 더 신중한 배려가 요구된다.

분류식 a	분류식 b
[그림] 분류배수처리방식

(2) 기계(펌프)사용에 따른 분류

① 중력식 배수

물은 대기에 개방된 상태에서는 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르게 된다. 이것은 중력 작용에 의한 것이며, 이 방식에 의한 배수계통을 중력식 배수라 한다. 배수계통의 대부분은 이 방식에 의한 것이며, 반드시 높은 곳에서 낮은 곳으로 향하게 배열하며, 중간에 느슨해짐이 생기지 않도록 주의한다.

② 기계식 배수

지하층의 배수, 오수처리장치에서 오수와 연결된 하수관보다 낮은 위치에서의 배수는 펌프 등의 기계장치에 의해 퍼 올려야만 한다. 이와 같이 기계를 사용하여 배수를 퍼올리는 방식을 기계식 배수라 한다. 또한 공용하수도에 있어서도 하수도보다 낮은 지역의 배수는 기계식 배수로 해야하는 경우도 있다.

3) 배수관의 기울기와 관내의 흐름

(1) 배수관의 기울기

① 배수관의 유속과 기울기

배수배관은 그것에 연결된 기구의 예상 최대배수유량에서 배관 내를 세척하며 흐르는 작용을 일으킬 수 있도록 설계되어야 한다. 세척하며 흐르는 작용을 일으키게 하는 가장 중요한 요소는 충분한 유속이다. 하수를 운반하는 배관에서 세척하며 흐르는 작용을 일으키게 하는데 필요한 최소유속은 0.6m/s 로 권장되고 있다. 이 유속은 관표면에서 모래, 작은 돌을 포함한 최소입자를 세척하며 흐른다. 또한, 물에 휩쓸려 그것을 운반하는 배수배관에는 최소 1.2m/s의 유속이 권장되고 있다. 그 이유는 그렇지 못할 경우에 유지가 응결되어 관내벽에 고체로 형성되어 쌓이기 때문이다. 이것에 필요한 유속은 배수관을 흐르는 방향 아래로 기울게 하여 중력작용을 이용하는 것이 효과적이다.

관       경		유       속 (m/s)
(in)	(mm)	1/192	1/96	1/48	1/24
1 1/4	30	0.24	0.35	0.49	0.69
1 1/2	40	0.27	0.38	0.54	0.76
2	50	0.31	0.44	0.62	0.88
2 1/2	65	0.35	0.49	0.69	0.98
3	75	0.38	0.54	0.76	1.08
4	100	0.44	0.62	0.88	1.24
5	125	0.49	0.69	0.98	1.39
6	150	0.54	0/76	1.08	1.52
8	200	0.62	0.88	1.24	1.75
10	250	0.69	0.98	1.39	1.96
12	300	0.76	1.08	1.52	2.15

[표] 횡주관의 기울기와 유속

② 오수관의 기울기와 수심

오수관은 대소변과 화장실 종이(toilet paper) 등의 고형물질을 운반하는 것이 중요한 역할 중 하나이다. 고형물질은 반쯤 물에 뜬 상태에서 운반되기 때문에 그에 따른 수심이 필요하게 된다. 배수관내의 유속과 수심은 관경과 기울기에 의해 정해진다. 배수관의 관경이 큰 경우에 흐르는 물의 층(수심)이 얕아지고 유속이 떨어짐에 따라 고형물을 흐르게 하는 힘이 없어지고, 물만 아래로 흐르게 된다. 관경이 작은 경우는 관내가 가득차 흐르게 된다. 이에 따라 대기압이 유지되어야 할 배수관내가 기압의 변동을 일으켜 트랩에 악영향을 미친다. 또한, 기울기가 급격히 높아질 때는 유속이 증가하고 수심이 얕게 되어 고형물을 흐르게 하는 힘이 떨어지게 된다. 오수관에 알맞은 수심은 관경의 대략 1/2 ∼ 2/3 정도이다.

유량에 비해 관경이 큰경우	유량에 비해 관경이 적당한경우	유량에 비해 관경이 적은경우
[그림] 배관의 관경이 유속과 수심에 미치는 영향

기울기가 가파른 경우	기울기가 완만한 경우
[그림] 배관의 기울기가 유속과 수심에 미치는 영향

(2) 배수관내의 물의 흐름

배수관내의 배수유입은 간헐적으로 이루어지기 때문에 유량은 끊임없이 변동하고 물과 공기가 들어와 혼합되면서 불규칙적으로 흐르게 된다. 배수관내의 흐름은 불규칙적으로 섞여 흔들리면서 흐르게 되어 관내의 압력은 부분적으로 대기압보다 높거나 낮다. 그 관내압력의 변동폭 허용한계는 트랩의 봉수부에 있어서는 봉수 ±25mm로 정하고 그것을 초과하지 않도록 배수통기 계통을 구성한다.

[그림] 건물의 배수시스템

① 기구배수관, 배수수평지관

세척밸브를 사용하는 대변기에서의 배수량은 최대시간시에 약 140∼160 ℓ/min 이며 이와같이 배관내를 대부분 가득 차게되는 상태가 1∼2초 가량 연속되는 경우가 꽤 많고 배수 관내의 유수면은 심한 파동을 일으키며 그 파동의 정점은 관의 상단에 공간을 만들고 어느 정도의 길이로 가득차게 흘러 물의 피스톤을 형성한다. 이것이 짧은 시간 동안 계속되어도 그 상류 측은 부압, 하류 측은 정압으로 된다. 이것을 완벽하게 하기 위해 부압측에 공기를 주입하고 정압측에서 공기를 빼는 역할을 하도록 통기관을 설치한다. 기구배수관으로부터 유출되는 배수의 양은 변동하기 때문에 굽이쳐 흐른다. 이 굽이침은 수평지관을 상당히 길게 흐르며 좀처럼 정상류가 되지 않는다. 따라서 이 굽이침은 별도의 기구배수관에서의 최대배수량이 거듭되거나 비정상적인 흐름을 생기게 한다.

[그림] 배수수평지관내의 흐름

② 배수수직관

배수수직관의 흐름은 만수가 아니고 부분충만의 흐름형태이며 그 성상에 대해서 Hunter는 다음과 같이 기술하고 있다.

[그림] 배수수직관의 흐름

"부분충만한 수직관내의 수류성상은 관의 상태에 따라 변화한다. 유량이 적을 때는 완전하게 수직관의 내벽에 붙어서 흘러내린다. 유량이 증가함에 따라 관내에의 유수부착은 공기의 마찰저항에 의해 흐름이 관을 가로지르는 막상으로 되는 곳까지 지속되고, 그리고 때로는 수직관내를 가득 채운 형태로 되어 떨어지는 짧은 만수기 등이 형성되나, 이것은 압력이 증가한 공기에 의해 파괴되기까지 유지되고, 파괴된 후에는 만수를 형성하고 있던 물이 공기압력에 부딪치거나 관 중앙부에서 분리한 물줄기가 되어 어떤 일정거리까지 떨어진다. 이 수막형성은 직경 75 mm 의 수직관에서는 1/4∼1/3 층수의 경우에 나타난다. 유량이 증가함에 따라 충만형상은 더욱 빈번해지는데, 수직관의 하부가 개방되어 있을 때는 충만현상이 파괴되지 않는 경우도 있다. 이와 같은 계속적 흐름이 배수계통에서의 압력이 급격히 변하게 되는 원인이 되고 있다."

배수수직관의 허용유량은 이와 같은 관내압력의 급격한 변화가 생기지 않는 범위내에서 충수율을 제한하여 정하고 있으며 일본의 경우 이 충수율을 기구배수부하에 대해 30% 로 하고 있다.

배수수직관으로 들어온 배수는 가속도를 받아 수직관내를 낙하하는 동안에 속도가 증가하나 계속 증가하지는 않고, 관내압 및 공기와의 마찰저항과 평형되는 유속(이것을 종국유속이라 한다)으로 된다. 따라서, 수직관이 아무리 높아도 그 아래부분에서 높이에 비례한 낙하충격압을 받지 않는다. 또, 수직관에 들어온 다음 종국유속에 이르기까지의 흐르는 길이를 종국장이라 한다.

Wyly와 Eaton은

• 수직관내의 부분유수가 완전히 수륜을 만드는 충분한 유량일것.
• 유입구의 초기속도는 0일 것.
• 신품의 주철관 일것 등을 조건으로 하여 Manning의 공식과 형식을 맞추어 만든 다음과 같은 실험식을 제안하였다.

             Q 2/5
V_t = 0.635( --- )
             D

L_t = 0.14441V·t²

여기서, V_t : 종국유속 (m/s)

Q : 물의 유량 (ℓ/s)

D : 수직관의 직경 (m)

L_t : 종국길이 (m)

예를 들어, 유량 Q = 10 ℓ/s, 수직관의 관경을 100 mm 로 하면, 윗식에서 종국유속 및 종국길이는 각각 4m/s 및 2.32 m 로 된다.

