[KCS 31 20 15:2016] 배관설비공사시방서 최적의 재료 선정 가이드

KCS 31 20 15 : 2016 배관설비공사 표준시방서

배관설비공사 시방서에 대하여 알아보자.

1. KCS 31 20 15 : 2016 배관설비공사 표준시방서란?

KCS 31 20 15: 2016은 국가건설기준 중 배관설비공사 분야의 표준시방서로, 주로 건축물 내부 및 외부 배관 설치 시 지켜야 할 재료, 설계, 시공, 품질관리 기준을 제시합니다. 본 표준은 기계설비공사 표준시방서를 통합·정비한 것으로, 건축물의 기계설비 관련 배관을 안전하고 효율적으로 시공하는 데 필수적인 지침을 제공합니다.

• 적용 범위: 이 표준은 수온 220℃ 이하, 압력 1.6 MPa 이하의 증기, 냉온수, 냉각수, 기름, 냉매, 급수·급탕, 배수·통기, 소화용 배관 등에 적용됩니다.
• 목적: 건설현장에서 배관재료 선정, 시공 방법, 시공 후 시험·검사, 품질관리에 이르기까지 전 과정에서 표준화된 지침을 제시하여 안정성, 내구성, 유지관리성을 확보하는 것입니다.

2. KCS 31 20 15 : 2016  배관 재료(자재) 선정 기준

2.1 일반 사항

1. 적용 범위
   • 본 기준은 온도 220℃ 이하, 압력 1.6 MPa 이하의 증기, 냉온수, 냉각수, 기름, 냉매, 급수·급탕, 배수·통기 및 소화용 배관에 적용됩니다.
   • 배관재료는 시공 현장의 설계 조건, 유체 특성(온도·압력, 부식성, 위생성 등)을 정확히 파악한 뒤 선정해야 합니다.
2. 참고 규정
   • 수도법, 소방법, 고압가스 안전관리법 등 관련 법령에 의해 요구되는 자재 기준이 있을 경우 우선 적용합니다.
   • KS 표시 인증 또는 KAS를 받은 단체표준인증을 취득한 제품을 우선 사용하고, 해당되지 않는 경우 설계자가 인정한 동등 이상 성능의 자재를 사용합니다.
3. 배관재의 내식성, 내열성, 내압성
   • 선정 시 부식, 침투, 변질 우려가 없는지, 온도나 압력 변동에 견딜 수 있는지 반드시 검토해야 합니다.
   • 식수·온수용의 경우 위생상 무해해야 하며, 유해금속 용출이 발생하지 않아야 합니다.

2.2 금속 관(鋼管 및 금속 합금관)

1. 강관
   • 일반 배관용 탄소강관(KS D 3507): 상온 배관(냉온수, 냉각수, 압축공기) 등에 주로 사용. 비교적 저렴하고 시공성 좋음.
   • 압력배관용 탄소강관(KS D 3562, KS D 3564): 고압이나 고온 조건(증기, 고온수)에서 내압 성능이 필요할 때 사용.
   • 스테인리스강관(KS D 3576, KS D 3595): 내식성이 뛰어나고, 위생성을 요구하는 급수·급탕 계통 및 화학용·공업용수 배관 등에 사용.
   • 도복장강관, 에폭시 라이닝강관: 내부에 부식 방지 도장(에폭시) 또는 폴리에틸렌 코팅이 되어 있어 상수도나 부식 우려가 큰 환경에서 사용.
2. 주철관
   • 배수용 주철관(KS D 4307), 덕타일 주철관(KS D 4311): 배수·통기, 지하 매설 수도관 등에 사용. 기계적 강도가 높아 큰 직경 배관이나 지하 매설용으로 적합.
3. 구리 및 구리합금관
   • 구리관(KS D 5301, KS D 5545): 열전도율과 내식성이 좋아 냉동·냉장, 냉온수, 급수·급탕 배관 등에 널리 사용.
   • 구리 합금(인청동, 황동 등)은 밸브류나 이음쇠에도 많이 적용.
4. 연관(납관)
   • 고온·부식성 액체(예: 산성 용액)를 취급하는 특수 용도 외에는 사용이 제한적이며, 일반 위생설비에는 납 함유 문제로 인해 거의 적용하지 않습니다.

주요 포인트:

• 강관은 경제적이며 폭넓게 사용되지만 부식 방지(도장·라이닝 등)와 용도별 압력등급 구분이 필요.
• 구리관은 열전도율과 위생성 측면에서 유리하며, 합금 종류를 적절히 선정해 브레이징(경납땜) 시공에 유의.
• 부식이 우려되는 환경(해안 지역, 화학 약품 노출 등)에서는 스테인리스강관이나 도복장강관을 고려.

2.3 비금속 관(합성수지관)

1. 경질 폴리염화비닐(PVC) 관
   • 수도용 PVC관(KS M 3401, KS M 3402), 배수용 PVC관(KS M 3410) 등으로 구분.
   • 부식에 강하고 시공이 간편하나 **고온(약 60~70℃ 초과)**에는 취약.
   • 접착 이음(소켓 이음) 방식을 사용하며, 온수·난방보다 상온 급수·배수용으로 주로 활용.
2. 폴리에틸렌(PE) 관
   • PE 수도관(KS M 3408): 탄성과 충격흡수력이 좋아 지하 매설에 적합하고, 염소 처리가 된 상수도에도 내성이 우수.
   • 접합은 융착 접합(Butt Fusion), 소켓 융착, 전기융착 등을 사용.
   • 냉수·배수용이 많으며, 저온(영하)에서도 상대적으로 유연성을 유지.
3. 폴리프로필렌(PP), 폴리부틸렌(PB), 폴리에틸렌가교(PE-X), PE-RT
   • 난방·급탕 온도 조건(최대 약 90~110℃)에도 견딜 수 있는 내열성 합성수지관 계열.
   • 배관 연결은 소켓 융착, 전기 융착, 프레스 이음 등 여러 방식이 가능.
   • 금속관 대비 부식 및 녹 걱정이 없으며, 시공이 간편하고 가격 경쟁력도 좋음.
4. 염화비닐수지(CPVC) 관
   • 일반 PVC보다 내열 온도 범위가 높아 온수용으로도 사용 가능.
   • 접착 이음으로 시공되며, 내식성과 내압 성능이 좋아 소규모 온수배관, 산업용 배관에 활용.

