4-3 배수트랩과 포집기
배수관의 내벽은 오물이나 유지(油脂)가 부착되어 부패ㆍ분해하면서 악취가 나는 하수가스가 발생한다. 또한 오물을 먹이로 하는 많은 해충이 번식하고 있다. 이러한 취기(臭氣)나 해충이 배수관을 통해 배수구에서 실내로 침입하게 되면 매우 비위생적인 상태가 된다. 그래서 이를 방지하기 위하여 배수관계통의 필요개소에 수봉식 기구(水封式 器具)로 된 트랩(trap)을 설치한다. 트랩은 배수설비에서 없어서는 안 될 중요한 기구의 하나이다.
1. 트랩의 기능과 구조
트랩의 기능과 목적을 달성하기 위해서는 다음의 조건을 만족시켜야 한다.
① 배수관내의 취기ㆍ해충 등의 이동을 유효하게 막을 수 있는 구조일 것.
② 유수(流水)에 의해 통수로 내면을 세척하는 자정작용(自淨作用)이 있는 구조일 것.
③ 기능에 지장이 생겼을 때 비교적 쉽게 발견할 수 있고, 또한 간단히 수리하거나 청소할 수 있는 구조일 것.
④ 구조가 되도록 간단하고 내부에 칸막이 또는 가동부분이 없는 구조일 것.
⑤ 유효봉수깊이는 50[mm] 이상 100[mm] 이하로 할 것(특수용도의 기구트랩이나 포집기와 같은 트랩으로서 간단히 청소할 수 있는 구조의 경우는 100[mm] 이상이라도 지장이 없다).
⑥ 재질은 내식성이며 가격이 저렴할 것.
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그림 4-14 트랩의 구조
2. 트랩의 종류
1) 관 트랩(pipe trap) - 사이펀 트랩(siphon trap
관을 구부려서 만든 형태의 트랩으로, 소형이며 자정작용이 있으나 수봉(水封)이 쉽게 파괴되는 결점이 있다.
(1) P 트랩
널리 사용되고 있는 트랩으로서 각개통기관을 설치하면 수봉이 파괴되는 일이 거의 없는 이상적인 트랩이다. 세면기 등에 장치하여 벽체내의 배수관에 접속하므로, 배수관이 바닥면을 관통하지 않아 공간효율이 좋다.
(2) S 트랩
자기 사이펀작용이 잘 일어나는 형태로서 수봉이 파괴될 우려가 많아 되도록 사용을 피하는 것이 바람직하다. 세면기, 변기 등에 장치하여 바닥 밑의 배수관에 접속하게 되므로 배수관이 바닥면을 관통하게 되는 경우가 많아 공간효율이 나쁘다.
(3) U 트랩
우수관을 오수관에 접속하는 개소나 하우스트랩(house trap)을 설치하는 경우에 수평배관에 사용된다. 이 트랩은 흐름에 장애를 주어 배수가 정체하거나 자정작용이 충분하지 않아, 찌꺼기 등이 싸여 막히기 쉬운 결점이 있기 때문에, 특히 필요한 개소 이외에는 사용하지 않는 편이 좋다.
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그림 4-15 트랩의 종류
2) 드럼 트랩(drum trap)
트랩의 외형이 드럼모양으로 되어 있으며 싱크류의 배수용으로 많이 사용된다. 이 트랩은 봉수가 다량으로 고여 있게 되어 봉수의 파괴염려가 없지만 자정작용이 없어 침전물이 정체되기 쉽다. 그래서 점검이나 청소가 용이한 구조라야 한다. 동체(胴體)의 내경은 배수관경의 2.5배를 표준으로 한다.
3) 벨 트랩(bell trap)
벨 모양의 기구를 배수구에 씌운 형태로서 욕실 등의 바닥배수에 흔히 사용된다. 그러나 트랩 내에는 가동부분이 없도록 해야 하는데, 이 트랩은 벨 모양의 기구가 가동부품이기 때문에 청소할 때 등 경우에 따라 벨 부품이 제거된 채로 사용하게 되어, 트랩의 기능을 발휘하지 못하게 되는 경우가 있다. 또한 이 트랩은 막히기 쉬운 구조로 되어있어 사용하지 않는 편이 바람직하다.
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그림 4.16 비사이펀 트랩의 구조
4) 조립 트랩
욕실이나 화장실의 바닥배수구와 트랩을 일체로 조립한 형태의 트랩이다(바닥배수 참조).
5) 기구 트랩
대변기나 소변기처럼 위생기구와 일체로 된 트랩을 말하며, 기구의 기능에 따라 여러 가지 형태가 있다.
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그림 4-17 조립 트랩
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그림 4-18 기구 트랩
6) 특수 트랩
특수목적으로 사용되는 트랩장치로서 트랩피트와 포집기가 있다. 트랩피트는 우수배수용 트랩이나 소형주택용 간이 트랩장치로 사용되고 있다. 포집기는 드럼트랩의 특성을 이용하여 배수관에 유입되는 유해물질을 회수제거하기 위함과 트랩의 역할도 하는 2가지 기능을 갖는 트랩이다.
