배관 지지 간격

배관 지지 간격은 배관이 처지거나 흔들리지 않도록 행거·서포트를 거는 지지점 사이의 최대 거리이다.

• 수평 강관은 관지름 20mm 이하 1.8m부터 200mm 이상 5.0m까지, 관이 굵을수록 넓게 잡는다.¹
• 동관·스테인리스강관은 같은 관지름에서 강관보다 좁다 — 20mm 이하 1.0m, 125mm 이상 3.0m.¹
• 수직관(입상관)은 각 층에 1개소 이상.¹
• 꺾이거나 갈라진 직후에는 간격표와 별도로 지지점을 하나 더 둔다.
• 지진하중을 받는 건물의 배관은 위 간격과 별개로 내진지지대를 따로 건다.²

배관은 자기 무게만 받는 것이 아니다. 관 안의 물, 겉에 감은 보온재, 중간에 달린 밸브와 스트레이너, 때로는 배관 위에 올라서서 일하는 사람의 무게까지 함께 걸린다.³ 지지점을 너무 벌리면 그 사이가 아래로 처지고, 처진 자리에는 물이 고이거나 공기가 갇힌다. 증기배관에서는 고인 물이 수격작용을 일으키고, 배수배관에서는 물매(기울기)가 뒤집혀 물이 역으로 고인다.

반대로 지지점을 필요 이상 촘촘하게 걸면 자재비와 인건비만 늘고, 온도 변화로 관이 늘었다 줄었다 하는 것을 붙잡아 오히려 이음부에 힘을 몰아 준다. 간격표는 이 둘 사이의 타협점이다.

간격표는 「최대」다. 표의 값 안에만 들면 어디에 걸어도 좋다는 뜻이 아니라, 그보다 벌리면 안 된다는 뜻이다. 처짐이 의심되는 자리는 표를 지켰더라도 지지점을 더 넣는다.³

지지 철물은 관의 신축, 수평 흔들림, 하중을 견디도록 관지름과 관 재질에 맞춰 고르고, 진동이 건물로 전달되는 것을 막아야 할 때는 방진재가 붙은 것을 쓴다.⁴

동관과 스테인리스강관은 밴드나 지지 철물이 관에 직접 닿지 않도록 사이에 절연재를 넣는다.¹ 서로 다른 금속이 맞닿으면 그 자리에서 이온화 부식(전위가 낮은 금속 쪽이 먼저 삭는 현상)이 시작되기 때문이다.⁵ 동관용 행거는 절연 제품을 쓰고, 필요하면 매달리는 부위를 절연 테이프로 한 겹 더 감는다.³

KCS 31 20 15 (새 창에서 열림) 3.4의 표 3.4-1이 관 재질별 최대 간격을 정하고 있다.¹

같은 관지름에서 동관·스테인리스강관의 간격이 강관보다 좁은 것은 관 자체가 얇고 무르기 때문이다. 염화비닐관은 그보다도 더 좁다 — 온도가 오르면 재료가 무르면서 늘어지므로 자주 받쳐야 한다.

주철관은 길이가 아니라 개수로 센다. 수평 직관과 이형관 모두 관 1개에 1개소씩 지지한다.¹ 조인트를 고무 슬리브와 밴드로 묶는 노허브(No-Hub) 배수 주철관은 이음이 곧 약점이라 조인트마다 지지한다.³

연관은 길이 0.5m를 넘으면, 변형이 우려되는 자리에 두께 0.4mm 이상의 아연도 철판으로 반원형 받침대를 만들어 1.5m 이내마다 받친다.¹

행거를 매다는 환봉 굵기는 관지름 100mm 안팎을 경계로 갈린다. 강관에서 관지름 20~80mm 구간은 지름 9mm 환봉, 100mm 이상은 12mm 환봉을 쓰는 것이 일반적이다.³

수직관은 무게가 관을 따라 아래로 눌러 내려오므로 수평관과 계산이 다르다. 강관·동관·스테인리스강관·연관·경질 염화비닐관은 각 층에 1개소 이상 지지하고, 주철관은 직관 1개에 1개소, 이형관은 2개짜리면 어느 한쪽에 1개소, 3개짜리면 중앙부에 1개소를 지지한다.¹

수직관의 하단부가 요점이다. 관과 유체의 총중량, 그리고 유속이 만드는 힘이 밑에서 꺾이는 곡관에 몰린다. 이 힘으로 곡관이 처지거나 수직관 자체가 아래로 내려앉지 않도록 지지 철물과 콘크리트 받침대로 고정한다.¹ 비금속관을 쓴 우수배관처럼 갑자기 물이 가득 차거나 흐름이 급변하는 계통은 하단 연결 부속이 빠질 수 있어 지지 철물을 더 보강한다.¹

입상관을 층마다 잡는 철물은 관의 신축을 막지 않아야 한다. U볼트는 관이 축 방향으로 미끄러질 수 있도록 가볍게 조이고, 볼트가 지나가는 구멍은 볼트 지름의 두 배로 뚫어 여유를 준다.⁵ 슬래브를 관통하는 자리에는 강관 슬리브를 넣고 관과 슬리브 사이에 10~20mm 이상 유격을 둔 뒤 코킹으로 마감한다.⁵ 대구경 입상관을 지지할 때는 하중이 슬래브에 그대로 걸리므로 건축 구조 검토를 먼저 받는다.⁵

직관 구간의 간격만 지켜서는 부족하다. 관이 꺾이거나 갈라지는 자리는 힘의 방향이 바뀌는 곳이라 별도의 지지점이 필요하다.