즉, 종국길이는 대략 1층분이고 2층까지는 미치지 못한다. 이상에서 알 수 있듯이, 초고층 건축에서 옛날처럼 배수수직관을 구부려 오프셋(offset)을 만들어 낙하속도를 완화시키는 조치가 필요 없음을 알 수 있다.

③ 배수관의 오프셋(offset)

배수수직관의 오프셋은 그 용도에 따라 관내의 물 흐름과 공기압력에 큰 영향을 미친다. 그래서 일본의 경우는 배수수직관의 오프셋 부분에 대해 다음과 같이 규정하고 있다.

가. 45°이내의 오프셋

1. 수직관의 오프셋은 그것이 수직에 대해 45°이내의 방향전환을 하는 경우는 그관을 수직관이라 간주해도 된다.
2. 배수수평지관을 오프셋 상부에서 위쪽 또는 하부에서 아래쪽으로 각각 600mm 이내 에서 그 수직관에 연결할 때는 배수수직관에 릴리프 통기관을 설치한다. 단, 최저부 의 배수수평지관(또는 기구배수관)보다 하부에 설치하는 오프셋에는 릴리프 통기를 설치하지 않아도 된다.

나. 45°를 넘는 오프셋

1. 오프셋의 릴리프 통기는 b의 규정하는 바와 같이 설치한다. 단, 최저부의 배수수평관 보다 하부 설치하는 오프셋에는 릴리프 통기를 설치하지 않아도 된다.
2. 여하한 경우에도 배수수평지관(또는 기구배수관)을 오프셋의 상부에서 위쪽, 또는 하 부에서 아래쪽으로 각각 600 mm 이내에서 그 수직관에 연결해서는 안된다. 단, 최 저부의 배수수평지관(또는 기구배수관)보다 하부에 설치하는 오프셋에는 릴리프 통기를 설치하지 않아도 된다.

④ 배수수평주관

배수수직관, 배수수평관, 기구배수관을 모두 합쳐 옥외에 설치되는 부지배수관으로 유도하는 주관(main pipe)을 말한다.

배수수직관의 아랫부분에서는 종국속도에 달한 수륜과 분무상의 흐르는 물이 수평주관으로 90°방향 변경을 하면 곡관(BEND)부에서는 원심력이 작용하여 그 곡면에 접하여 비교적 균등한 두께의 수막류로 된다. 수평주관으로 들어온 물은 완만한 경사 때문에 고속에서 갑자기 정상 흐름의 저속으로 변환되어 수직관으로부터 수평주관을 향하여 관경의 몇배되는 곳에 수륜 윗쪽이 수평?향의 힘을 잃어 중력으로 흐르고, 급격히 수심이 증가하여 뒤따르는 물과 평형이 유지되지 못하게 되어 수평주관의 어느 길이 만큼 가득찬 상태로 흐르게 된다. 이 현상은 유입속도와 수평주관내의 수심, 관면의 매끄러움의 여부, 관경, 기울기에 따라 다르며 수평주관의 시점에서 0.8∼2m 정도의 지점에서 발생하여 그것이 하류 8∼11m 의 지점에서도 관내상부에까지 파고를 갖고 흐르게 되며 관경 100 mm 의 배수관에서는 36 m, 관경 75 mm의 배수관에서는 25m의 하류에 이르면 정상적으로 흐르는 수면을 나타낸다는 것이 실험적으로 나타나 있다. 따라서 일반 건축물의 수평주관에서 배수상태는 비정상류라고 생각된다. 일반적으로 수평주관에서는 수직관보다 관경을 1단계 크게 하지만, 이 수평주관의 최대수심은 정상적 흐름으로 하여 계산한 관경의 70∼80% 인 것이 바람직하다. 또한 수직관에서의 물의 흐름을 가능한 한 매끄럽게 수평주관으로 유도하기 위해서 수직관 아랫부분에는 90°장곡관(Long Bend), 90°Y관 등의 곡율반경이 큰 이음쇠를 사용하는 것이 바람직하다.

[그림] 배수수평주관의 흐름

⑤ 부지배수관

배수수평주관의 건물 밖 1m이후의 지점으로부터 옥외배수본관, 공공하수도관, 기타 배수처리장치 유입점 까지의 배관을 부지배수관이라 한다. 일반적으로 여기에 배수 맨홀을 설치하여 부지배수관의 시점으로 한다. 관내의 유수는 거의 정상적인 안정된 흐름으로 되어 있지만, 통기관을 설치하지 않기 때문에 관내경의 1/3이상의 공간을 두어 통기의 역할을 하게 할 필요가 있다. 배수관의 최소기울기는 배수수평주관과 같지만 유속이 0.6 m/s 를 초과할 경우는 0.6 m/s 이하에서의 그 수치보다 완만한 기울기로 배관할 수 있다.

4) 특수배수

(1) 고온의 배수

고온의 배수를 그대로 배수계통에 유입시키면 관을 팽창신축시키거나 접합부에 악영향을 주어 누수되는 경우가 있다. 고온의 배수를 건물의 배수계통에 접속시킬 때는 원칙적으로 40°이하로 냉각한 후에 배수하여 한다.

(2) 병원의 배수

병원의 배수에서는 특히 크로스컨넥션에 주의한다. 또, 격리병동 등의 전염성세균 등을 포함하는 배수는 소독감균하는 것이 바람직하다.

변기세정기나 증기멸균기에서의 통기는 일반통기관에 접속시키지 말고 단독으로 대기에 개방한다. 이것은 그들의 배압에 의해 위생기구의 트랩봉수가 손실되는 것을 막게하기 위한 것이다.

(3) 디스포우저

디스포우저를 사용하면 종말처리장에 많은 부하가 걸리고 소음이 발생하므로 국내에서는 그 사용을 금지하고 있다. 그러나 사용할 경우를 고려한 주의사항은 다음과 같다.

가정용의 디스포우저는 다른 기구와는 별도로 트랩을 설치하여 배수계통에 연결한다.

영업용 디스포우저의 배수관은 관경 20 mm 이하로 해서는 안되며, 또 그 배수는 각각 별개로 트랩을 설치하고 통기를 한다.

최근에는 음식물의 물만 배수하고 찌꺼기는 모아 별도 처리하는 설비도 등장하고 있다.

5) 세제의 영향

[그림] 거품이 정체하기 쉬운 zone

(1) 개요

공동주택에서 세탁기, 주방 sink 등으로 세제를 포함한 배수가 상층부에서 배수되면 입상관 내를 따라 흘러내려 물 또는 공기와 만나 거품이 일고 다른 지관에서 배수가 합류하면 이 현상은 더욱 심하여진다.

거품의 확산범위는 up 부분은 관경의 40배 down 부분은 10배 정도 나타난다. 100mm 수직관의 경우 4m 정도 높이까지 발생된다.

실내에 궨아 오르는 원인은 배수의 하강에 의한 감압에 의한 흡인 또는 역압에 의한 분출등으로 봉수가 파괴된 후 배수관을 통하여 거품이 올라오기도 한다.

	주택의 경우 세제 사용으로 인해 배수에 포함되는 거품의 양이 증가한다. 이러한 거품은 물보다 가볍기 때문에 빠져나가지 않고 배수수평주관 혹은 45도 이상의 오프셋부의 수평부에 충만하여 오랫동안 없어지지 않는다. 따라서 이러한 거품은 공기흐름을 차단하거나 트랩의 봉수를 파괴하여 실내로 거품을 불어내게 된다.
[그림] 거품의 영향

(2) 방지대책

① 배수횡지관의 관경을 통상관경보다 1-2 size 크게 하며 수직관이 횡주관으로 방향 전환시 90도 부분을 장곡관 또는 45도 Elbow 2EA 를 설치한다.

② 배수입관도중에 관경을 증가시키는 것을 삼가하며 횡주관도 구배 1/75 이상을 주고 길이를 짧게 하여 관말이 물속에 차게 하여서는 안된다.

6) 그 밖의 주의사항

대용량의 배수펌프의 토출관은 배수수평주관에 직접 접속하지 않고 옥외 단독배관하여 옥외의 배수피트에서 합류시키는 것을 원칙으로 한다. 부득이 직접 연결할 때는 배수수평주관의 먼 곳에 설치하며 배수수직관이나 수평주관에 영향이 적은 위치에 연결한다.

또한, 배수수평주관과의 높이차가 적은 기구의 배수관, 예를 들어 배수수평주관이 1층바닥 밑에 배관될 때 1층에 설치되는 기구의 배수관도 옥외의 배수피트까지 단독 배관하는 것이 바람직하다. 특히, 통기가 충분하게 취해지지 못할 때는 1층의 기구에서의 배수가 역류될 우려가 있다.

특히, 세제를 사용하는 세탁실 배수가 공용일 경우 여유있게 관경을 선정한다.