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그림 4-19 트랩 피트
3. 트랩의 봉수파괴원인
1) 자기(自己) 사이펀작용(self siphonage)
기구에서 배수할 때 트랩을 통하여 배수가 만수상태로 흐르면, 이때 트랩 유출측의 수직부분에서 유속이 빨라지므로 흡인작용이 생겨서 봉수가 모두 배수관 쪽으로 빨려나가 버린다. 사이펀작용은 S트랩을 사용한 기구에 생기기 쉬우며, P트랩의 경우도 각개통기관을 취하지 않으면 S형을 형성하여 S트랩과 같은 결과로 되므로 주의를 요한다.
그러나 사이펀작용이 생겨도 배수종료 후에 보급수 등에 의해 봉수가 복원되면 지장이 없다. 예를 들어 사이펀식 또는 사이펀제트식 대변기는 사이펀작용을 이용하여 배수한 후 보급수에 의해 봉수가 유지된다. 또한 바닥이 평평한 욕조나 싱크류 등에서는 배수가 되어도 봉수가 복원되지만, 세면기와 같이 바닥이 둥근 기구에서는 봉수가 복원되지 않는다.
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그림 4-20 S트랩의 사이펀 작용
2) 감압에 의한 흡인작용(with drawing action)
유인(誘引) 사이펀작용(induced siphonage)이라고도 한다. 배수 수직관 가까이에 기구를 설치하는 경우, 수직관의 상부에서 다량의 배수가 낙하해오면 피스톤작용이 생겨 수직관과 수평지관과의 접속부 부근압력이 대기압보다 낮아지는 감압현상이 일어난다. 그러나 트랩의 입구 쪽에는 대기압이 작용하고 있으므로 트랩의 봉수가 감압이 된 수직관 쪽으로 유인되어 봉수가 파괴된다. 이를 방지하기 위해서는 통기관을 설치하여 압력이 낮아진 부분에 공기를 보급하여 압력저하현상을 방지하면 된다. 또한 수직관의 관경이 너무 작으면 만수상태로 흐르는 경우가 많으므로 수직관의 관경을 충분하게 취할 필요가 있다.
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그림 4-21 유인 사이펀작용에 위한 흡인
3) 배압(背壓)에 의한 토출작용(back pressure action)
대규모 배수설비에서 흔히 일어나는 현상으로 유인 사이펀작용과 반대현상이다. 수직관의 상부에서 다량의 배수가 낙하해 오고 동시에 아래층의 배수수평지관에서 수직관으로 다량의 배수가 흐를 때, 또한 배수수직관 최하부에서 수직관내 배수의 유속은 수평부로 이행함에 따라 급격히 감소하므로 수직관 상부에서 배수가 급격히 낙하해 올 때는 중간의 배수관내 공기는 급격한 압력상승을 한다. 이 압력상승 때문에 트랩의 봉수가 실내로 분출되는 경우가 있다. 이것을 방지하기 위해서는 통기관을 설치하여 압력이 급격히 상승된 부분의 공기를 빠지게 할 필요가 있다.
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그림 4-22 배압에 의한 토출작용
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그림 4-23 흡인 및 토출작용의 예
4) 모세관 현상(capillary attraction)
트랩의 위어(weir)부에 실밥, 천 조각, 또는 머리카락 등이 걸려 있으면 모세관작용으로 봉수가 서서히 빨려 올라가 마침내 봉수가 파괴된다.
5) 봉수의 증발(evaporation)
사용빈도가 매우 낮은 기구, 장시간 사용하지 않는 기구 또는 봉수의 양이 적고 고온인 실내에서 사용하는 기구는 수분이 점차로 증발하여 봉수가 파괴된다. 봉수의 증발량은 공조설비의 유무 등에 따라 다르나 통상 1개월에 20~25[mm]이므로, 봉수를 장기간 보급하지 않으면 트랩이 파봉된다. 따라서 바닥배수는 바닥의 물청소 등이 정기적으로 이루어지는 장소 이외에 설치해서는 안된다. 정기적으로 물이 흘러들지 않는 바닥배수에는, 그림 4.26에 나타내는 것 같은 자동 보급수 장치를 설치한다. 최근에는 화장실 등의 바닥을 물로 청소하는 경우가 적기 때문에 주의가 필요하다.
