급수(음료수)의 오염 방지

[hvacyoon]

2-6 급수(음료수)의 오염 방지

   2-6-1 오염의 원인

   수돗물을 수원으로 하여 급수설비에서 공급하는 물은 여러 용도로 사용되고 있으며, 인체와 접촉하는 생활용수는 물론 음료수로도 이용되고 있다. 수돗물(상수)의 수질은 수도법에 의해 음용수에 적합하도록 공급하고 있으나 건물의 인입관을 거쳐 수도꼭지 등에 공급될 때까지 저수조(수수조), 고가수조, 배관 등을 거치게 된다. 이러한 급수 시스템을 거치면서 상수의 오염가능성이 크기 때문에 급수설비를 계획할 때는 공급되는 물이 오염되지 않도록 충분한 주의가 필요하다.

  급수가 오염 원인은 다음과 같다.

  (1) 크로스 커넥션(cross connection)에 의해 음용수 이외의 물이 역압에 의해 음용수배관으로 역류하는 경우

  (2) 수도꼭지 등으로부터 한 번 토수한 물이 역 사이펀 작용에 의해 다시 역류하는 경우

  (3) 저수조 등의 개방 수조에서 먼지, 벌레 등 오염물질이 혼입되는 경우

  (4) 급수용 기기ㆍ배관 등이 물과 접촉하는 부분에서 유해물질의 용출 등 재질의 변화에 의한 경우.

  2-6-2 크로스 커넥션

  크로스 커넥션(cross connection)이란 음용수(상수)의 급수계통과 음용수 이외의 계통이 배관ㆍ장치에 의해 직접 접속되는 것을 말한다.

  크로스 커넥션으로 배관을 하면 접속되는 지점에서의 물의 압력이 가열 등의 원인에 의해 음용수 배관내의 압력보다 높아질 경우에 음용수 배관으로 역류할 가능성이 있다. 크로스 커넥션에 의한 역류를 방지하기 위해 일반 체크벨브를 사용하는 경우, 밸브시트에 이물질이 낄 가능성이 있기 때문에 효과가 없다.

  크로스 커넥션의 금지에 관해서는 「건축물의 기준 등에 관한 규칙」제 18조에서 󰡒음용수용 배관설비는 다른 용도의 배관설비와 직접 연결하지 아니할 것」이라고 규정하고 있다. 따라서 그 방지대책으로는 배관계통을 용도별 색깔로 구분하는 것이 유리하며, 또한 준공검사를 할 때 통수시험을 실시하여 동일계통만이 확실하게 통하고 있는 것을 확인하는 일이다.

  구미에서는 스프링식 체크밸브를 2개 설치하여 음용수 배관과 그 외의 용도를 갖는 배관과 접속하는 것을 허용하는 국가도 있다. 그러나 역류방지기는 이물질 이외에, 스프링이나 다이어프램 등의 열화에 의한 작동불량이 될 가능성이 있어서, 그러한 국가에서는 역류방지기 검사자격자에 의해 1년에 1회 정도의 역류방지장치에 대한 작동점검을 실시하고 있다.

  그림 2.50에 크로스 커넥션의 예를 타나냈다.

           

                               (a) 

                           

                                (b)

                 그림 2.50  크로스 커넥션의 예

  2-6-3 역사이펀 작용

  역사이펀 작용이란 급수배관이 단수 등의 원인에 의해 부압(-)이 될 경우에 용기내 등의 물이 음료수 배관으로 빨려 들어가는 작용이다. 고가수조ㆍ증압펌프 또는 직송펌프에 의한 급수방식의 경우, 역사이펀 작용에 의한 역류의 설명도를 그림 2.51에 나타냈다.

	펌프가 고장이 난 경우 수도꼭지를 열거나, 펌프의 성능이 나빠졌을 때 B의 수도꼭지를 열어 다량의물을 빼면 부압에 의해 역 사이펀작용이 일어나 역류가 발생할 가능성이 있다.