7) FD, CO

(1) 바닥 배수구(Floor Drain)

① 개요

욕실바닥, 주방바닥, 세탁실 등 물의 사용장소에서의 바닥배수를 위한 목적으로 설치하며, 자연유하로서 가장 단순한 계통의 배수이며, 트랩의 설치 높이가 타 기구보다 낮은 점이 특징이고, 구배가 중요하다.

② 설치위치

1. 바닥 배수구는 용이하게 점검, 수리할 수 있는 위치에 설치.
2. 트랩의 봉수가 증발하기 쉬운 위치에 설치하였을 경우에는 봉수심을 깊게 하거나 봉 수용 보급수가 필요함(단, cross connection 주의).
3. 바닥배수 구배가 모아지는 곳이나 활동장소에서 활동이 적은 장소로 유수되도록 설 치.

③ 설치시 주의사항

1. CON'C 거푸집 설치시 정확한 위치에 고정하고 Tape로 밀봉함.
2. 황동 또는 Stainless 걸름망 등을 테이프 등으로 밀봉하여 건축 모르타르 등 침입방 지.
3. 트랩주위 타일 시공에 유의(구배 및 타일이 탈락되지 않도록)
4. 바닥배수 트랩과 트랩 하부의 배관 연결시 정밀 시공 및 행가 설치 철저.
5. 물 사용 이전에 트랩 걸름망을 분해하여 청소.

(2) 소제구(clean out)

① 개요

배수 주의 모발, 타 고형물 등의 치적물을 제거할 수 있도록 하여 배수흐름에 영향을 주는 배수관 막힘의 가속화를 방지한다.

② 설치 위치

1. 배수 횡주관 및 배수 횡지관의 기점(맨홀과 소제가능 공간확보).
2. 연장이 긴 배수 횡주관의 도중(구배불량 등으로 고형물의 치적이 우려되는 곳).
3. 배수관이 45도 이상 각도로 방향전환되는 개소
4. 배수입관 최하부 또는 그 부근
5. 배수 횡주관과 부지 배수관의 접속에 가까운 곳.
6. 용이하게 소제 가능한 위치.
7. 모든 소제구는 배수 흐름에 반대 또는 직각방향으로 개구하도록 설계.

③ 설치시 주의사항

1. 연장이 긴 배수 횡주관의 배관에는 소제구의 위치 선정에 유의.
2. 통상 소제구는 CY관, CYT 등 부속류와 일체이므로 자재검수를 철저히 한다.
3. 소제구 설치 위치에는 필히 점검구 및 space를 확보토록 한다.

[그림] 소제구의 구조

8) 간접배수

식료품, 물, 소독물 등을 저장 또는 취급하는 기기에서의 배수관은 일반의 배수관에 직접 연결해서는 안 된다. 일단 대기중에서 연결을 끊고, 적절한 배수구 공간을 잡아 수수용기로 받아서 일반 배수관에 접속한다.

기기배수관을 일반의 배수관에 직접 접속하면 오수가 역류할 경우나 트랩의 봉수가 파괴되는 경우에 식료품, 물, 소독물 등이 배수 또는 하수가스에 의해서 오염되어 위생상 위험한 상태가 될 수 있으므로 이것들의 배수는 간접배수(indirect drain)로 한다.

간접배수를 필요로 하는 기기, 장치의 배수관은 원칙적으로 해당기기, 장치마다 접속된 소제싱크 기타의 수수용기에 배수구 공간을 잡아 개구하는 것이 부적당한 경우는 적절한 수수용기까지 단독 배관으로 하거나 같은 종류의 기기를 한데 모아 배관하고, 배수구 공간을 잡아 개구시키면 좋다. 이와 같이 배관으로 연결한 경우는 기기, 장치마다 근접시켜서 배수트랩을 설치한다. 이 경우 트랩의 봉수가 항상 유지되도록 대책을 세워놓을 필요가 있는데, 파봉으로 인한 하수가스나 유해해충의 침입 또는 오수의 역류 등으로 오염될 수 있기 때문이다.

(1) 서비스용 기구

① 냉장관계 : 냉장고, 냉동고, 쇼 케이스(show-case) 등의 식품 냉장, 냉동 기기

② 주방관계 : 세미기, 피맥기, 스팀 테이블(steam table), 제빙기, 식기 세정기, 소독기, 카운터 싱크, 식품세척용 싱크, 헹굼용 싱크 등의 주방용기기

③ 세탁관계 : 세탁기, 탈수기 등의 세탁용 기기

④ 수음기 : 수음기, 음료용 냉수기, 급차기 등

(2) 의료, 연구용기구

증류수장치, 멸균수장치, 멸균기, 멸균장치, 소독기, 세정기, 세정장치 등의 의료, 연구용 기기

(3) 수영용 풀

풀 자체의 배수, 주연에 설치된 오버플로우구(overflow hole)에서의 배수, 주변보도의 바닥배수 및 여과장치에서의 역세수.

(4) 분수

분수지 자체의 배수 및 오버플로우 병렬여과장치에서 역세수.

(5) 배관, 장치의 배수

① 각종의 저수탱크, 팽창탱크 등의 오버플로우 및 배수.

② 상수, 급탕 및 음료용 냉수 펌프의 배수.

③ 배수구를 갖춘 노수반, 절수(切水) 등의 배수.

④ 상수, 급탕 및 음료용 냉수 계통의 물빼기.

⑤ 소화전, 스프링클러 계통 등의 물빼기.

⑥ 도피밸브의 배수.

⑦ 압축기 등의 물 재킷의 배수.

⑧ 냉동기, 냉각탑 및 냉매, 열매로서 물을 사용하는 장치의 배수.

⑨ 공기조화용 기기의 배수.

⑩ 상수용의 수처리장치의 배수.

(6) 증기계통, 온수계통의 배수

보일러 열교환기 및 급탕용 탱크에서의 배수, 증기관의 배수는 간접배수로하고 또한 원칙적으로 40℃ 이하로 냉각한 후 배수하지 않으면 안 된다.

2.배수량 및 배수관경 결정

1) 기구에서의 배수량

위생기구에서의 배수량은 대변기, 소변기, 욕조 등 기구의 종류에 따라 다르다. 또, 같은 종류의 기구에서도 기구의 형태, 사용방법, 배수구의 크기, 배관과의 조합 등에 따라 배수유량(단위시간에 대한 배수량을 배수유량이라 함)은 일정하지 않다. 예를 들면 세면기에서 물을 모아 사용하는 경우와 물을 흐르도록 한 상태에서 사용한 경우는 배수유량이 다르게 된다. 일반적으로 배수량의 합계는 사용수량이 많은 기구일수록 많다. 또한 같은 사용수량에서도 배수시간이 짧을수록 단위시간당 배수유량은 크게 된다.

[그림] 유량-시간곡선

특히, 그 배수량은 기구에 있어서 처음부터 끝까지 비교적 균일하게 흐르는 것과 크게 변화하는 것도 있다.

서양식대변기(siphon jet)에서 로탱크(용량은 13Lit)사용시의 배수특성곡선에서 합계배수량은 13Lit 이며 배수시간은 12초 이므로 평균배수량은 13/12 = 1.08ℓ/s = 64.8ℓ/min 이다. 배수량이 가장 클 때, 즉 최대배수시 유량은 약 140 ℓ/min 이 되며 평균배수유량의 약 2.2배가 된다.

주방싱크에서 15 Lit 를 배수할 때의 배수특성곡선은 배수시간은 약 24초 이므로 평균 배수유량은 15/24 = 0.625 ℓ/s = 37.5 ℓ/min 이 된다. 최대배수유량은 약 50ℓ/min이 되므로 평균 배수유량의 약 1.3배가된다. 대변기와 주방배수의 배수특성을 비교해 보면 합계 배수량은 대변기 13 Lit 에 대해 주방배수는 15 Lit 로 주방배수가 많다. 그러나 최대배수시 유량은 대변기 140 ℓ/min 비해 주방배수는 50ℓ/min 로서 대변기 쪽이 훨씬 크게 된다.

이와 같이 대변기의 배수특성곡선 변동이 커지고, 주방배수와 세면기의 특성곡선은 비교적 평균화하고 있다. 배수관경 결정을 할 때 중요한 요소의 하나는 이 최대배수시 유량이다.