• 수평으로 꺾인 뒤 — 관지름 25A 이하는 굴절점에서 500mm 이내, 32A 이상은 800mm 이내에 지지점.³
• 수직으로 꺾여 올라간 뒤 — 300mm 이내에 지지점.³
• 분기한 관이 600mm 이상 뻗으면 그 구간에 1개소 지지.³
• 팬코일유닛(FCU)처럼 엘보를 세 개 이상 써서 기기에 물리는 배관은 600mm 이하라도 1개소 지지한다.³ 엘보가 많을수록 관이 흔들릴 여지가 커지기 때문이다.

증기배관과 냉온수배관은 곡부와 분기점을 필요에 따라 지지하도록 정하고 있다.⁶

같은 강관이라도 계통에 따라 표가 따로 있다. 실제 수치는 대체로 일치하지만, 시방서를 인용할 때는 그 계통의 조를 짚는 편이 안전하다.

냉매배관의 간격이 냉온수 동관보다 넓은 것은 관 안에 물이 아니라 냉매가 흐르기 때문이다. 같은 부피라도 무게가 가벼워 단위 길이당 하중이 작다.

지지와 고정은 같은 말이 아니다. 배관은 온도가 오르면 늘어난다. 늘어나는 것을 전부 붙잡으면 그 힘이 관과 이음부에 응력으로 남는다.

• 신축이음 앞뒤에는 가이드를 두어 변위가 축 방향으로만 일어나게 한다.¹¹
• 신축 구간의 양 끝에는 그 축방향 응력을 견딜 수 있는 고정앵커를 둔다.¹¹
• 건축물의 신축 이음부(익스팬션 조인트)를 통과하는 배관은 양쪽 건물이 서로 어긋나는 최대 상대 변위를 흡수하도록 플렉시블 조인트나 볼 조인트를 쓰고, 그 양쪽 배관에는 서포트를 설치한다.¹¹

즉 한 계통 안에서 앵커는 한 점, 나머지는 미끄러지는 지지가 되는 것이 원칙이다. 전 구간을 다 꽉 잡아 두면 신축이음을 넣은 의미가 없어진다.

간격표의 지지는 중력(수직 하중)을 받기 위한 것이다. 지진은 옆으로 흔든다. 내진 대상 배관에는 위 지지와 별도로 내진지지대를 건다.

내진지지대는 두 종류다. 형강처럼 인장력과 압축력을 모두 견디는 고정형, 와이어로프처럼 인장력만 받는 비고정형이다. 고정형은 세장비(부재가 얼마나 가늘고 긴지를 나타내는 값)가 300을 넘지 않으면 한 방향으로만 설계할 수 있고, 비고정형은 세장비의 영향을 받지 않는 대신 반드시 양방향으로 설계해야 한다.²

최대 지진가속도 0.5g 기준으로 내진지지대 최대 설치 간격은 다음과 같다.²

하나의 지지부를 여러 배관이 함께 쓰는데 그중 일부만 내진설계 대상이라면, 그 지지부를 공유하는 모든 배관의 하중을 합산해 내진설계를 적용한다.² 실제 현장에서 잊기 쉬운 대목이다.

기계실·공동구·지하주차장처럼 여러 배관이 나란히 지나가는 곳은 공통 가대로 받친다. 가대가 너무 크면 원가 낭비고, 작으면 변형되어 무너진다. 가대 계산은 양단 고정 단순보에 집중하중이 걸리는 것으로 보고 푼다.¹²

실무에서 쓰는 하중 배수가 있다. 일반 운전하중은 정하중의 1.5배로 보고, 여기에 용접·볼트 구멍 등 가대 변형분 1.5배를 곱해 정하중의 3배로 잡는다. 수직하중이 걸리는 앵커 부분은 정하중의 4.5배로 본다.¹² 허용응력은 SS400 강재의 2,400kgf/cm²에 안전율을 고려한 1,600kgf/cm²를 쓴다.¹²

자세한 내용은 배관 가대 문서를 참고하십시오.

• 간격 실측 — 지지점 사이를 줄자로 재고, 관 재질·관지름별 표값과 대조한다. 표를 지켰더라도 눈으로 처짐이 보이면 지지점을 추가한다.³
• 굴절·분기부 확인 — 꺾인 자리와 갈라진 자리에서 지지점까지의 거리를 잰다.
• 접촉부 확인 — 동관·스테인리스강관의 지지 부위에 절연재가 들어갔는지 본다.¹
• 신축 구속 여부 — 신축 구간에 앵커가 두 개 이상 물려 있지 않은지 확인한다.
• 수압시험 — 바닥난방 방열관은 모르타르 마감 전에 사용압력의 1.5배 이상으로 구역별 1차 수압시험을 한다.⁹
• 관통부 유격 — 벽·바닥·기초를 지나는 배관은 관통구와 슬리브 사이에 유격이 있어야 한다. 경량벽체처럼 부서지기 쉬운 부재를 지나거나 관통부 가까이에 유연한 연결부가 있으면 유격을 두지 않아도 된다.²

관 관통부 처리와 슬리브는 별도 문서에서 다룬다.

• 배관 가대
• 신축이음
• 수격작용
• 이온화 부식
• 슬리브
• 기계설비 내진
• KCS 31 20 15 (새 창에서 열림)
• KDS 31 70 20 (새 창에서 열림)