           (a) 고가수조의 경우                     (b) 직송펌프의 경우 

                         그림 2.51  크로스 커넥션의 예

  역사이펀 작용에 의한 역류방지를 위해서 일본의 경우는「수조ㆍ싱크대 기타 물을 받는 설비로 급수하는 음료수 배관설비의 수전 개구부에서는, 물 넘침면과 수전 개구부와의 수직거리를 적당하게 유지하는 등 유효하게 물의 역류를 방지할 수 있는 조치를 강구해야 한다.」라고 건축법에서 규정하고 있다.

  따라서 수전의 토수구와 기구의 물 넘침선(flood level)과의 사이에 충분한 높이의 토수구 공간(air gap)을 마련하는 것이 가장 확실한 방법이다. 그러나 토수구 공간을 확보할 수 없는 경우(대변기 세척밸브, 살수전, 호스가 있는 샤워 등)에는 역류방지기(vacuum braker)를 설치해야 한다. 설치위치는 기기의 플러드 레벨에서 150[mm]이상 올려야 한다.

 표 2.30  토수구 공간의 치수  

근접 벽의 영향이 없는 경우	근접 벽의 영향이 있는 경우
1.7D'＋5	근접 벽 1면인 경우			근접 벽 2면인 경우
	벽으로부터의 거리			벽으로부터의 거리
	3D 이하	3D 초과 5D 이하	5D를 초과	4D 이하	4D 초과 6D 이하	6D 초과 7D 이하	7D초과
	3.0D'	2.0D'＋5	1.7D'＋5	3.5D'	3.0D'	2.0D'＋5	1.7D'＋5
(주) 1. D : 토구수 내경[mm], D' : 유효개구의 내경[mm]      2. 토구수 단면이 직사각형인 경우는 긴 변을 D로 한다.      3. 넘침선보다 조금이라도 높은 벽이 있는 경우는 근접 벽으로 보며, 근접1면, 근접2면의 경우의 수치에 따른다.      4. 토수구 단면이 넘침선에 대해 평행하지 않은 경우는 토수구 끝의 최하단과 위생기구ㆍ수수용기의 넘침선과의 공간을 토수구 공간으로 한다.

 토수구 공간의 값을 표 2.30에 나타냈다. 토수구 공간의 높이가 충분하지 않으면 그림 2.52에 나타낸 것처럼, 역사이펀 작용에 의한 역류가 발생할 가능성이 있다. 또한, 음료용 수조에 급수하는 경우의 토수구 공간은 그림 5.53과 같이, 토수구와 수조의 오버플로(over flow)관 하단 사이에 토수구 공간을 확보한다.

그림 2.52  토수구 공간의 설명도

             

그림 2.53  수조의 토수구 공간

  진공 브레이커에는 물이 흐를 때만 수압이 걸리지 않는 최종밸브 이후의 배관에 설치하는 대기압식과, 항상 수압이 걸리는 최종밸브의 1차측에 설치하는 압력식이 있다. 부압파괴 성능 값은 일반 진공브레이커의 경우 75mm이하이지만, 데크설치형의 경우에는 특별하게 규정되어 있지 않기 때문에, 부압파괴 성능시험을 하여 결정할 필요가 있다.

  어떤 것이든 부착높이는 안전을 고려하여 기구의 넘침선으로부터 부압파괴 성능의 2배 이상 높이로 해야 한다. 특히 압력식 진공브레이커는 앞에서 기술한 역류방지기와 마찬가지로, 이물질이나 스프링 또는 다이어프램 등의 열화에 의한 작동불량 가능성이 있으므로, 1년에 l회 정도 작동의 정기적 점검이 필요하다.

  그림 2.54에 대기압식 진공브레이커 예를, 그림 2.55에 압력식 진공브레이커의 예를 나타냈다.

그림 2.54  대기압식 진공브레이커

그림 2.55  압력식 진공브레이커의 예

  2-6-4 저수조

  저수조에서의 수질저하요인으로는 크게 수조의 구조, 재질 및 설치위치나 방법의 문제로 나눌 수 있다.