기 구 이 름	최대 배수시 유량  (l/s)	기 구 이 름	최대 배수시 유량  (l/s)
대변기	2.8	주방용수채	0.7~1.4
소변기	0.9	세탁용수채	1.4
스톨소변기	1.4	샤워욕조	1.4
세면기	0.5	주택용욕조	0.9
수세기	1.9	공중목욕탕	0.9
청소용수채	1.9	바닥배수	1.4~2.8

[표] 최대배수시 유량

2) 배수관내의 배수유량

기구에서의 배수는 기구배수관내를 흘러 배수수평지관에 모이게 된다. 배수수평지관내에 모인 배수는 배수수직관에 흘러들어 간다. 배수수직관내를 흐르는 배수는 건물배수수평주관에 모이고 부지하수관내를 흘러 공공하수도에 유입된다. 이와 같이 기구에서의 배수는 지관부터 주관에 순차적으로 모여 흐르게 된다. 배수관내의 배수유량은 말단부터 주관으로 향하여 순차적으로 증가하게 된다. 배수관내의 각 부분에 대한 배수유량을 구하는데는 그 증가의 비율이 중요한 요소가 된다. 또한, 각 기구가 전부 동시에 또 장기간 연속하여 배수된다고 가정하면 배수관내의 유량은 그 배수관이 담당하는 기구의 배수유량을 합계한 것이되지만 실제로는 전체의 기구가 어떤 비율로 동시에 배수되고 있는지 중요하다. 그 동시에 배수된 비율은 그의 수평지관에 접속한 기구의 동시사용률에 의해 정해진다. 예를 들면, 대변기 10개가 설치된 경우 그중 8개가 사용된다면 기구의 동시사용률은 80%가 되며, 그 8개의 기구중 동시에 배수된 것이 2개라 하면 동시배수율은 25%가 되고, 전체 10개에 대한 동시 최대배수율은 20% (10×0.8×0.25=0.2)가 된다. 배수수평지관에서 배수수직관으로 흘러들어가는 경우는 물론이고 배수수직관이 어떤 계통으로든 모여진 건물배수수평주관에 대해서도 각각 동시 최대배수를 고려한 유량을 구한다. 배수관내의 배수유량은 그 배수관이 담당하는 기구중 동시에 배수될 가능성이 있는 기구에서의 배수유량의 합계가 가장 크게 예상될 때의 값을 선택한다.

3) 배수 관경결정

배수관의 관경결정은 일반적으로 미국규격 (American Standard National Plunbing Code. ASA A 40.8-1955)의 자료를 사용하고 있으며 기구배수관의 관경은 트랩의 구경과 같게 한다.

일반적으로 다음 사항을 기본으로 하여 배수관의 관경을 결정한다.

1. 배수관의 최소관경은 32 mm 로 한다.
2. 잡배수관으로서 고형물을 포함하여 배수하는 관의 최소관경은 50 mm 로 한다.
3. 매설 배수관경은 50 mm 이상으로 한다.
4. 배수수평지관의 관경은 이에 연결하는 위생기구 트랩의 최대구경 이상으로 한다.
5. 배수수직관의 관경은 이에 연결하는 배수수평지관의 최대관경 이상으로 한다.
6. 배수가 흐르는 방향으로 관경을 축소시키지 않는다.
7. 기구 배수단위의 누계에 의해 결정한다.

배수관의 관경을 결정하는 데는 각 기구를 사용할 경우 발생할 가능성이 있는 최대 배수시 유량을 알 필요가 있다. 미국에서는 구경 32mm 의 트랩을 갖는 세면기로부터의 배수량을 28.5 ℓ/min 로 하여 이것을 기준으로 하고, 기구의 동시사용률, 기구종류에 의한 사용횟수 및 사용자의 종류 등을 고려한 기구배수 부하단위(fixture unit value load factors)라는 것을 결정하며 세면기의 부하단위를 1로 정하였다. 이것을 기본으로하여 모든 위생기구의 기구배수부하단위를 결정하고 있다.
이들의 누계에 의해 트랩경을 정하고, 또 배수관 각부분의 기구배수부하단위를 계산하여 자료에 의해 수평주관 및 수직관의 관경을 정한다.

fuD의 정의 : 표준기구로서 세면기를 이용, 구경 32 mm 의 트랩을 갖춘 세면기에서의 배수량을 28.5ℓ/min 이라 할 때, 이것을 기준으로 하여 그것에 기구의 동시사용률, 기구의 종별에 의한 사용빈도, 사용자의 종류 등을 고려하고, 이것들의 인자를 가미하여 기구배수부하단위를 결정하는데 세면기의 그것을 1로 정하고, 이것을 기준으로 모든 기구의 기구배수부하단위(fuD : fixture unit with value as load factors)를 결정한다.

기         구	부 호	부속트랩의 구경(mm)	기구배수부하 단위(fuD)
대 변 기  소 변 기  비    데  세 면 기  소 형 수 세 기  음 수 기  욕조(주택용)  욕조(공중용)  샤워(주택용)  샤워(아파트)  욕실조합기구  청 소 수 채  세 탁 수 채  연 합 수 채  오 물 수 채  요리수채(주택용)  요리수채(영업용)  배 선 수 채  배 선 수 채  화학실험수채  접시세척기  바 닥 배 수	WC  U  B  Lav  WB  F  BT  BT  S  S  BC  SS  LT  CS  -  KS  KS  PS  PS  LS  -  FD	75  40  40  30  25  30  40 ~ 50  50 ~ 75  40  50  -  65  40  40  75  40  40 ~ 50  40  50  30  -  50 ~ 75	8  4  2.5  1  0.5  0.5  2 ~ 3  4 ~ 6  2  3  8  3  2  4  4  2  2 ~ 4  2  4  0.5  1.5  1 ~ 2

[표] 각종위생기구의 배수부하단위

기 구	관 경(mm)	기 구	관 경(mm)
음 수 기  세면기.수세기  대 변 기  소변기(벽걸이)  소변기(스톨)  비 데  오 물 수 채  욕 조  양 식 욕 조	32  32  75  40  50  40  75  40  50	샤 워  공동목욕탕  요리수채(주택용)  요리수채(영업용)  조 합 수 채  세 탁 수 채  청소용수채  양 식 욕 조  바 닥 배 수	50  75  40  50  40  40  50  40 ~ 50  75

[표]트랩 및 기구배수관의 최소관경

관경  mm	감당할수 있는 허용 최대 단위수(fuD)
	배수횡지관ⓐ	3층이하의 배수입관	4층이상의 배수입관
			배수입관의 총계수	1층분 또는 1지관 간격 마다의 총계수
30  40  50  65  75  100  125  150  200  250  300  380	1  3  6  12  20ⓑ 160  360  620  1400  2500  3900  7000	2  4  10  20  30ⓒ  240  540  960  2200  3800  6000  -	2  8  24  42  60ⓒ  500  1100  1900  3600  5600  8400  -	1  2  6  9  16ⓑ  90  200  350  600  1000  1500  -

배수횡지관이란 기구배수관에서의 배수를 배수입관 또는 배수횡주관에 유입하는 모든 횡주관을 말함.

ⓐ : 배수횡주관과 합치는 횡주관은 포함하지 않는다.

ⓑ : 대변기 2개이내

ⓒ : 대변기 6개이내

[표] 배수수평지관 및 배수수직관의 허용 최대 배수단위 (ASA A 40 40.8-1955)

관경  mm	구 배
	1/192	1/96	1/48	1/24
50  65  75  100  125  150  200  250  300  375	-  -  -  -  -  -  1400  2500  3900  7000	-  -  20ⓐ  180  390  700  1600  2900  4600  8300	21  24  27ⓐ  216  480  840  1920  3500  5600  10000	26  31  36ⓐ  250  575  1000  2300  4200  6700  12000

ⓐ : 대변기 2개이내

[표] 배수 횡주관 및 부지배수관의 혀용 최대 배수단위 (ASA A 40 40.8-1955)

3. 트랩(Trap) 및 배수용기구

1) 배수트랩의 개요

배수관내를 흐르는 물은 중력작용에 의해 흐르게 되며, 관내를 가득찬 상태로 흐르는 일은 거의 없다. 특히 기구로부터 배수되지 않을 때는 관내는 거의 비어 있게 된다. 따라서 하수도 본관 및 부지배수관에서 발생하는 유해한 하수가스가 상승하여, 위생기구를 통해서 건물안으로 역류하게 된다. 이와 같은 폐가스, 냄새, 해충 등의 침입을 방지하기 위해 배수계통 중의 필요장소에는 트랩장치를 설치한다. 트랩은 배수계통중의 물은 자유로이 통과시키지만 일부에 물을 모아서 공기나 가스를 통과시키지 않도록 한 기구로서 배수설비에서는 없어서는 안될 중요한 것이다. 이와 같이 물을 막아 기체를 통하지 않도록 한 부분을 트랩의 봉수 (Water Seal)라 부른다. 트랩의 종류를 적용상으로 분류하면 사이펀(Siphon)식과 비사이펀식으로 나눈다.

2) 트랩의 종류

(1) 사이펀식 트랩

통수로를 물이 가득차게 통과시켜, 그 배출쪽의 통로를 넓게 한 것으로 배수된 물에 따라 유인작용을 일으켜서 사이펀현상을 발생시켜 물과 고형물을 동시에 통과시킨다. 종류는 S트랩, P트랩, U트랩 등이 있으며 대변기에 사용되는 트랩의 대부분은 사이펀식 트랩이다.