주요 포인트:

• 합성수지관은 경량이고 부식에 강해 유지관리 비용이 저렴하나, 고온·고압 조건을 모두 충족하기는 어렵다.
• 온수나 고온 배관에는 PE-RT, PB, PP-R, CPVC처럼 내열성을 갖춘 재질을 선택한다.

2.4 부속품 및 밸브류 선정 기준

1. 밸브 종류
   • 게이트 밸브: 완전 개폐 목적, 수두 손실이 적음.
   • 글로브 밸브: 유량 조절 목적으로 사용, 내압 성능이 좋아 고온·고압 증기나 공정배관 등에 자주 쓰임.
   • 체크 밸브(역류 방지 밸브), 볼 밸브, 버터플라이 밸브 등은 유체 특성, 설치 공간, 운영 방식 등에 따라 선택.
2. 이음쇠
   • 나사식: 작은 직경 배관(50 mm 이하)에 주로 사용. 시공이 간단하지만 중·대형 배관에는 적합하지 않음.
   • 플랜지식: 대형 배관 또는 자주 분해·정비가 필요한 구간에 사용. 압력등급(10K, 20K 등)과 개스킷 재질을 확인해야 함.
   • 그루브(Groove) 접합, 프레스 접합, 용접 이음쇠 등은 최근 배관 공사에서 시공성·유지보수 편의성을 높이기 위해 활용이 확대되고 있음.
3. 신축 이음, 변위 흡수 이음
   • 벨로즈형 신축이음: 열팽창·수축이 큰 배관(증기, 고온수 등)에 설치. 내압·내열 성능이 검증된 제품 사용.
   • 플렉시블 조인트(볼 조인트, 슬리브형 등): 진동 완화나 배관 이격(Offset) 보정을 위해 필요 시 적용.
4. 부속품 선정 시 고려사항
   • 최고사용압력, 최고사용온도를 만족하는지 확인.
   • 밸브 본체, 디스크·시트 재질을 유체 특성(부식성, 점도, 온도, 위생성)에 맞게 선택.
   • 밀봉, 체결 방식(나사, 플랜지, 브레이징, 접착 등)이 해당 배관 재질·크기와 호환되는지 반드시 검토.

2.5 배관재료 성능 및 품질검증

1. KS·단체표준 인증 여부
   • KS B, KS D, KS M 시리즈 등 관련 표준이 있는 자재는 해당 표준 인증을 획득한 제품을 사용해야 합니다.
   • 이음쇠나 부속품 또한 KAS 단체표준인증 등을 받은 제품이 우선 사용 대상이 됩니다.
2. 현장품질시험
   • 고압·고온·위험 유체 배관의 경우, 시공 전 일부 샘플에 대해 압력시험, 내식성 시험 등을 수행해 성능을 재확인할 수 있습니다.
   • 단열재(보온재) 등 부대 자재 또한 방화·방습 등 기능성 시험을 거쳐 신뢰도를 확보합니다.
3. 자료 제출 및 승인
   • 공급업체는 제품 인증서, 시험 성적서, 카탈로그 사양 등을 발주처나 감리자에게 제출해 승인받아야 하며, 승인 후 현장 반입합니다.
   • 시방서나 현장설계 조건에 부합하지 않는 제품이 반입되는 것을 방지하기 위해 엄격한 자재검수가 필수입니다.

2.6 배관재료 선정의 핵심 포인트

1. 유체 온도·압력, 유량
   • 고온(예: 150℃ 이상) 및 고압(1 MPa 이상) 환경에서는 압력배관용 강관, 스테인리스강관, 내열 합성수지관(한계적) 등을 신중히 검토합니다.
   • 상온·저압 계통(급수, 배수)은 합성수지관도 무난하나, 배관 경로·유량·유체 화학성 등에 따라 적절한 등급을 골라야 합니다.
2. 부식 환경
   • 습식 환경, 염해 지역(해안가), 화학약품 취급 설비 등에서는 스테인리스강관, 도복장 강관, PE·PP 등 내식성 재질을 우선 검토합니다.
   • 서로 다른 금속 배관을 연결해야 할 경우, 갈바닉 부식을 방지하기 위해 절연 조인트나 절연 테이프 등을 적용합니다.
3. 위생 및 식음용
   • 식수·급수 배관은 수질 위생법 등 관련 규정에 맞춰 인체에 무해한 재질(스테인리스강관, 구리관, 내식성 합성수지관)로 선정합니다.
   • 납이나 카드뮴 등 유해 물질이 용출되지 않는지 확인하고, 필요 시 위생성 시험(KC 인증 등)을 검사해 적합성을 증명합니다.
4. 시공 편의성 및 유지보수
   • 플랜지 이음은 해체·유지보수가 잦은 구간(기기 주변, 펌프 흡입·토출부)에 사용하여 편리성을 높입니다.
   • 프레스 이음, 그루브 접합은 작업시간 단축과 누설 위험 감소에 효과적이나, 전용 공구나 시스템 호환성 여부를 사전에 확인해야 합니다.
   • 합성수지관은 가볍고 시공이 용이하나, 고온 배관 또는 구조적 강도가 필요한 구간엔 적용이 제한될 수 있음.

결론 및 핵심 요약

• KCS 31 20 15에서 제시하는 배관 재료(자재) 선정 기준은 기계설비공사의 안전성, 내구성, 기능성을 높이는 데 필수적입니다.
• 배관재료를 선택할 때는 유체의 온도, 압력, 부식성, 건축물 용도, 유지관리 편의성 등 종합적인 요소를 고려해야 합니다.
• KS·단체표준 인증 여부, 실제 현장에서의 시험 성적서, 시공 편의성과 장래 보수 가능성 등을 함께 살펴 설계 조건에 가장 알맞은 자재를 결정합니다.

