스크랩 산업기사이론 저수조(물탱크)

[美세상(최승일)]

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2-8 저수조(물탱크)

저수조는 당해건물 전용의 수원으로서, 수조 내의 물은 항상 공급되는 수돗물과 동일한 수질을 유지시켜야 한다. 저수조에는 건물의 지하나 지상의 1층에 설치하는 수수조, 건물의 옥상이나 급수타워 등에 설치하는 고가수조, 고층건물의 경우 건물 중간에 설치하는 중간수조 등이 있다. 일반적으로 건물에 공급할 물을 최초로 받아 저수하는 수수조(receiving tank)를 흔히 저수조라고 부른다.

건물 내에 저수조를 설치하는 이유는 다음과 같다.

① 수도본관의 수압이 낮기 때문에 고층에 급수하는 방법으로서 일단 저수조에다 물을 받았다가 펌프로 송수하는 경우

② 수도본관의 용량이 건물에 사용할 물을 직접 공급할 만큼의 송수능력이 없는 경우

③ 병원과 같이 수도가 단수되는 경우에도 급수가 반드시 필요한 경우

④ 지하수 등 상수도 이외의 물을 수원으로 할 때 물을 정수 처리할 필요가 있는 경우

⑤ 재해 시에 긴급 저수조로 이용할 경우

2-8-1 저수조의 구분

1. 설치 위치에 따른 구분

(1) 지하 저수조
지표면 밑이나 건축물 지하층에 설치하는 것으로, 대부분의 건축물은 이러한 저수조가 설치되어 있다. 지하 저수조는 비상용수나 소방용수까지 저수하기 위하여 설치하는 경우가 많으므로 대체적으로 용량이 크다. 저수조의 위생관리가 법제화되기 이전에는 청소나 유지관리를 염두에 두지 않고 설치되었기 때문에, 오염되기 쉽고 보수를 하기 어려운 여러 가지 문제점이 발생되고 있다.
이와 같은 문제점을 보완하기 위하여 현행 수도법에서는 점검이나 보수가 용이한 2중구조로 설치하도록 규정하고 있다.

(2) 지상 저수조

지표면상이나 건축물의 바닥 위에 설치하는 것으로 저수조의 주변이나 바닥과 상부가 모두 보일 수 있게 설치되었기 때문에 6면을 모두 관리할 수 있는 수조이다. 이러한 저수조는 점검이나 보수 등 유지관리가 용이하므로 앞으로 설치되는 저수조는 이와 같은 방식으로 설치하는 것이 바람직하다.

(3) 고가수조

지하 또는 지상 저수조의 물을 건물옥상(또는 급수타워)에 설치된 수조에 양수하고 중력을 이용하여 각 층에 급수하기 위한 저수조로서, 대부분의 건축물에 고가수조가 설치되어 있다.

(4) 중간수조

고층건물의 경우는 수압을 조절하기 위해서 조닝을 하여 급수하므로, 건물 중간층에 중간수조를 설치하고 있다.

(5) 기타 수조

ㆍ 부저수조 ; 수도 본관의 수압에 영향을 주지 않기 위하여 수도본관과 지하 저수조의 중간에 설치하는 소규모 수조이다.

ㆍ 압력수조 : 입지여건상 고가수조를 설치할 수 없을 경우 또는 고가수조를 설치하지 않고 직송하기 위하여 저수조에서 받은 물을 압력을 이용하여 각층에 급수하기 위하여 설치하는 수조이다.

ㆍ 가정용 소형 수조 ; 물탱크 위생관리에 대한 법적 규제를 받지 않는 소형 주택이나 소형 건축물의 옥상에 설치하는 수조로서, 대부분 지하 저수조를 설치하지 않고 상수도관에서 고가수조까지 직결되어 있다.

2. 재질에 따른 구분

수조의 재료는 수질에 영향을 주지 않으며 내식성과 수밀성이 확보된 재료로서 충분한 강도를 가지는 재질이어야 한다. 또한 조류증식을 방지할 수 있는 제품으로 가능한 한 내부에 보강재를 설치하지 않는 것이 바람직하다.

주로 사용되고 있는 수조의 재질에는 콘크리트, FRP, 스테인리스강, SMC 등이 있다. 이 외에 부식 등의 문제로 근래에는 거의 사용되지 않는 강재 저수조와 최근에 개발된 PE제품의 저수조도 설치되어 있다.