P트랩	S트랩	U트랩
[그림] 사이펀식 트랩의 종류

(2) 비사이펀식 트랩

사이펀식트랩의 통수로가 거의 원형단면을 갖고 있는 것과는 달리 저장부분의 수평단면이 통수로보다 넓고, 유수가 하부로부터 점차 상승하여 상부에서 넘쳐흐르도록 한다. 드럼트랩, 벨형트랩 또는 그리스트랩, 가솔린트랩 등이 이 종류에 해당한다.

사이펀식트랩은 봉수부분을 통과하는 물의 세척작용에 의해 고형물이 트랩의 바닥면에 쌓이지 않는 구조로 되어 있지만, 비사이펀식 트랩은 봉수 부분에서 고형물을 포집하고, 저류된 고형물을 제거시키기 쉬운 구조로 설치되어야 한다.

[그림] 비사이펀식 트랩의 종류

3) 트랩의 봉수깊이

트랩의 봉수깊이는 50∼100 mm 로 되어 있다. 50 mm이하에서는 봉수를 완전히 유지할 수 없고 트랩으로서의 기능이 어렵게 된다. 또한 봉수깊이를 100 mm 이상 깊게하면 유수의 저항이 증가하여 통수능력이 감소하게 되어 트랩 통수로의 자정작용을 약화시켜 트랩의 하부에 침적물이 생겨 막히는 원인이 된다. 따라서 트랩은 위생기구에 될 수 있는 한 가까이 설치할 필요가 있으며, 멀리 떨어져 설치하면, 트랩내의 유속을 감소시켜 세척작용이 저하한다.

미국 규격에서는 최소 잔류봉수 깊이를 고려하여 관내의 기압변동을 50 mm 의 절반인 ±25 mm 로 안전치를 고려하여 설계하도록 정하고 있다.

4) 트랩봉수의 파괴 원인

관내의 압력변동이 생기는 경우와 기타 오랜 시간에 걸친 물리적 현상에 따라 봉수가 파괴되어, 트랩내 봉수로 격리되었던 배수관내 공기와 실내공기가 서로 연결되어 버리는 여러 가지 원인을 다음에 설명한다.

(1) 자기사이펀작용(self-siphonage)

배수가 진행되고 있을 때, 위생기구로 부터 트랩을 통해서 배수가 가득찬 상태로 흐르면 강한 사이펀 작용으로 흡인되므로 트랩의 봉수가 파괴된다. 이것을 더욱 자세히 설명하면, 처음의 위생기구측과 배수관측은 대기압을 받아서 평형상태를 유지하고 있다.

[그림] 자기사이펀작용(self-siphonage)

또한, 배수를 시작하여 배수관내를 만수상태로 흘러 떨어지는 수주 때문에 트랩의 통수로 트랩 부분의 배수관측의 압력이 감소하고, 기구측의 대기압작용에 의해 트랩관내의 물을 밀어올려 배수관측으로 내보내므로서 트랩내 봉수가 없어지게 된다. 이 작용으로부터 봉수를 보호 유지하기 위하여는 P-트랩을 사용하고, 통기관을 설치하여 이로 부터 공기가 자유롭게 들어오도록 한다.

(2) 감압에 의한 흡인작용(with-drawing action)

기구배관에서 상층부의 위생기구로부터의 배수가 배수수직관을 만수상태로 급격하게 하류하면 하층부의 배수수직관을 통과할 때, 배수수평지관(기구배관내) 부분의 공기는 흡입되어 감압하므로 그 부분의 배수트랩의 봉수는 흡인되게 된다. 이 경우 봉수를 유지하기 위해서는 기구배수관에 통기관을 설치하든가, 배수수직관을 충분히 크게 하여 만수상태로 흐르지 않도록 한다.

(3) 배압에 의한 토출작용 (back-pressure action)

비교적 대규모 배수설비에서 가끔 생기는 현상이다. 배수수직관의 밑부분 곡부근처에 기구가 설치되어 있는 경우 상부층에서는 다수의 기구로부터 서로 다르게 사용하여 다량의 배수가 수직관내를 가득차서 떨어질 때, 곡부 이후의 배수수평지관내 유수의 유속은 비교적 느리고 상부 수직관내 유수의 유속은 빠르므로 피스톤 작용현상이 일어나고 그 사이의 공기는 수직관내에서 압축되어 그 공기의 도피구가 없으므로 비교적 저항이 적은 기구의 봉수를 밀어내어 기구밖으로 분출한다. 이때 상면으로 오수가 넘치게 되고 봉수가 파괴되면서 그 이후는 하수가스가 실내로 침입하게 된다.

위생기구로부터 물을 급격하게 배수할 경우나 또는, 강풍 등의 영향으로 배수관내에 급격한 압력변화가 발생할 경우 트랩에 있어서는 트랩의 양쪽수면에 상하로 번갈아서 동요가 생겨 봉수의 깊이가 줄고 결국 봉수가 파괴되는 일이 있다. 이런 형상도 트랩 근처에 통기관을 설치함으로써 방지할 수 있다.

[그림] 기구내의 압력변화에 의한 작용

(4) 봉수의 증발 (evaporation)

[그림] 모세관작용

항상 사용하고 있는 기구에서는 별다른 문제가 없지만, 바닥배수트랩 등에서는 오랫동안 물을 배수하지 않은 경우, 또는 주택 등에서 오랫동안 위생기구를 사용하지 않는 경우에는 트랩내의 봉수가 증발하게 된다. 이 현상은 통기관으로도 방지할 수 없다. 이 현상은 물론 실내의 온도, 습도, 환기 등과 관계가 깊지만, 이것을 방지하기 위하여 병원 수술실의 바닥 배수에서는 따로 급수배관을 하는 경우도 있다. 또한 온수관을 배관하여 사용전후에 트랩내부를 열탕으로 소독하고, 동시에 봉수를 유지하도록 한 것도 있다.

(5) 모세관작용 (capillary attraction)

트랩의 출구에 면이나 실, 모발 등이 걸려 있는 경우에는 모세관 현상에 의해 트랩내의 물이 서서히 빠져나가게 되고, 봉수가 파괴되게 된다. 즉, 머리카락 및 실 등에 의한 흡수식 사이펀 작용이다.

5) 조집기

조집기는 배수관에 흘러 들어온 유해한 물질을 저지하고 모으는 기구를 말한다. 봉수식 트랩의 형식을 취하고 내부에 스크린 및 저수층을 만들어 유해한 액체 및 물질을 정기적으로 회수하여 청소를 한다.

(1) 그리스(grease) 조집기

영업용 조리장에서의 배수 중에 도입된 지방분을 조집기 중에서 냉각 응고시켜 이것을 제거하여 지방분이 배수관에 들어오는 것을 막기 위한 목적을 가지고 있다. 기내에는 격판을 여러 위치에 설치하여 들어오는 배수의 속도를 완화하고 포집 효율을 높이는 역할을 하게 한다. 또한, 기내의 유입구 근처에 바스켓(basket)을 설치하여 면류 등을 걸르게 한다.

[그림]그리스(grease) 조집기

(2) 오일(oil) 포집기

자동차의 수리가공, 급유, 세차장 등 가솔린, 유류가 섞일 우려가 있는 곳의 배수계통에 설치하는 것으로써 가솔린, 유류를 조집기의 수면에 뜨게 하여 이것을 회수하고 그것이 배수관에 유입하여 폭발, 인화 등의 사고를 일으키는 것을 방지한다. 오일 조집기의 유출입관은 모두 수면보다 아래쪽에 있기도 하고 포집기의 깊이는 유입관 바닥보다 60 cm 이상인 것이 바람직하다 그 내부구조는 대부분 그리스 조집기와 같은 형태이나 분리작용이 쉽게되기 때문에 격판 등은 그리스 조집기보다 간략하게 해도 좋다. 또한, 면을 씻는 물 혹은 세차한 물을 받는 오일 조집기는 흙 모래 등을 포집하는 구조로 할 필요가 있다. 조집기의 덮개는 기밀해야 하고 별개의 통기관을 설치해야 한다.

(3) 모래(sand) 조집기

업종에 따라 배수중에 진흙과 모래 등을 다량 포함할 때가 있다. 모래조집기를 설치하여 깊게 가라앉혀 포집할 필요가 있다. 모래조집기 아랫부분의 진흙을 모아두는 곳 및 봉수깊이는 모두 150 mm 이상을 필요로 한다.

[그림] 모래(sand) 조집기

(4) 모발(hair) 조집기

이발소, 미용실의 세발기에 설치하고 모발이 배수관중에 유입하는 것을 방지한다. 수영장 및 공중욕탕에는 대형의 모발조집기를 설치한다.

[그림] 모발(hair) 조집기

(5) 세탁장 포집기

영업용 세탁장에 설치하고 넝마, 털부스러기, 헝겊조각, 단추 등이 배수관 속으로 흘러 내려가지 않도록 조집기 안에 모아질 수 있는 전면 바스켓을 설치한다.