3. KCS 31 20 15 : 2016 배관 시공 방법 및 절차

3.1 공통사항

1. 적용 범위 및 법규 준수
   • 이 표준은 압력 1.6 MPa 이하, 온도 220℃ 이하의 증기, 냉온수, 냉각수, 기름, 냉매, 급수·급탕, 배수·통기, 소화용 배관 등에 적용합니다.
   • 소방법, 고압가스 안전관리법 등 관련 법규 및 건축물의 피난·방화구조 등에 관한 규칙을 준수해야 하며, 방화구획이나 특별히 안전성을 요구하는 구역을 통과하는 배관은 추가적인 내화·방화 처리 기준을 만족하도록 시공합니다.
2. 위치 결정 및 루트 계획
   • 배관 루트를 정하기 전, 설계 도면 및 현장 조건을 종합 검토하여 다른 설비(전기, 통신, 소방 등)와 교차·충돌이 없는지 확인해야 합니다.
   • 배관의 지름, 흐름 방향, 온도 변화(열팽창·수축), 진동, 유지보수 공간 등을 고려해 배관 위치와 루트를 결정합니다.
   • 장비(펌프, 열교환기, 냉동기 등) 주변 배관은 장비 자체에 하중이 실리지 않도록 별도의 지지대·행거 등으로 부담을 줄여야 합니다.
3. 슬리브 및 거푸집
   • 콘크리트 바닥·벽에 배관을 통과시킬 경우, 타설 전에 슬리브(관통구)를 정확히 배치하고 고정해야 합니다.
   • 방화구획 벽체 등 화재 안전이 요구되는 구간을 통과할 때는 내화 성능이 확보된 슬리브와 마감재(내화충전재)를 사용하고, 방수층 등 방습이 필요한 부위에는 방수용 슬리브를 적용합니다.
4. 인서트 및 지지 철물
   • 천장, 벽, 바닥 등에 설치되는 인서트(Insert) 또는 앵커류는 구조체 시공 단계에서 미리 배치해 두어야 합니다.
   • 배관 중량(관 자체 중량 + 유체 중량 + 보온재 중량)을 지지할 만한 충분한 강도를 갖춰야 하며, 진동이나 충격을 흡수·분산할 수 있도록 올바른 간격과 방법으로 시공합니다.
5. 배관 매설
   • 지중 매설 시 일반부지에서는 최소 300 mm 이상, 차량통로에서는 750 mm 이상, 중차량 통과 도로에서는 1,200 mm 이상의 매설 심도를 유지합니다(한랭지라면 동결심도 기준 적용).
   • 도로 횡단부나 연약 지반, 중장비 하중이 직접 작용하는 구간은 보호관(콘크리트 관, 강관 등)을 추가하여 손상 위험을 줄입니다.
6. 부식 방지
   • 부식이 예상되는 부위(습기·염분·화학물질 등)는 도장, 도금, 분체 라이닝, 절연 부속·테이프 사용 등으로 부식 대책을 마련해야 합니다.
   • 이종 금속관이 접합되는 곳에는 절연 조인트 또는 방식 테이프 등을 적용하여 갈바닉 부식을 방지합니다.
7. 관 내 청소 및 보호
   • 시공 중 이물질(먼지, 슬래그 조각 등)이 배관 내에 들어가지 않도록 주의하며, 작업을 중단하거나 배관을 연결하지 않은 구간이 있을 경우 캡(Plug, End Cap)으로 막아둡니다.
   • 배관 연결 직전에는 관 내부를 재점검하여 청소한 뒤, 본격적인 접합 작업에 들어가야 합니다.

3.2 관의 무용접 접합

무용접 접합이란 용접 과정을 거치지 않고, 주로 나사나 플랜지, 프레스, 접착 등을 이용하여 관을 연결하는 방식입니다. KCS 31 20 15에서는 다음과 같은 대표 방법을 제시합니다.

1. 나사 이음
   • 나사 가공: 관의 길이를 잘라낸 뒤, 축선에 직각이 되도록 절단하고 표면을 줄·리이머로 매끈하게 다듬습니다. 이후 규정(예: KS B 0222)에서 정한 방식에 따라 수나사를 가공합니다.
   • 밀봉 처리: 수나사부에 불소수지 밀봉테이프(PTFE Tape) 또는 액상 개스킷을 얇게 고르게 바른 후 암나사 이음쇠에 체결합니다.
   • 최종 체결: 세게 조일수록 누설 위험이 줄어든다고 과도하게 조이지 말고, 표준 토크 범위 내에서 균등하게 조입니다.
2. 플랜지 이음
   • 지름이 큰 배관 또는 장래 분리·점검이 빈번한 구간에 **플랜지(Flange)**를 사용합니다.
   • 접합 전 플랜지의 표면과 개스킷(Gasket) 상태를 점검하고, 패킹면이 깨끗한지 확인합니다.
   • 볼트·너트를 설치할 때에는 대각선 순서(“X” 패턴)로 조금씩 균등하게 체결해 편심·누설을 방지합니다.
3. 홈(그루브) 접합
   • 배관 단부에 전용 공구로 홈(Groove)을 가공한 뒤, 고무 가스켓을 끼워 하우징(Housing) 두 개로 물리는 방식입니다.
   • 나사 이음에 비해 시공성이 좋고, 필요 시 쉽게 해체·재조립이 가능하여 배관 유지관리 측면에서 유리합니다.
4. 접착(소켓) 이음 (PVC 등 합성수지관)
   • 소켓 내부와 관 끝을 청소·샌딩 후, 전용 접착제를 균일하게 바르고 회전 삽입하여 밀착시킵니다.
   • 접착제 종류별로 지정된 경화 시간을 충분히 준수하고, 경화 전에는 외력이나 충격이 가해지지 않도록 주의합니다.
5. 동관 브레이징(Brazing) 및 납땜(Soldering)
   • 동관은 경납땜(Brazing)·연납땜(Soldering) 등 땜납 방식으로 연결할 수 있습니다.
   • 브레이징 시 용접봉·플럭스를 선정하여 관 끝을 450℃ 이상으로 가열하고, 땜납이 모세관 작용으로 균일하게 흘러들도록 해야 합니다.
   • 냉동·냉장 배관 등에 자주 사용되며, 누설 위험을 줄이려면 관내를 질소 분위기로 유지하여 산화물 스케일이 형성되지 않도록 관리합니다.