(1) 콘크리트 수조
콘크리트제 저수조는 유지관리가 용이하고 시공성이 보편화되어 있으며 다른 재질에 비하여 경제적이고 내진성 및 내구성이 우수하다. 또한 대규모 용량에 적합하므로 지하 저수조로 가장 많이 사용되고 있다.

그러나 타설시 건조, 수축, 균열에 의해 결함부가 생기므로 이를 방지할 수 있는 정밀시공이 요구된다. 또한 시간이 경과하면서 철근의 부식으로 균열이 생기는 문제점이 있고, 중성화되면 알칼리 용출로 인해 음용수로는 부적합한 상태의 수질로 저하되기도 한다. 수조 내면은 아스팔트방수ㆍ모르타르방수 등 방수시공이 필수적이며, 음용수 기준에 적합한 에폭시수지나 기타의 방법으로 코팅을 해야 한다.

(2) FRP 수조
FRP제 수조는 유리섬유를 강화한 불포화폴리에스테르수지이다. 초기에는 일체형으로 제조되었으나 현재는 패널형이 많이 사용되고 있다. 가볍고 내식성이 우수하며 단열성이 좋아 2중구조로 하면 결로현상을 막을 수 있는 장점이 있다. 또한 시공기간이 짧고 운반이 용이하여 소형 수조에 많이 사용된다. 그러나 충격에 약하고 경년에 따른 강도저하와 열화현상이 나타나 유리섬유의 유출우려가 있다. 특히 빛의 투과성으로 조류발생이 우려되며 알칼리와 유기용제에 약하여 청소 시 세제선택에 주의가 요구된다.

설치는 제작된 패널을 수작업으로 조립하기 때문에 숙련도에 따라 내구성이 좌우되며, 체결부위의 수밀성 및 배관접속부의 내진성이 떨어진다. 또한 내부 보강재로 인한 수질오염 등 유지관리에도 문제점이 있으므로 이에 대한 보완이 요구되고 있다.

              (a) 일체형                            (b) 패널형

그림 2.63 FRP 수조

(3) SMC 수조
FRP의 일종이나 원료를 금형에 의해 고온에서 성형 압출하여 생산하므로 폴리에스터 함유량이 FRP보다 많고 상대적으로 유리섬유 함유량이 적어 인장강도는 FRP의 50% 정도이다. 면이 깨끗하고 착색이 가능하여 소규모 저수조에 적합하다. 그러나 인강강도가 작아 내구성이 떨어지고 이음부의 누수 우려 등 수밀성이 취약하다. 또한 FRP수조와 마찬가지로 청소 시 알칼리와 유기용제에 약하므로 유지관리에 주의가 요구된다. 수압을 견디기 위하여 설치하는 보강재는 스테인리스강으로 하는 것이 바람직하다.

그림 2.64 SMC 패널형 수조의 구조

(4) 스테인리스강 수조
스테인리스강판제의 패널형 수조가 많이 사용되고 있다. 스테인리스강은 표면에 생기는 산화 피막에 의하여 공기 중에 존재하는 산소의 침입을 방지하여 더 이상의 산화를 진행시키지 못하게 하는 재질로서 내식성이 크기 때문에 위생성이 우수하다. 그러나 제작 시 용접부위의 잔류응력에 의한 응력부식균열이 생기기 쉽고, 수면 접촉 부위는 염소 반응에 의한 공식현상이 발생할 우려가 있으므로, 내식성이 강한 STS 316 이상의 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
따라서 용접이음부의 철저한 관리가 요구되며, 청소 시 내부 연결 구조 및 바닥 부위의 요철현상과 패널 접합부의 돌출로 인하여 완전 배수가 안 되는 등 유지관리의 문제점도 있다.

              (a) 외형도                                (b) 구조도

그림 2.65 스테인리스강 패널형 수조

(5) PE 수조
폴리에틸렌 수조는 가벼워서 운반이나 취급이 용이하고 내식성이 커서 위생적이다. 주로 가정용이나 소규모 건물의 수조로 많이 설치되고 있으며, 잘 깨지지 않는 특성이 있다. 그러나 햇빛의 투광성이 강하기 때문에 반드시 옥내에 설치하거나 차폐시설이 요구된다. 옥외에 노출시켜 설치할 경우 여름철 혹서기의 수온상승으로 말미암아 조류를 증식시켜 수돗물 불신을 가중시키는 주범으로 대두되고 있다. 적절한 차폐시설로 보호하여 관리하면 이상적인 저수조로 이용할 수 있다. 착색이 가능하여 다양한 색깔의 제품이 가능하다.