(6) 플라스터(Plaster, 회반죽) 조집기

치과 및 정형외과의 가공실, 기브스실에 설치하는 조집기이며 금·은등의 부스러기 또는 플라스터를 포집한다.

이 때문에 플라스터는 배수관내에 유입되면 배수관에 고착하고 이를 제거하여도 대부분 남아 있기 때문에 관을 파괴하는 것 이외는 제거할 방법이 없다.

[그림] 플라스터(Plaster) 조집기

6) 배수탱크와 배수펌프

배수펌프의 용량은 배수량의 크기나 연속성, 배수조의 크기에 따라 결정되며 이들 서로의 관련성은 다음과 같다.

1. 배수량이 시간적으로 평균화되어 있는 경우에는 펌프의 용량도 평균 배수량이나 또는 그 1.5배의 용량으로 하고, 배수조의 용량은 적게 하되 펌프 양수량의 10∼20분 가동 용량으로 한다.
2. 배수량의 변동폭이 큰 경우에는 탱크의 용량은 크게 하고 펌프 용량은 적게 하든가, 배수조를 적게 하고 배수량의 최대치를 펌프의 양수량으로 한다.
3. 건물의 지하에 설치할 경우에 배수가 넘치면 재해가 예상되므로 펌프는 최대 배수량 이상의 용량으로 하고 배수조의 용량은 그 펌프 양수량의 15∼60분의 가동용량 정도 로 저장한다.
4. 배수조의 펌프 동작수위계의 고수위와 저수위의 차는 0.6∼1m 정도로 하고, 그 사이 의 수량은 3∼6분 정도로 하여 양수될 수 있도록 펌프의 양수량을 결정한다.

(1) 잡배수펌프

배수펌프의 용량은 화재시에 옥내소화전이나 스프링쿨러 헤드로부터 방출된 물이 지하에 들어올 경우를 고려하여 결정한다. 지하층에 설치되는 배수펌프의 용량은 소화 펌프류의 용량 이상으로 하여, 집수피해와 기능마비에 대비한다. 또한, 발전기를 운전 할 경우 냉각수의 배수량이나 지하저수조가 넘침때의 수량, 우수가 유입될 경우에 대해서도 그 양을 고려한다. 일반위생기구로 부터의 배수와 우수의 양을 합류시켜 저장하는 배수의 경우는 그 양쪽 배수량에 많은 차이가 있으면, 큰 쪽의 배수량을 취하고 같은 정도의 용량의 경우에는 어느 한쪽의 1.5배 정도의 양을 배수펌프의 용량으로 한다. 배수펌프의 선정시에는 항상 예비용량을 고려하여 예비펌프를 설치하는 것이 바람직하다. 평상시에는 서로 교환운전하고, 비상시에는 동시운전을 시킨다. 또한 배수펌프의 양정을 계산할 경우에는 맑은 물에 비하여 저항이 크고, 양수관의 마모도 빠르므로 토출수두를 1m 정도 가산하여 두는 것이 안전하다. 한편, 사용펌프는 일반적으로 입형 원심형 배수펌프나 수중형 펌프로서, 배출수량이 적을 때에는 최소 40 mm 구경의 펌프로 하고, 펌프 흡입구에는 스트레이너를 부착한다. 주방배수와 같이 상당량의 고형물을 함유한 경우에는 오물형 입형펌프를 사용하고 구경도 65 mm 이상으로 한다.

(2) 오물펌프

고형오물을 포함한 변기배수를 배출하기 위하여, 고형물도 그대로 양수될 수 있는 넌크로그(non-clog)형이나 브레이드레스(bladeless)형 펌프가 사용된다. 즉, 오물펌프는 고형물을 다량으로 수송하기 위하여, 통로는 특히 넓게 한다. 임펠라의 날개를 1∼2장으로 하여, 고형물이 막히지 않도록 설계된 펌프를 넌크로그펌프라 한다. 한편, 브레이드레스펌프는 임펠라에 날개가 없이 넓은 곡형 통로로 날개의 역할을 하도록 고안된 펌프를 말하며, 이 펌프는 상당히 큰 고형물이나 헝겊 등을 통과시킬 수 있다. 펌프의 구경은 75 mm 를 최소로 하지만, 변기 1개의 배수를 할 때에는 65 mm 로 하여도 지장은 없다. 펌프의 형식은 특히 캛밸브를 설치하지 않는 형식이 좋으며, 필수적으로 펌프 흡입측에 정압이 되도록 하기 위하여 입형을 원칙으로 하며, 오물용 수중 모터펌프(또는 잠수펌프)도 보급되고 있다. 입형은 배수축의 직접 상부 바닥에 모터 부분이 설치되고, 또한 배수측의 깊이가 깊을때는 수중펌프 부분과 바닥위의 모터를 연결하는 축이 길게 되어, 반입설치를 할 때의 시공성 문제나 운전시 진동발생에 대한 대책이 고려되어야 한다.

(3) 양수관

양수량이 적은 잡배수 펌프의 양수관은 직접 배수수평주관에 접속하여도 문제는 없지만, 양수량이 큰 잡배수 펌프나 오물펌프의 양수관은 옥외의 배수맨홀까지 단독으로 배관하는 것을 원칙으로 한다. 그렇게 할 수 없는 경우에는 배수수평주관의 최하류 즉 말단에 접속하는 것이 좋지만, 일반적으로 그 접속점에서 부터 수평주관의 하류측 3 m 이내에 자연유하하는 배수관이 접속될 경우에는 배수 수평주관의 관경을 계산상보다 1단계 크게한다. 양수관의 수평주관 길이가 긴 경우에는 펌프 정지시 그 부분의 남은 물이 고체와 액체 분리를 일으켜서 관을 폐쇄시키는 원인이 되지 않도록 중력식 배수로 배출되도록 배수 맨홀쪽으로 배관기울기를 충분히 잡아 두는 것이 좋다.

(4) 오수조

배수 및 냄새가 누출되지 않도록 완전한 방수구조로서, 통기관을 설치한다. 또한 직경 450 mm 이상의 방취형 맨홀을 설치한다. 건축의 이중 기초내의 오수조와 기타 용도의 수조 등을 계획할때에는 양쪽 모두가 기초보로서 간벽 1개로 격리하여 수조의 오염을 방지하여야 한다. 오수조 일부분에는 펌프의 흡입핏트를 설치하고, 축내용펌프 흡입부의 주위 및 하부는 약 200 mm 의 간격을 두고 설치되어야 하며, 탱크용펌프의 흡입관 상부는 수면보다 적어도 300 mm, 전면 및 하부에는 약 200 mm 의 간격을 두고 설치되어야 하며, 탱크외부용펌프의 흡입관 상부는 수면보다 적어도 300 mm, 전면 및 하부에는 약 200 mm 의 간격을 두고 설치한다. 지하오수조에는 특히 악취의 유출 방지책을 충분히 고려하여야 하며, 그 대책은 다음과 같다.

1. 오물계통(대소변기)과 기타 잡배수 계통의 별도설치
2. 펌프의 운전회수를 증가시켜, 양수 1일당의 저수량을 감소시켜 외부맨홀이나 우수 맨 홀로 부터의 냄새 발생을 적게 한다.
3. 오수조의 밑바닥은 1/15 이상 1/10 이하의 구배로 하여, 아랫부분에 찌꺼기가 탱크내 에 남지 않도록 한다.
4. 오수조 내의 퇴적물이나 찌꺼기는 6개월에 1회이상 제거하며 강판제 탱크는 내외부에 방청도장을 시공한다.

(5) 잡배수조

분류식 배수는 잡배수 계통의 배수를 저수시키는 잡배수탱크와 오수탱크를 별도로 설치한다. 구조 및 기타에 대하여는 오수탱크에 준한다.

(6) 용수조

건물 외부의 지중으로 부터 건물내로 침투한 지하수나 침투 우수를 주로 저수하는 탱크를 말한다. 일반적으로 지하 이중 기초내에 침투수를 여러개소에 집수시켜 배수펌프로 옥외로 배출시킨다. 집수조의 바닥을 2중 기초내의 밑면과 같은 높이로 하면, 2중기초내 전체에 걸쳐서 일정량 침투수가 저장되어 있지 않으면 배수펌프의 양수 작용이 배수펌프의 간헐 운전과 운전시간을 연장시키게 되는 결과로 되어, 저수의 부패를 고려할 때 좋지않은 방식이다. 따라서, 용수조의 밑바닥은 2중 기초내의 밑면보다 더 내려, 그 내린 부분에서 펌프가 동작할 수 있는 범위를 확보하도록 계획한다. 일반 잡배수, 우수, 기계배수 등의 수조는 겸용할 수 있지만, 오수와 용수조는 겸용할 수 없다. 2중기초내의 밑면에는 기초보를 관통하는 연통관을 전체적으로 설치하여, 침투수가 용수측에 자연히 떨어지도록 기초보 상부에는 통기용의 연통관을 설치한다.