 

 

용접 접합은 고온·고압을 견디는 배관(예: 증기, 고온수, 고압 냉각수, 기름 등)에서 주로 쓰입니다. 무용접 이음보다 강도, 내열성, 밀봉성이 우수하지만 전문 인력과 장비가 필요합니다.

1. 용접 전 준비
   • 용접할 관 끝을 표준 각도로 사상(개수) 처리하고, 산화막이나 이물질(녹, 기름 등)을 제거해 용접봉과 용융이 잘 이뤄지게 합니다.
   • 사용 용접봉은 배관 재질(탄소강, 스테인리스강 등)에 따라 KS D 7004, KS D 7005 등 규격품을 선정해야 합니다.
2. 용접 공정
   • 루트 패스(Root Pass): 첫 번째 용접비드로, 내부 결함이 없도록 정확하고 균일하게 시공합니다.
   • 필러 패스(Filler Pass) 및 커버 패스(Cover Pass): 루트 패스 위에 다층 용접을 실시해 필요한 용접부 두께와 강도를 확보합니다.
   • 용접 시 발생하는 열변형을 최소화하기 위해 대각선 위치를 번갈아가며 용접하거나, 고정 클램프를 사용해 관 변위를 줄입니다.
3. 용접 결함 검사
   • 용접 후 비파괴검사(NDT)를 적용해 내부 결함(기공, 슬래그, 크랙 등)을 확인합니다. (필요 시 방사선투과(RT), 초음파(UT), 침투탐상(PT) 등을 시행)
   • 용접부 표면 갈라짐, 과도한 언더컷(Undercut), 비드 높이 불균일 등은 재작업 또는 보수 용접을 거쳐 완벽히 보강합니다.

3.4 지지 및 고정

배관을 안정적으로 설치하고, 열팽창·진동·하중 등에 대응하려면 적절한 **지지(서포트)**와 고정이 필수입니다.

1. 행거 및 서포트
   • 천장부에 설치하는 경우 **인서트(Insert)**와 **행거(Hanger)**를 사용하고, 벽체나 바닥 위 배관은 앵글, 브래킷, 파이프 서포트를 통해 견고히 지지합니다.
   • 배관이 여러 가닥 병렬로 지나가면 공통 지지대를 설치해 정렬 상태를 유지하고 시공 공간을 절약합니다.
2. 롤러 서포트
   • 수평 배관 중 열팽창이 큰 증기·온수배관 등에는 **롤러(Roller)**가 달린 서포트를 적용해 배관이 자유롭게 움직이도록 합니다.
   • 롤러 축과 베어링 상태를 주기적으로 확인해 마찰이나 잡음이 없도록 유지합니다.
3. 고정 철물
   • 열팽창으로 인한 장력이 집중되는 지점(주로 신축이음 앞·뒤)에는 **고정점(Anchor Point)**을 설치해 배관이 무질서하게 이동하지 않도록 제어합니다.
   • 고정 철물은 설계에서 요구하는 강도(볼트, 플레이트, 보강재 등)를 확보하고, 구조체와 견고히 결합합니다.
4. 방진 대책
   • 펌프, 공조기 등 진동원이 있는 장비 근처에는 방진 고무(Rubber Bushing), 방진 행거, 플렉시블 조인트 등을 설치해 진동·소음을 줄입니다.
   • 건물 구조체로 진동이 직접 전달되면 균열, 소음, 기타 문제를 초래할 수 있으므로 주의가 필요합니다.

3.5 배관의 변위 흡수장치

1. 신축이음(Expansion Joint)
   • 관의 열팽창·수축, 지반 침하, 구조체 변위 등을 흡수하기 위해 벨로즈형, 루프형, 슬리브형 등의 신축이음 장치를 설치합니다.
   • 신축이음을 설치할 때는 **고정점(Anchor)**과 **가이드(Guide)**가 함께 설계되어야 하며, 이들이 올바른 간격과 위치에 있어야 장치가 정상 작동합니다.
2. 변위 흡수 관 이음쇠
   • 볼 조인트형, 플렉시블 이음쇠 등으로 관의 굴절·변형을 흡수해 배관 손상을 방지합니다.
   • 특히 지진 등 동적 하중에 대한 내진 보강이 필요한 구간은 변위 흡수 장치를 적절히 배치해 배관 시스템의 안정성을 높입니다.

3.6 벽, 바닥 및 지붕의 관통

1. 슬리브와 관통부 마감
   • 시공 단계에서 정확히 위치를 설정하고, 관통부 주위를 수밀, 기밀, 혹은 방화가 필요한 경우 내화 성능을 갖추도록 마감해야 합니다.
   • 건축 마감 단계에서 미려하고 깔끔한 마감이 요구될 경우 관좌금(데코용 링) 등을 설치해 마감면을 보호·미관을 개선합니다.
2. 방화구획 통과
   • 방화구획을 관통하는 배관은 방화 슬리브를 활용하고, 규정된 시간(예: 1시간, 2시간) 내화 성능을 갖추도록 내화충전재를 충진합니다.
   • 배관 구경이 크거나 고온·위험물 배관인 경우, 별도의 밀폐장치 또는 방화댐퍼류와 연계할 수도 있습니다.

3.7 전기설비로부터의 이격

• 전열(발열) 부위와 전기 케이블 트레이·배선관의 이격거리를 충분히 확보해 과열, 합선 등 안전사고를 예방합니다.
• 전기설비 인근 배관에는 방수·절연 대책을 강화하고, 정전기나 누전으로부터 배관을 보호하기 위해 접지 시스템을 올바르게 구성합니다.

3.8~3.15 각종 유체별 배관 시공

표준시방서에는 증기배관, 냉온수 및 냉각수 배관, 바닥난방 배관, 기름배관, 냉매배관, 압축공기 배관, 공업용수 배관 등 유체 종류별로 상세 시공 방법이 제시되어 있습니다. 핵심 포인트는 다음과 같습니다.