  1. 수조의 구조에 따른 수질저하

  저수조 용량이 과다한 경우 물의 체류시간이 길어짐에 따라 잔류염소의 농도가 감소됨으로서 수질저하 요인이 되고 있다. 더욱이 수조의 구조적인 문제에 의해 사수구역(dead water area)이 생기기 때문에 부분적으로 체류시간이 더욱 길어지는 경우가 발생한다. 따라서 이러한 사수구역 발생을 없애기 위해서 유입구와 유출구를 서로 대각선이 되도록 설치하는 등의 구조개선이 필요하다.

  맨홀은 저수조의 유지 관리를 위하여 필요하지만 이를 통하여 오염물질의 유입 가능성이 크다. 그러므로 지표면으로부터의 유출수가 유입되지 않도록 지면으로부터 격리시켜 설치해야 한다. 또한 저수조 출입을 위하여 설치하는 내부 사다리나 내부 구조를 지지하기 위해 설치하는 보강재 등의 경우는 대부분이 철재로 제작되어 녹의 발생으로 수질저하의 큰 원인으로 작용하고 있다. 따라서 충분한 방식처리나 내식성 재질로 교체하는 등 유지관리의 강화가 필요하다.

  고가수조의 경우 햇빛을 차단하고 빗물이 들어가지 않도록 건축물 내부에 설치되어야 한다. 그러나 소규모 일반주택의 고가수조는 차단시설이 설치되지 않은 채 노출되어 있다. 차폐시설이 없는 경우 조류번식의 원인이 되고 있어 수질저하를 가중시키고 있다. 그러므로 차폐시설이 없는 경우는 적절한 조치를 취하도록 해야 한다.

  저수조에 설치하는 통기관을 통해서도 오염물질이 유입되고 빗물의 유입 가능성도 있다. 따라서 통기관의 개구는 오염이 배출되지 않는 곳으로 하며, 지면으로부터 높게 설치하는 것이 좋다. 또한 통기구에 설치하는 여과망은 미세한 것으로 하는 등의 조치가 필요하다.

  2. 수조의 재질에 따른 수질저하

 콘크리트 저수조는 방수를 위해 수성에폭시도장을 하는 경우, 시간이 경과하면서 도장재가 벗겨져 나가 수질오염의 원인으로 되고 있다. 그러므로 가능한 한 무용제 에폭시도장을 실시하는 것이 바람직하다.

  스테인리스강 저수조는 대부분 용접에 의해 제작되고 있으나 용접부위가 부식되는 문제가 제기되고 있다. 따라서 용접부위의 부식을 최소화시킬 수 있는 방법이나 볼트조립 등 용접 이외의 방법으로 제작한 저수조의 사용이 요구된다.

 FRP, SMC, PE 등 합성수지 재료의 저수조는 경년변화로 인한 강도저하, 빛의 투과성에 따른 조류발생 우려, 알칼리나 유기용제에 침식, 내부 보강재의 부식으로 인한 수질저하 등 문제점이 되는 요인이 많으므로 유지 관리에 대한 세심한 주의가 요구된다.

 3. 수조의 설치 상태에 따른 수질저하

  음료용 개방수조의 설치에 관해서는 「수도시설의 청소 및 위생관리 등에 관한 규칙」제3조(저수조 설치기준)에 규정되어 있으며, 그 내용은 다음의 2-8 저수조 단원에서 설명하기로 한다.

  2-6-5 기기ㆍ재료로부터의 유해물 침출

  음용수용 설비에 사용하는 기재는 물과 접촉하는 부위로부터 유해물질이 침출하여 음료수가 오염된다. 위에서 기술한 저수조의 재질 이외에, 공급을 위한 배관재의 재질에 따라서도 부식이나 유해물질의 용출 등에 의해 수질이 저하하고 있다. 특히 새로운 재료를 사용하는 경우에는 주의가 필요하다. 따라서 음용수배관은 기기재료로부터의 유해물 침출시험에 적합한 기재를 사용해야 한다.