4. 초고층 건축물의 배수설비

초고층의 분류는 정확하게 분류는 어렵지만 건설부 기준은 일반건물 20층 이상이라고 분류되고 있다.

현재는 Apt는 olympic family 24층, 호텔은 인터콘티넨탈 객실부 29층등으로 되어 있으며 신시가지에서는 30층의 Apt가 건축되어지고 있다.

1) 초고층 Apt의 문제점

(1) 배수소음

Apt는 24시간 거주영역이며 특히 야간의 배수소음은 특히 더 크게 들려온다.

① 발생원인

1. 배수가 관벽에 부딪힐때의 충격음
2. 배수가 관벽을 흐를때의 마찰음과 난류음
3. 관내의 공기가 배수에 의해 압축되므로서의 압축된 공기의 유동음
4. 배수될 때 유입되는 공기유동음

② 대책

1. 2차 배수통기방식
2. 배수관의 차음보온
3. 입상관 배치의 고려
4. Sextia 채택

(2) 악취

배관중의 부패 gas는 호흡기 질환이나 눈점막에 자극을 주는 탄산 gas, 일산화탄소, 메탄gas, 암모니아 gas, 이산화 유황, 병원균이 포함되어 있으며 동절기 환기 불량시 질병발생 요인이 된다.

① 원인; 봉수의 파괴

봉수파괴의 원인

배수관내 압축된 공기의 trap 파괴 다량의 배수유동에 따른 흡인 비누거품의 분출 봉수증발 모세관 현상

② 대책

1. trap봉수 길이 50mm
2. 배수관내 공기압 상승을 적게 하기위하여 통기관의 관경을 여유있게 한다.

(3) 역류

베수불량으로 인한 비누거품 분출이나 오수의 역류 또는 잡배수의 역류가 있다.

① 원인 ; 마찰과 충격으로 인하여 발생하며 과내 공기압의 50-170cm의 상류로 역류한다.

② 대책

1. 관내 공기압 상승을 작게 하기위한 관경 결정
2. 비누거품늬 상승높이에서 분리배관
3. 횡주관내 거품이 잔류하지 않도록 횡주관경을 충분히하고 길이를 짧게한다.
   

2) 고층 APT의 배수설비 발생 소음 감쇠 방안

급배수계통의 소음은 급수기구와 배관에 물이 흐를 때 발생하는 진동이 급배수배관 계통에서부터 건믈 구조체에 전달되어 벽체등으로 부터 실내에 공기음으로 방사되는 고체전달음과 급수압력으로 인하여 기구의 토수구에서 발생하여 공기중에 전파하는 공기 전달음으로 구성되어 있다.

(1) 급수계통의 발생음

① 원인

1. 급수기구를 통한 배출음 및 관내 유속음
2. 위생기구 또는 수면을 두드리는 음
3. 매립배관에서의 고체 전달음
4. 급수관 계통에서의 수격작용에 의한 소음

② 급수계통의 소음감쇠 방안

1. 세대내 급수압 조정
   일반적으로 1계통으로 되어 있는 급수공급계통을 상 하층 분리 조닝을 하여 고층 Apt의 저층부에도 세대내 급수압력이 3kg/cm²이하가 되도록 조정하여 위생기구 토 출음을 저감시킨다.
2. 매립급수관을 PE cover 또는 glass cloth cover를 씌워 설치 함으로서 급수 토출시 벽면에 나타나는 진동 가속도를 감소시켜 감음효과를 본다.
3. 수격작용 방지
   관내를 흐르는 유속을 가능한 낮추어 수격작용이 발생하지 않도록 하며 급수관 상단 이나 관말 부분에 air chamber나 워터함마 흡수기를 설치하여 관내의 이상압을 완충 시킨다.

(2) 배수계통의 발생음

① 원인

1. 변기의 세정음 및 배수음
2. 욕조, 세면기의 배수음
3. 배수입상관에서의 유수음
4. sink, 다용도실 배수음

① 배수계통의 소음감쇠 방안

1. 당해층 배관방식 시공
   이 방식은 바닥 slab와 벽체의 차음효과에 의하여 배수소음의 전달을 방지하는 방식 으로 pvc관으로 시공된 천정배관 방식보다 소음이 많이 저감되었다. 평면계획시 pipe shaft를 일정위치에 배치하여야 하며 시공시에는 벽 관통부위의 방수처리에 세 심한 배려가 요구된다.
2. 주철제 배수관 시공
   비중이 큰 재료인 주철제 배수관은 pvc와 비교해서 시공성과 경제성이 불리하나 배수소음은 적다.
3. 배수입관의 각층에 sextia 연결시 결합통기식보다 소음이 저감된다.
4. 평면계획시 기구를 pipe shaft쪽에 배치하여 소음이 전달되지 않도록 한다.
5. 기구를 소음의 발생이 적은 type으로 선정한다.

[그림] 주철관 이음 및 이음쇠

5. 통기설비

1) 통기관의 목적

배수계통에 있어 통기설비는 원활한 배수를 위하여 대단히 중요한 요소이며, 배수설비를 위생적으로 유지하기 위한 필수적인 설비이다.

배수관에 물이 흐를 때 관내의 공기는 흐르는 물로 인하여 압축 또는 흡인되어 관내의 공기압력이 부분적으로 정압 또는 부압으로 변동한다.

이때 관내압력의 변동폭이 일정한도를 초과하면 배수트랩의 봉수가 손실된다. 따라서 배수관의 최상부를 대기에 개방시켜 압축된 공기는 도피시키거나, 흡인된 공기는 보충시켜서 관내를 대기압 상태에 가깝게 유지시켜야 한다.

또한 배수관내의 환기가 불충분하면 세균의 성장에 좋은 조건이 되어 배수계통이 비위생적인 설비가 되기 쉬우므로 통기관에 의해 충분한 환기가 되어야 한다.

즉 통기관은, 배수관내의 물과 공기의 흐름을 원활히 하고, 공기압축에 따르는 배압 또는 부압에 의한 사이폰 작용에 의해 봉수를 손실시키는 것을 방지하며 아울러 배수관내를 환기시켜서 위생적인 배수계통을 유지하기 위하여 설치되는 것이다.

이러한 통기관의 목적중에서 가장 중요한 것은 배수트랩의 봉수를 유지시키는 것이다. 통기관과 관계가 있는 봉수손실의 원인은 자기사이폰작용, 유도사이폰작용(흡인작용), 도출작용, 봉수의 운동에 의한 관성 등이다.

배수트랩의 봉수가 손실되지 않으려면 배수부에 작용하는 압력변화를 허용한도내로 유지시켜야 한다.

이와 같이 배수·통기계통에서 발생하는 압력변화의 한계치는 수주 50 mm 이며, 이러한 압력변화가 자주 발생하는 것은 별로 바람직하지 못하다.

여기에 안전율을 2배로 고려하여 배수트랩 봉수부에서의 압력변화를 수주 25 mm 이하가 되도록 하여야 한다. 이것이 배수·통기배관의 구성 및 관경결정의 기초로 되어 있다.

2) 통기계통의 분류

(1) 통기방식의 종류

통기방식은 일반적으로 각개통기방식, 루프통기방식, 신정통기방식으로 분류한다.

통기관의 종류는 이외에도 여러 가지 있으나, 위의 세가지 방식에 속하거나 부분적인 명칭이다.

① 각개통기방식

[그림] 각개통기방식

각개통기방식은 배수계통의 모든 부분에 항상 통기가 유지되는 것을 원칙으로 하여 구성되며 가장 안전도가 높은 방식이다.

따라서 건물의 구조, 공사비 등의 여건이 허용되면 각개통기방식으로 하는 것이 가장 바람직하다.

각개통기방식을 적용함에 있어 각개통기관을 설치하지 않아도 되는 경우는 각개통기관을 설치하는 것과 동등한 효과가 인정될 때에 한 한다. 각개통기방식에 관한 세부 사항은 다른 통기방식에 비해 다소 엄격함을 요구하는 것처럼 보이나, 이것은 위생적인 요구도가 높을 따름이지 결코 과다한 것은 아니다.

② 루프통기방식

[그림] 루프통기방식

루프통기방식은 바닥설치형 기구와 같이 약간의 압력변동만이 예상되어 루프통기관만으로도 충분히 봉수를 보호할 수 있다고 생각되는 방식으로 시공이 간단하고 경제적이므로 바닥설치형 기구 외에도 가장 많이 사용되고 있는 방식이다.

그러나 기구별통기관을 생략했기 때문에 자기사이폰작용이 생기기 쉬운 기구나 배관의 조합에서는 불충분한 통기계통이 될 우려가 있다. 이점을 고려하여 루프통기방식에 있어서도 만수식 기구 등에는 자기사이폰작용의 방지를 위해 각개통기관을 설치 하는것이 바람직하다.