• 증기·기름 배관: 고온·고압 환경이므로 용접 이음을 우선 적용하고, 보온재 시공 및 응축수 배출 장치(트랩, 드레인 등)를 적절히 배치합니다.
• 냉온수·냉각수 배관: 열팽창이 크기 때문에 신축이음과 지지대 배치가 중요하며, 유량 밸런싱을 위해 각 지점마다 밸런싱 밸브를 설치합니다.
• 바닥난방 배관: 균열이나 누수를 방지하도록 슬래브 내 배치 시 완전 밀봉, 충분한 피복 두께, 보온재 사용 등에 유의합니다.
• 냉매배관: 동관 브레이징 또는 스테인리스 배관 등을 사용하며, 냉매 종류(R-410A, NH₃ 등)에 따라 관재 및 부속품의 내압·내화학성을 점검합니다.
• 압축공기·공업용수 배관: 배관 구배를 유지하여 내부 응축수가 고이지 않도록 하고, 드레인 밸브를 적절히 배치해 시스템 효율을 높입니다.

3.15 시험 및 검사

시공이 완료된 뒤에는 다음 과정을 거쳐 배관의 품질과 안전을 확인합니다.

1. 수압·공기압 시험
   • 배관 내부에 물이나 압축공기를 주입해 규정 압력(설계 압력의 1.5배 내외)에서 일정 시간 유지하며 누설 여부를 점검합니다.
   • 누설 발생 시 접합부(나사, 플랜지, 용접부) 이상 여부를 찾아 적절히 보수한 후 재시험합니다.
2. 비파괴검사(NDT)
   • 필요 시 방사선 투과(RT)나 초음파 검사(UT)를 실시하여 용접 결함을 검사합니다.
   • 기름·증기·냉매 등 위험도가 높은 배관은 비파괴검사를 강화해 안전사고에 대비합니다.
3. 완성 검사 및 승인
   • 건설사업관리기술자(CM)나 감리자가 현장 시공 상태, 시험 성적서 등을 종합 평가하여 합격 판정을 내려야 하며, 합격 시 커미셔닝(시운전) 단계로 넘어갑니다.

3.16 커미셔닝(Commissioning)

• 전체 배관 시스템에 유체를 실제로 공급·순환해 보고, 설계된 유량·온도·압력 조건이 제대로 달성되는지 확인합니다.
• 동력계통(펌프, 밸브 작동 등), 자동제어(밸브 오픈·클로즈, 온도·압력 센서), 누수·진동·소음 유발 요인 등을 실가동하면서 점검·보완합니다.
• 커미셔닝 결과 문제가 없으면 최종적으로 배관설비공사 준공으로 이어집니다.

결론 및 핵심 요약

• 배관 시공은 단순한 배관 연결 작업이 아니라, 재료 선정, 지지·고정, 신축·방진 대책, 법규 준수, 압력시험 및 검사를 모두 아우르는 종합 공정입니다.
• KCS 31 20 15 표준시방서는 배관공사의 신뢰성과 내구성을 높이기 위한 기본 지침을 제시하며, 각 유체별 특성과 다양한 시공 상황(지하 매설, 고층 배관, 내화구역 통과 등)에 맞춰 세부 규정을 제공합니다.
• 시공 전 단계(설계 검토 및 자재 선정)부터 시공 후 단계(압력·누설 시험, 커미셔닝, 유지관리)까지 전 과정에서 품질관리와 안전을 최우선으로 삼아야 합니다.

배관설비공사 표준시방서 원문보기

 

4. KCS 31 20 15 : 2016  품질관리 및 검사

4.1 품질관리 개요

• 목적: 배관 설비에 사용되는 재료(강관, 합성수지관 등), 이음쇠, 밸브류, 신축장치, 그리고 시공된 배관의 용접부나 접합부가 설계 요구사항 및 법정 기준(소방법, 고압가스 안전관리법 등)에 부합하는지 확인하여, 누수, 파손, 부식 등의 위험을 예방하고 최종적으로 안전하고 효율적인 배관 시스템을 완성하고자 함.
• 적용 범위: 증기, 냉온수, 냉각수, 기름, 냉매, 급수·급탕, 배수·통기, 소화 배관 등 KCS 31 20 15에서 규정하는 전 배관 공정에 해당.

4.2 자재검수 및 반입 관리

1. KS 인증·단체표준 인증서 확인
   • 배관재료(강관, 동관, 스테인리스강관, 합성수지관 등), 밸브류, 이음쇠, 신축장치 등은 가급적 KS 표시 인증 또는 KAS를 받은 단체표준인증 제품을 우선 사용한다.
   • 표준에 없는 자재를 사용할 경우, 설계자가 인정한 성능시험성적서 등을 제출해 동등 이상 성능이 있음을 증명해야 하며, 현장 반입 전 **품질인증 서류(성적서, 시험성적서 등)**를 면밀히 검토한다.
2. 자재 상태 확인
   • 외관 검사로 균열, 변형, 흠집, 도장·도금·라이닝 등의 박리(剝離) 여부를 확인한다.
   • 파손·결함이 발견된 자재는 별도의 불량품 구역에 즉시 격리하고, 원인을 파악하여 공급 업체에 교환 또는 보완 조치를 요구한다.
   • 배관에 직접 체결되는 밸브, 플랜지, 이음쇠 등도 규격(치수), 압력등급, 밀봉성 등을 꼼꼼히 확인해 이상 유무를 파악한다.
3. 자재 보관·취급 방법
   • 방수·방습이 가능한 장소에 보관하고, 먼지나 오염물질이 축적되지 않도록 덮개 등을 씌운다.
   • 동관·합성수지관 등 외부 충격에 취약한 자재는 파손 위험이 없도록 별도의 지지대나 패드를 설치해 안정적으로 적재한다.
   • 도장·도금·라이닝면이 손상되지 않도록 운반·취급 시 기계적 충격을 최소화하고, 표면 접촉부에는 완충재(고무 패드 등)를 사용한다.