그림 2.66 일체형 PE 수조

(6) 강재 수조

강판제 수조는 과거에 내부를 에폭시수지 코팅한 일체형이 사용되어 왔으나, 최근에는 나일론수지를 코팅한 패널을 현장에서 조립하는 패널형태가 사용되고 있다. 일체형에는 각형 이외에 원통형도 있다.

강재는 가공성이 좋아 수조로 널리 사용되어 왔었으나 코팅에 핀홀(pin hole) 등이 있는 경우 염소가 함유된 수돗물에 쉽게 부식이 되어 녹물발생의 원인이 되는 등 결함이 있어 최근에는 수조용 자재로는 많이 사용되지 않고 있는 추세이다.

그림 2.67 패널형 강판제 수조

(7) 목재 수조

목재수조는 그림 2.68과 같이 나무욕조를 크게 한 것 같은 것으로 미국에서는 예전부터 노송이나 미송 등으로 제작하여 많이 사용되어 왔다. 접합부를 암수부로 가공한 판재를 현장에 옮겨서 강철밴드로 단단히 조여 조립하는 것으로서, 완성된 모양은 원통형이나 타원형이다.

그림 2.68 목제 수조

2-8-2 수조의 설치

1. 저수조(수수조)

저수조는 구조상 외부에서 먼지나 기타 위생상 유해한 것이 들어가지 않도록 고려하고, 그림 2.69와 같이 수도 인입관ㆍ펌프 흡입관ㆍ오버플로관(물넘침관;overflow pipe)ㆍ통기관ㆍ배수관ㆍ맨홀 등을 설치한다. 수도 인입관은 전극봉의 수위 감지에 의해 만수수위가 되면 정수위밸브가 닫히고, 감수수위로 떨어지면 열린다. 그리고 밸브작동의 고장에 대비하여 반드시 볼탭을 설치한다. 또한 배수가 잘 되도록 바닥에는 구배를 주며 배수홈과 흡입피트를 갖춘다.

저수조의 벽 또는 바닥은 건축물의 벽이나 바닥과 겸용하지 않고 반드시 독립적으로 설치해야 한다. 또한 지하에 저수조를 설치하는 경우 수도 인입관과 수직거리가 높으면 수도본관의 수압이 저하되어 이웃에 영향을 미치므로, 보조 저수조 또는 정수위밸브를 설치하고 여기에서 저수조로 송수한다. 보조 저수조의 저수량은 보통 1~3[m³]정도로 한다.

음료수용 저수조의 설치는 「수도시설의 청소 및 위생관리 등에 관한 규칙」제3조(저수조 설치기준)에 규정되어 있으며, 그 요지는 다음과 같다.

(1) 보수ㆍ점검 및 유지관리가 쉽도록 한다.

(2) 수조의 기초 및 본체는 지진 시 손상이 없도록 충분한 강도와 내구성이 있도록 한다.

(3) 수조 내의 물이 오염되지 않도록 한다.

 

그림 2.69 저수조 주위배관

저수조의 설치기준을 정리하면 다음과 같다.

① 음용수용 저수조는 6면 점검이 필요하므로 그림 2-70과 같이 벽체 및 바닥과는 60cm 이상, 수조의 상부는 건축물과 100[cm] 이상의 공간을 확보한다.

② 저수조를 건물 외부의 지하에 설치하는 경우는 위생상 유해한 액체나 물질을 저류 또는 처리하는 시설(배수조, 정화조, 배수관 등)로부터 5[m] 이상 띄워서 설치하며, 맨홀 주위에 다른 사람이 함부로 접근하지 못하도록 한다. 부득이하게 5[m] 이상 띄우지 못하는 경우에는 수조 주위에 차단벽을 설치해야 한다(그림 2-71).

그림 2.70 저수조 주위의 점검 공간

그림 2.71 저수조의 설치 위치

③ 맨홀은 1개 이상 설치하되 원형은 지름 90[cm] 이상, 각형은 한 변의 길이 90[cm] 이상으로 한다. 맨홀 입구는 먼지 기타 이물질이 유입되지 않도록 주위보다 100mm 이상 높게 턱을 만들어 밀폐식 뚜껑으로 닫고, 수조 상부는 1/100이상의 기울기로 한다. 다만, 5[m³]이하의 소규모 저수조 맨홀은 각 변 또는 지름을 60[cm] 이상으로 할 수 있다.