③ 신정통기방식

신정통기방식은 기구통기관 통기수평주관, 통기수직관등을 생략한 것으로 배수수직관을 연장시켜 정상부를 대기에 개방시킨 방식으로 단관식이라고도 불리운다.

그러나 통기 효과는 배수수직관을 중심으로 한 범위에 한 하므로 기구와 배수수직관의 거리가 비교적 짧은 공동주택등에 사용하면 경제적인 방식이다.

배수계통은 항상 적절한 통기가 되어야 하며 위의 통기방식중 각개통기방식이 가장 확실한 방식이지만 공사비 등을 고려하여 루프통기방식 또는 신정통기방식도 많이 사용되고 있다.

(2) 단독통기계통

다음의 계통은 각각 단독으로 대기중에 통기시키지 않으면 안된다.

1. 간접배수계통 및 특수배수계통의 통기관은 단독으로 대기중에 통기하여야 한다. 또한 이들 계통이 2개 이상일 경우는 종류가 다른 배수 계통은 별도로 통기시켜야 한다.
2. 오수정화조의 배기관은 일반 통기관과 연결시키지 않고 단독으로 대기중에 통기 시켜야 한다.

(3) 금지해야 할 통기방식

1. 간접 배수계통 및 특수계통의 통기관은 다른 통기계통에 접속하는 일이 없이 단독으로 하며, 또한 위생상 유효하게 대기 중에 개구하지 않으면 안된다. 그리고 이것들의 배수계통시 2계통 이상인 경우, 종류가 다른 배수계통의 통기관은 별도의 계통으로 하도록 한다.
2. 통기입관과 우수입관은 겸용해서는 안 된다. 우수입관은 강우시에 통기 단면적을 현저하게 축소시킴과 함께 우수의 유하에 따라 압력변동을 일으켜 통기관으로서의 기능을 상실하게 한다.
3. 일반 통기배관은 배수탱크의 통기관 및 분뇨 정화조의 배기관과 접속해서는 안된다.
4. 통기배관은 배기용 덕트에 접속해서는 안 된다. 배기용 덕트는 정압 또는 부압의 상태에 있으므로 배수·통기계통에 압력 변동을 미친다.
5. 루프통기방식에서 저위 통기관(바닥 밑 통기관)으로 되는 경우는 바닥 밑에서 통기관을 통기입관에 접속해서는 안된다.
6. 각개통기방식에 있어서 정부통기관을 설치해서는 안된다. 통기 입상부분으로 배수가 상승할 때 들어온 침전물 등으로 인해 폐쇄될 염려가 있기 때문이다.
   

3) 통기관의 종류 및 설치방법

(1) 통기관의 종류

1. 각개통기관(individual vent pipe)
2. 루프통기관(loop vent pipe)
3. 신정통기관 (stack vent pipe)
4. 도피통기관(relief vent pipe)
5. 습윤통기관(wet vent pipe)
6. 공용통기관(common vent pipe)
7. 결합통기관(yoke vent pipe)

[그림] 통기관의 종류

(2) 통기수직관

통기수직관은 배수수직관과 함께 배수 통기계통의 주요부를 이루고 있으며 다음과 같이 규정되어 있다.

① 각개통기방식 또는 루프통기방식의 경우는 통기수직관을 설치하여야 한다.

② 배수수직관의 정상부는 관경을 축소하지 말고 신정통기관으로 연장하여 대기중에 개구 시킨다.

③ 통기수직관의 정상부는 관경을 축소하지 않고 연장하여 그 상단을 단독으로 대기중에 개구 시키거나 가장 높은 위치의 기구의 물이 넘치는 면으로 부터 150 mm 이상에서 신정통기관에 연결시킨다.

④ 통기수직관의 하부는 관경을 축소하지 않고 가장 밑에 있는 배수수평지관 보다 낮은 위치에서 배수수직관에 연결하든지 배수수평주관에 연결하여야 한다.

(3) 통기관의 개구

통기관의 말단은 직접 외기에 위생적으로 유효하게 개방하여야 한다. 즉 천정속에 개구하거나 건물의 출입구 창문이나 환기구 등에 가깝게 통기구를 설치하여서는 안되며 하수가스가 실내로 침입하는 것을 방지하여야 하다.

구체적인 방식은 다음과 같다.

① 지붕을 관통하는 통기관

1. 지붕을 관통하는 통기관은 지붕으로부터 150 ∼ 200 mm 이상 올려서 대기중에 개구 하여야 한다.
2. 옥상을 정원 체육시설 등으로 사용하는 경우는 통기관을 옥상으로부터 2 m 이상 올려서 대기중에 개구하여야 한다.
3. 한냉지 및 적설지에 설치하는 통기관의 개구부는 동결이나 적설로 인해 막히지 않도록 하여야 한다.

② 대기개구부

1. 통기관의 말단이 그 건물 및 인접건물의 출입문 창문 또는 환기구에 근접하여 있을 경우는 이들 개구부의 상단으로 부터 600 mm 올려서 대기중에 개구하여야 한다. 개구부 상단에서 600 mm 이상 올리지 못할 경우에는 개구부로부터 3 m 이상 떨어 지게 설치하여야 한다.
2. 외벽면을 관통하는 통기관의 말단은 통기관의 기능을 저해하지 않는 유효한 구조로 하여야 한다.
3. 통기관의 말단은 건물 처마의 하부에 개구하여서는 안된다.

③ 대기개구부의 동결폐쇄 : 대기개구부가 동결에 의해 폐쇄될 우려가 있는 경우는 개구부의 직경은 75 mm 이상으로 한다.

대기개구부의 직경을 확대할 필요가 있을때는 그 직경의 변경을 옥상이나 외벽의 내면으로 부터 300 mm 이상 떨어진 건물 내부 위치로 부터 시작하여 대기개구부의 말단까지 이르게 한다. 나무가 많은 경우에는 통기관의 개구부에 동망 등 금속망을 설치하여 통기구가 막히는 것을 방지하여야 한다. 다만 개구부의 단면적이 축소되지 않도록 주의하여야 한다.

(4) 통기관의 구배 및 취출방식

통기관에는 배수관에 사고가 있을 경우 오수가 유입되거나 수증기가 응축하는 수도 있으나 정상의 상태에서는 배수가 유입되지 않도록 구성하는 것이 필요하다.

① 구배 : 모든 통기관은 관내의 물방울이 자연유하에 의해 배수관으로 흐르도록 하고 역구배가 안되도록 배수관에 접속하여야 한다.

② 통기관의 분지방법 : 배수수평관에서 통기관을 분지하는 경우는 배수관 단면의 수직 중심선 상부로 부터 45°이내의 각도에서 분지하여야 한다.

③ 통기수평관의 위치 : 통기수평관은 그층에서 가장 높은 기구의 배수가 넘치는 면에서 150 mm 이상 위에 설치하여야 한다.
부득이 그 이하에 설치하는 경우도 다른 통기수평관의 접속하는 높이는 위의 높이 이상으로 하여야 한다.

통기관의 수평주관 위치가 기구의 배수가 넘치는 수면보다 아래에 있으면 배수관이 막힐 경우는 배수가 통기관에 유입되어 통기관의 기능을 상실할 우려가 있다.

또한 통기관에 유입된 오수는 고형물이 포함되어 막힌 배수관을 수리하면 통기관에 유입된 우수중의 물은 배수관으로 되돌아 가지만 고형물은 통기관에 남아 통기관이 막힐 염려가 있다.

따라서 오수중에 포함되어 있는 고형물의 물과 같이 배수관에 되돌아 갈수 있도록 통기관은 배수관의 수선과 45°이내의 각도로 배관하여야 한다. 즉 통기관은 수직배관하거나 수평 주배관의 위치를 한정할 필요가 있다.

(5) 각개통기관

각개통기관을 적용할 경우는 다음의 각 조항에 적합하여야 한다.

① 트랩웨어에서 통기 접속위치까지의 길이 : 각기구의 트랩봉수를 보호하기 위해서 트랩웨어로 부터 통기접속위치 까지의 기구 배수관의 길이는 자료에 표시하는 길이 이내로 하고 배관구배는 1/50 ∼ 1/100 로 하여야 한다.

② 각개통기관의 취출위치 : 각개통기관은 기구트랩의 웨어로부터 관경의 2배이상 떨어진 위치에서 취출하지 않으면 안된다.

③ 통기 접속개소의 위치 : 대변기 기타 이와 유사한 기구류 이외의 통기 접속개소는 트랩웨어보다 낮은 위치로 해서는 안된다.

④ 높이가 다른 기구배수관 : 높이가 다른 기구배수관 등을 각각 높이가 다르게 수직관에 접속시킬 경우는 최고위치에 접속하는 기구배수관에서는 통기관을 취출하여서는 아니된다.