4.3 시공 중 검사 및 관리

1. 배관 절단·가공부 검사
   • 나사 이음용 나사산 가공 시, 나사산의 깊이·형상이 정확히 가공되었는지 확인한다.
   • 용접 이음일 경우, 사전 개수(開先) 가공 면이 표준 각도와 치수를 만족하는지, 슬래그나 녹·기름 등의 이물질을 제거했는지 검사한다.
   • 합성수지관(접착, 소켓 이음 등)의 경우, 면취·샌딩 상태와 접착면 청결도를 확인한다.
2. 접합부 검사
   • 나사 이음은 체결 후 수나사 끝과 암나사 내부가 적절한 밀봉을 이루고 있는지, 과도한 충전재(실란트, PTFE 테이프 등)로 인해 관 내경이 좁아지지 않았는지 점검한다.
   • 플랜지 이음은 가스켓(패킹)이 규격품이고, 압력 등급에 적합한 재료인지 확인하며, 체결 토크를 균일하게 분산하여 적용했는지(대각선 패턴 체결)를 검사한다.
   • 용접 이음은 루트 패스 후 멈춤 또는 다층 용접 시 마다 시각검사(Visual Test)로 용접비드가 깨끗하고 불균일·언더컷·크랙이 없는지 살핀다.
3. 배관 지지·고정 상태 확인
   • 천장 행거, 벽체 지지대, 롤러 서포트, 방진고무 등 설계도상 지정된 위치에 정확히 시공되었는지 검사한다.
   • 지지 철물이나 앵커의 체결 강도, 배관과의 밀착 상태, 수평·수직도 등을 점검해 배관 하중을 안전하게 지지하고 있는지 확인한다.
4. 부식·누출 방지 관리
   • 도장이나 테이핑(라이닝) 이탈, 용접 후 재도장 누락, 이종금속 접합부의 절연부재 누락 등이 없는지 수시로 체크한다.
   • 배관을 일시적으로 연결하지 않은 구간은 캡 또는 플러그로 봉쇄해 이물질 유입과 누출 위험을 미연에 방지한다.

4.4 시공 후 시험 및 검사

1. 압력시험(수압·공기압·폐쇄시험 등)
   • 수압시험: 보통 설계 압력의 1.5배, 혹은 시방서에서 지정한 압력으로 일정 시간(예: 10~30분) 유지한다.
     • 시험 중 누설(압력 강하)이 있는지, 접합부나 배관 표면에서 물방울·습기 등이 발견되는지 철저히 관찰한다.
   • 공기압시험: 유체 특성상 물이 들어가면 안 되는 배관(냉매 배관, 고압 가스 배관 등)이나 배관 내부가 대기압 이하인 설비에는 공기나 질소 같은 압축 가스로 누설 여부를 확인한다.
     • 소량 누설도 정확히 파악하기 위해 시험압력 방치 후 압력계 변화를 주시하거나, 거품 검사(비눗물)를 활용하기도 한다.
   • 폐쇄시험: 증기배관 등 고온·고압 계통은 일부 구간을 밸브나 블라인드 플랜지로 막은 뒤, 내부 압력을 규정치까지 올려서 이음부 강도·누설 여부를 점검한다.
2. 비파괴검사(NDT)
   • 용접 배관 가운데 중요도가 높거나 고압 배관에는 방사선투과(RT), 초음파검사(UT), 자분탐상(MT), 침투탐상(PT) 등을 시행한다.
   • 방사선투과(RT): 필름 또는 디지털 감마카메라 사용하여 내부 기공, 슬래그, 크랙 등을 확인한다.
   • 초음파검사(UT): 두께와 내부결함을 비파괴로 확인, 각종 결함(크랙, 빈틈)의 위치와 크기를 파악한다.
   • 검사 결과에 따라 재용접, 보수 작업 여부가 결정되고, 기준 이상 결함이 있으면 재시공 후 재검사를 진행한다.
3. 시험 성과표 작성 및 승인
   • 압력시험과 비파괴검사 결과는 시험 일자, 시험 조건(온도, 압력, 시간), 판정 결과(합격·불합격), 검사자 서명 등을 구체적으로 문서화한다.
   • 건설사업관리기술자(감리자)의 승인 또는 감독원 검사를 거쳐 합격 판정이 나야만 다음 공정(보온·단열, 커미셔닝 등)으로 진행할 수 있다.

4.5 커미셔닝(Commissioning) 단계 품질 점검

1. 커미셔닝 목적
   • 실제 배관 시스템에 유체(증기, 물, 냉매 등)를 흐르게 하고 펌프, 밸브, 자동제어를 작동시켜 계통 전체가 설계값에 맞춰 정상 작동하는지 최종 확인한다.
   • 운전 중 진동, 소음, 온도·압력 변동, 밸브 누설 등이 없는지 점검하고, 혹시 발생하면 원인을 분석하여 개선한다.
2. 유량·압력·온도 측정
   • 가동 구간별로 유량계, 압력계, 온도계 등을 설치(혹은 휴대용 측정장비 활용)하여 실제 운전 수치가 설계 목표치(±허용오차 범위)에 부합하는지 체크한다.
   • 밸런싱 밸브나 제어밸브를 통해 필요한 유량·압력을 보정하고, 측정 결과를 기록·분석해 시스템 최적화를 유도한다.
3. 누수·누설 확인 및 보완
   • 커미셔닝 과정에서 열팽창이나 압력 변동으로 인해 미세한 누수가 발생하는지 다시 한 번 점검한다.
   • 결함 또는 의심 부위가 발견되면 즉시 교정 후 재검사하여, 최종적으로 누수나 압력 강하가 없어야 승인된다.