④ 저수조의 상부에는 원칙적으로 펌프, 보일러, 공기조화기 등의 기기를 설치하지 않는다. 부득이하게 설치하는 경우는 수조 상부의 공간을 확보하고, 그림 2-72와 같이 기기 점검 시에 물이 떨어지는 것을 받을 수 있도록 물받이 팬(drip pan)을 설치한다.

그림 2.72 저수조의 상부에 기기류를 설치한 예

⑤ 바닥에는 침전찌꺼기가 모이도록 배수홈(排水溝)을 적당한 위치에 설치하고, 배수구를 향해 1/100정도 기울기를 주어 배출이 쉽도록 한다.

⑥ 물의 유출구는 유입구의 반대편 밑 부분에 설치하되, 바닥의 침전물이 유출되지 아니하도록 바닥에서 띄워서 설치하고, 물칸막이 등을 설치하여 수조 안의 물이 정체되지 않도록 한다.

⑦ 청소ㆍ위생점검 및 보수 시 단수가 되지 않도록 하나의 탱크를 2개 이상으로 구획하던지 또는 2개의 저수조를 설치한다. 다만, 5[m³]이하의 소규모 저수조는 예외로 한다.

⑧ 저수조에는 수조내 공기정화를 위한 통기관과 물의 수위조절을 위한 오버플로관을 설치하고, 관을 통하여 벌레 등 오염물질이 유입되지 아니하도록 한다. 통기관의 지름은 유입관보다 1치수 작은 것으로 하되 최소 40[A] 최대 100[A]로 한다. 오버플로관의 지름은 유입관보다 2치수 큰 것으로 한다.

⑨ 수조의 높이가 1[m]를 넘으면 내외부에 승강용 사다리를 설치한다. 사다리의 재질은 섬유보강플라스틱, 스테인리스강, 콘크리트 등의 내식성 재료로 한다.

⑩ 수조내의 물이 일정수준을 넘거나 또는 그 이하로 떨어질 때는 경보음을 내는 장치를 설치하고, 그 수신기는 관리실에 둔다.

⑪ 배수관과 오버플로관은 간접배수로 한다.

⑫ 배수 및 통기관을 제외한 각 접속관에는 강판제 탱크의 경우 벨로즈형 플렉시블 이음을, FRP제 탱크의 경우 합성고무제 플렉시블 이음을 설치한다.

2. 고가수조

그림 2.73과 같이 양수관, 급수관, 오버플로관, 배수관, 맨홀 등으로 구성되었다. 수조내의 수위는 플로트스위치(float switch)나 액면스위치에 의해 항상 일정량을 유지하도록 자동적으로 양수펌프가 작동되게 하였다. 수조용량이 4.5[m³]이상이면 청소나 보수ㆍ점검이 용이하도록 복식수조로 설치하는 것이 바람직하다.

① 수조의 외부 또는 내부의 보수 점검이 용이하도록 충분한 공간을 확보한다.

② 양수관은 수조의 상부에 고정하고, 급수관은 침전물의 유입을 방지하기 위하여 수조 바닥보다 10[cm]이상 올려서 고정한다.

③ 오버플로관은 양수관 구경보다 2치수 이상 크게 하고 간접배수로 한다.

④ 수조 바닥에는 배수관을 설치하고 오버플로관에 접속한다.

⑤ 하절기에 수조 외벽에 결로되어 흐르는 물방울을 받는 용기(drip pan)를 수조 하부에 설치한다.

⑥ 수조의 뚜껑에는 직경 60[cm] 이상의 맨홀을 설치한다.

⑦ 수조 내부에는 필요시 방파판(防波板)을 설치한다.

그림 2.73 고가수조의 설치 예

그림 2.74 고가수조 주위 배관

3. 정수위밸브

저수조를 지반면보다 아래에 설치할 때는 근처의 건물에 대한 급수압력을 고려하여, 그림 2.75와 같이 인입관을 지반면에서 1.5[m] 정도 세워 올려서 정수위밸브를 설치한 다음 저수조로 급수하도록 한다. 2차 밸브(부밸브)는 볼탭 또는 전자밸브가 사용되며, 수조의 맨홀 근처에 설치한다. 전자밸브를 사용하는 경우 스트레이너와 바이패스관을 설치하고, 보수ㆍ관리를 위하여 밸브의 상부는 200[mm] 하부는 50[mm] 이상의 공간을 둔다.

(a) 구조 예

(b) 설치 예

그림 2.75 정수위밸브