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그림 4-25 봉수의 증발 그림 4-24 모세관 현상
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그림 4-26 봉수의 자동보급수장치 예
6) 관내 기압변화로 인한 관성(wavering out)
다량의 배수가 급격히 흐를 때 배수관내에서 기압이 변동하거나, 강풍 등의 영향으로 정(+) 또는 부(-)의 압력을 받아 트랩의 봉수가 상하운동을 한다. 트랩의 봉수가 실내 쪽으로 분출되지 않을 정도의 정압(正壓)을 받을 때에는 봉수가 기구 쪽으로 상승했다가 정압이 제거되면 다시 정상수면으로 돌아감과 동시에 관성으로 위어부에서 넘쳐흘러 배수관 쪽으로 유출된다. 이러한 현상이 반복됨으로서 봉수가 손실된다.
☞ 트랩의 봉수를 유지하기 위해서는 통기관을 설치함으로서 가능하나, 모세관현상이나 증발에 의한 봉수의 파괴는 통기관 설치에 관계가 없이 봉수가 파괴되는 현상이다.
☞ 바람직하지 않은 트랩
① 가동부분이 있는 트랩
② 격벽에 의한 것
③ 수봉식이 아닌 경우
④ 비닐호스에 위한 것
⑤ 2중 트랩
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그림 4-27 비닐호스를 이용한 트랩 그림 4-28 이중트랩의 예
4. 포집기(捕集器)
포집기(interceptor)란 배수중에 포함된 유해 위험물질, 배수관으로 유입되어서는 안될 바람직하지 않은 물질 또는 재이용할 수 있는 물질을 저지ㆍ분리ㆍ수거하고 나머지 배수만을 자연유하에 의해 흘려보낼 수 있도록 구조를 가진 기구나 장치로서, 배수계통의 기능장애나 손상을 방지하기 위한 것이다. 구조상 트랩의 형식과 기능을 갖춘 것이 대부분이므로 일종의 특수트랩이라 할 수 있다.
포집기는 배수중에 포함된 유해물질의 종류나 상태에 따라 스크린이나 침전부를 설치하는 등 유해물질을 유효하게 분리하는데 적합한 구조라야 하며, 또한 유해물질의 회수나 청소가 쉽게 이루어질 수 있도록 해야 한다.
1) 그리스(grease) 포집기
호텔, 영업용 음식점등의 주방에서 배수중에 포함된 지방분을 냉각ㆍ응고시켜 제거함으로서 지방분이 배수관으로 유입하여 관이 막히게 되는 것을 방지한다. 포집기 내부는 격판을 여러개 설치하여 유입해오는 배수속도를 느리게 함으로서 지방분을 응고시켜 제거하며, 연속적으로 배수가 이루어지는 경우는 수냉식으로 하여 제거효율을 높인다. 또한 입구 부근에는 바스켓 등 여과망(스트레이너)을 설치하여 음식물 찌꺼기를 수집 제거한다.
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그림 4-29 그리스 포집기
2) 오일(oil) 포집기
가솔린 포집기라고도 하며 자동차 수리공장, 주유소, 세차장 등 휘발유나 유류가 혼입될 우려가 있는 개소의 배수계통에 설치하여 휘발유나 기름을 수면에 띄게 하여 회수함으로서, 배수관내에서의 유류로 인한 폭발・인화 등의 사고를 방지한다.
내부구조는 그리스 포집기에 비해 격판 등이 간단하다. 바닥배수를 함께 사용하는 경우는 모래 등도 포집하여 제거할 수 있는 구조로 해야 한다. 또한 휘발유는 기화하므로 단독 통기관을 설치하여 옥상 등 외부로 방출하도록 한다.
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그림 4-30 오일 포집기
3) 모래(sand) 포집기
흙, 모래, 시멘트 등 무거운 물질이 포함된 배수계통에 설치하는 것으로, 포집기 내에서 침전ㆍ제거함으로서 토사류가 배관내의 바닥에 퇴적하여 관이 막히는 것을 방지한다. 일반적으로 피트(pit)를 만들어주면 침적(沈積)하며, 옥외에 설치하는 것은 트랩 피트와 같은 구조로 하면 된다. 연마에 쓰이는 금강사의 회수용 포집기는 배수중에 부유하는 미립자를 침강시키기 위해 격판을 설치하여 속도를 늦추는 구조로 한다.
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그림 4-31 모래 포집기
4) 모발(hair) 포집기
미용실, 이발소등의 배수계통에 설치하는 것으로 머리카락ㆍ헝겊부스러기 등의 물질을 제거하기 위해 사용한다. 풀장이나 공중목욕탕에는 대형의 모발 포집기(hair catcher)를 설치해야 한다.
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그림 4-32 모발 포집기
5) 플라스터(plaster) 포집기
치과병원, 외과병원 등의 배수계통에 설치하는 것으로, 석고, 귀금속 등의 불용성 물질을 포집ㆍ회수한다.
그림 4-33 플라스터 포집기
6) 기타
영업용 세탁장의 배수계통에 설치하여 실밥, 헝겊, 단추 등을 포집하기 위한 세탁장 포집기, 병충전기계에 설치하는 포집기, 도살장에 설치하는 포집기 등 여러 종류가 있다.