4.6 유지관리 연계

1. 완성 도면과 검사 기록 인수
   • 시공 완료 후 도면과 부품일람표, 시험 성적서, 비파괴검사 보고서, 커미셔닝 결과 보고서 등을 유지관리자(또는 건물 소유자, 설비 운영 담당)에게 인계한다.
   • 이러한 문서들이 향후 배관 점검·보수 시 중요한 참고 자료가 되므로 체계적으로 보관한다.
2. 정기검사 및 보수 계획
   • 건축물의 설비 기준 등에 관한 규칙 및 자체 운영 지침에 따라 정기점검을 실시한다(1년, 2년 또는 5년 주기 등).
   • 배관 부식 진행 상황, 밸브 오작동, 보온재 훼손 등을 주기적으로 점검하여 사전 예방 보수(Preventive Maintenance) 전략을 세운다.
3. 안전사고 예방
   • 고온·고압 증기배관, 인화성 기름배관, 냉매배관(고압 가스) 등은 법정 검사 주기 및 사고 예방수칙을 철저히 준수해야 한다.
   • 긴급 상황(누출, 폭발 위험 등)이 발생했을 시 즉각 조치가 가능하도록 배관 도면, 밸브 위치도, 비상 연락망을 유지관리 부서에 공유한다.

결론 및 핵심 요약

• 품질관리와 검사는 배관설비공사의 전 단계(자재 반입부터 커미셔닝 후 유지관리까지)에 걸쳐 이뤄지는 필수 업무로, 적절히 수행하지 않으면 공기 지연이나 안전사고를 초래할 수 있음.
• 자재검수 → 시공 중 검사 → 압력·비파괴시험 → 커미셔닝 → 최종 승인 순으로 공정을 진행하며, 각 단계별로 명확한 기록(시험 성적서, 사진, 보고서 등)을 남겨 추적 가능성을 확보해야 함.
• 완성된 설비는 정기점검과 보수를 통해 안정성과 효율성을 장기간 유지할 수 있으며, 이때 KCS 31 20 15와 관련 법령에서 요구하는 기준을 지속적으로 준수해야 함.

 

5. KCS 31 20 15 : 2016 유지관리 및 안전 수칙 

5.1 정기 점검 및 유지보수 계획

1. 정기점검 주기 설정
   • 배관 종류(증기, 냉온수, 기름, 냉매 등)와 설비 중요도, 사용 압력·온도 등을 고려하여 정기점검 주기를 설정합니다(예: 분기별, 반기별, 연 1회 등).
   • 특히 고압·고온, 인화성·독성 유체를 취급하는 배관(기름, 냉매 등)은 법적·기술적으로 더 짧은 주기의 점검이 요구될 수 있습니다.
   • 점검 항목과 방법(외관 검사, 음향 진단, 누출 탐지, 보온재 훼손 여부 등)을 구체화하여 유지보수 매뉴얼에 반영합니다.
2. 점검 항목
   • 배관 외관: 녹, 부식, 변색, 흠집, 균열, 보온재 손상 여부 확인
   • 접합부: 밸브, 플랜지, 나사 이음, 용접 이음 등에서 누수·누설, 진동·소음 발생 여부
   • 지지·고정상태: 행거, 브래킷, 롤러 등 지지대의 변형·탈락 및 방진고무 손상 유무
   • 부대시설: 스트레이너(필터), 공기빼기밸브, 드레인밸브, 체크밸브 등의 동작 상태 및 유지관리 상황
3. 예방 보전(Preventive Maintenance)과 보수
   • 점검 결과 부식이나 균열이 진행되고 있거나, 밸브 동작이 불량한 경우에는 즉시 보수·교체 계획을 수립해 선제적으로 결함을 제거합니다.
   • 내압시험이나 성능시험(차압, 유량, 온도 측정 등)을 통해 배관 성능이 하락한 징후가 있으면 오버홀(Overhaul)이나 주요 부품 교체를 실시합니다.
   • 정밀 점검: 보통 1~5년 주기로 배관 내부의 부식 두께 측정, 비파괴검사(NDT) 등을 시행하여 내부 상태까지 평가합니다.

5.2 동파 및 동결 방지

1. 동결심도 준수
   • 지중 매설 배관은 해당 지역 동결심도(동결되는 최대 깊이) 이하로 묻어야 하며, 동결 발생 위험이 큰 지역은 추가로 단열재 보강 또는 배관 열선(Trace) 설치를 고려합니다.
   • 동파 위험이 있는 지하실, 옥외 노출 배관 구간 등은 기온이 떨어지기 전에 단열 보강이나 보온재 점검을 수행합니다.
2. 열선(히팅 케이블) 및 배관 배수
   • 추운 계절 장기간 사용하지 않는 급수·급탕 배관, 냉수 배관 등에는 물을 완전히 배수(Drain)해 동결을 예방합니다.
   • 동결 우려가 큰 배관 또는 콜드에어 존(Cold Air Zone)은 **열선(Heating Cable)**을 배관에 감고, 작동 여부를 수시 점검해 온도를 일정 수준 이상 유지합니다.
3. 부동액 사용
   • 옥외 배관이나 특별히 동파 위험이 높은 배관에는 필요 시 **부동액(글리콜, 에틸렌글리콜 등)**을 혼합해 순환시키기도 합니다(냉난방수계, 축열수조 등).
   • 부동액을 사용할 경우, 부식 억제제가 포함된 제품을 사용해야 배관 내부 부식을 최소화할 수 있습니다.

5.3 열 팽창·수축 및 진동·소음 관리

1. 신축이음(Expansion Joint) 및 플렉시블 조인트 점검
   • 증기, 고온수 등 열팽창이 큰 배관에는 벨로즈형, 루프형, 슬리브형 등 신축이음이 설치되는데, 정기적으로 누설·마모 여부를 확인합니다.
   • 설치된 신축이음 주변의 고정점(Anchor)과 가이드 상태도 확인해 신축이 방해받지 않도록 유지합니다.
2. 진동 및 소음 대책
   • 펌프·압축기 등의 진동원과 연결된 배관은 방진고무, 플렉시블 이음쇠 등을 통해 진동·소음을 억제합니다.
   • 롤러 서포트의 베어링, 축 마찰부가 마모되지 않았는지 주기적으로 점검해 이상 진동이 없는지 확인합니다.
3. 수격작용(워터 해머) 방지
   • 급수·급탕 라인에서 급격한 밸브 개폐로 인해 수격작용이 발생할 수 있습니다.
   • 이때는 **수격 방지기(Air Chamber)**나 감압밸브, **서서히 닫히는 밸브(슬로우 클로징 밸브)**를 설치하여 충격을 최소화하고, 필요 시 교체·보수합니다.

5.4 부식 및 누수 예방

1. 도장·도금·라이닝 보수
   • 관 외면에 적용된 도장, 도금, 폴리에틸렌 피복, 에폭시 라이닝 등이 손상되면 공기·습기와 접촉하면서 국부 부식이 급속히 진행될 수 있습니다.
   • 손상 부위를 발견하면 녹·부식물을 제거한 뒤, 해당 재료와 동등 이상의 방식제로 재도장·재피복합니다.
2. 이종금속 접합부 점검
   • 배관 재질이 다른 금속(예: 구리-철, 철-스테인리스 등)이 접합된 부분은 갈바닉 부식이 발생하기 쉬우므로 절연 조인트, 절연 테이프 등의 상태를 주기적으로 점검합니다.
   • 절연재 손상 시 부식이 심화될 수 있으므로 발견 즉시 재시공·보수해야 합니다.
3. 누수·누설 관리
   • 밸브 스템(Stem) 주변, 플랜지 패킹, 나사 이음부 등 취약 부분에서 물방울이나 습기가 보이면 빠르게 조치합니다(체결토크 재조정, 개스킷 교환 등).
   • 증기·냉매 라인에서는 표면 결로나 이상 냄새, 소리(하이싱, 휘파람 음)로 누설을 진단하기도 하며, 정밀하게는 압력계 및 누설 감지 센서(가스 감지기)를 설치해 상시 모니터링합니다.

5.5 화재·폭발 및 안전사고 예방

1. 기름·냉매·고압가스 배관
   • 인화성·가연성 액체(기름)나 냉매(고압가스)의 배관은 소방법, 고압가스 안전관리법 등을 준수해야 합니다.
   • 방화구획을 통과하는 부분은 내화 슬리브와 내화충전재를 정확히 시공하고, 점검 중에는 불꽃·스파크 작업(용접, 절단) 시 화재 감시자를 배치하며, 가연성 물질을 제거합니다.
2. 배관 통과부 방화대책
   • 방화구획(벽, 바닥)을 통과하는 배관 주위 틈새는 규정 시간(1·2시간) 내화 성능을 만족하는 재료로 충전해 화재 시 연기·불길 확산을 방지합니다.
   • 장비실, 기계실, 보일러실 등 고온·고압 설비가 있는 구역은 소화기, 자동화재탐지설비, 스프링클러 등을 배치해 화재 위험에 대비합니다.
3. 안전작업 수칙
   • 배관 점검 및 수리에 앞서 에너지 격리(LOTO: Lock Out Tag Out) 절차를 거쳐 해당 라인 내 유체 흐름을 차단하고, 압력을 배출하는 등 안전한 작업 환경을 조성합니다.
   • 고온 배관, 열수·증기 배관을 점검·수리할 때는 **보호 장구(장갑, 방열복, 안전화, 고글)**를 착용해 화상·화재를 예방해야 합니다.

5.6 서류 및 기록 관리

1. 배관설비 도면 및 문서 보관
   • 시공 완료 후 작성된 ‘완성도면’, 부품일람표, 압력시험·비파괴시험 성적서, 커미셔닝 보고서 등은 향후 점검·보수·증축에 필요한 기초 자료이므로 체계적으로 보관합니다.
   • 건물 혹은 설비 운영 부서에 인계해, 긴급상황(누수, 파손, 화재 등) 발생 시 신속 대응할 수 있도록 합니다.
2. 정기점검 및 수리 이력 기록
   • 점검, 보수, 교체 이력은 점검일지 혹은 설비 관리 시스템(CMMS) 등에 상세히 남겨 추적 가능성을 확보합니다.
   • 이력 데이터는 배관 수명 예측, 고장 패턴 분석, 예방 보전(Preventive Maintenance) 계획 수립 등에 유용하게 활용됩니다.

5.7 결론 및 핵심 요약

• 유지관리는 배관설비공사를 완료한 뒤에도 장기간 안정적인 성능을 보장하기 위한 핵심 업무로, 정기점검을 비롯한 부식·누수 대책, 동파 방지, 열 팽창 및 진동 관리, 방화·안전사고 예방 등을 체계적으로 수행해야 합니다.
• KCS 31 20 15에서 제시하는 유지관리 기준 및 각종 법령(소방법, 고압가스 안전관리법 등)을 충실히 이행할 때, 설비 운전 효율과 안전성 모두를 극대화할 수 있습니다.
• 완성된 배관설비는 주기적인 점검·보수와 신속한 결함 대응을 통해 사고·비용 손실을 최소화하고, 장기적으로 건축물 가치와 설비 신뢰성을 높이는 데 기여합니다.

6. KCS 31 2015 : 2016 결론 

• KCS 31 20 15: 2016 배관설비공사 표준시방서는 안전하고 효율적인 배관시공을 위해 지켜야 할 필수 기준입니다.
• 배관재료 선택에서부터 시공 방법, 품질관리, 커미셔닝에 이르기까지 전 과정을 표준화해 내구성, 신뢰성을 확보함과 동시에, 각종 법령 및 관계 규정을 충실히 준수해야 합니다.
• 특히 기계설비공사나 소방시설, 냉동·냉장 설비, 급수·급탕 설비 등을 담당하는 엔지니어에게는 필수적인 업무 참고 자료입니다.

앞서 소개한 주요 요소들을 면밀히 검토하고, 각 현장 여건과 설계 목적을 결합하면 더욱 효과적이고 안전한 배관설비공사를 완수할 수 있습니다.
배관설비의 시공과 유지관리에 관한 보다 상세한 지침이나 최신 개정 정보를 얻고자 한다면, 국가건설기준센터(KCSC)나 **관련 학회(대한설비공학회 등)**에서 제공하는 자료를 확인하시기 바랍니다.

 

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아래의 글도 참조 하여 봐주시고 많은 공유 부탁드리겠습니다.
 
유건의 건설이야기 : 2번째 블로그 건축설비와 소방설비 및 건설뉴스에 관하여 다룹니다.

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