급수설비 시스템 10분만에 이해하기

수도를 공급하는 급수펌프가 고장 나면 참으로 난처합니다. 신축 건물의 수도 공급은 오로지 급수펌프로 인해 이루어지는데 급수펌프의 원리와 구조를 이해해 보는 시간을 가져보겠습니다. 작성자의 근무지를  중점적으로 글이 제작되었으므로 타 설비와 다소 차이가 있습니다. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 목차

 

• 급수설비의 구성
• 정수위밸브
• 수위조절레벨 센서
• 압력탱크
• 급수펌프

 

 

 

 

 

 

 급수설비의 구성

 

 

급수설비의 구조는 크게 4가지로 구성됩니다. 급수펌프, 압력탱크, 저수조, 정수위 밸브로 구성되어 있습니다. 각자만의 역할이 존재하고, 하나라도 고장 날 시 대형사고 또는 매우 난처한 상황이 발생합니다.

 

 

 

 

 

수자원공사로 부터 공급을 받으면  메인수도계량기(생략)를 거친 후 정수위밸브에서 수위를 유지합니다. 저수조 상부에 설치된 수위센서에 따라 저수조의 수위를 결정하게 됩니다. 그다음 급수펌프가 저수조에 있는 물을 흡입시켜 세대로 토출 하는 방식입니다. 

 

 

 

 

• 저수조는 그림과 다르게 2개로 구성되어있다.

 

저수조는 1개가 생략되었으며, 작성자의 근무지처럼 공동주택의 경우 보통 두 개로 구성되어 있다. 물을 저장하고 보관하기 위함인데 중대한 물부족이나 수급문제가 발생하는 경우 또는  화재시에 저수조로부터 소화용수를 공급받기 위해서라도 저수조는 2개로 구성되어 있다.

 

 

 

 

 

 

 정수위 밸브 

 

 

 

 

정수위밸브는 말 그대로 수위를 조절해 주는 밸브입니다. 요즘에는 컨트롤러에 의한 전자식 제어방식을 주로 쓰지만 기계식으로 제어하는 방식도 있습니다. 

 

 

 

상승하는 수위를 감지하고 유체의 유입을 차단함으로써 정해진 수위를 유지합니다. 세대에서 수도사용이 늘기 시작하면 하강하는 수위를 감지하고 유체의 유입을 허용함으로 정해진 수위를 회복시킵니다. 

 

 

 

위 사진을 보면 스트레이너를 거쳐 정수위 밸브에는 수위조절 전자솔레노이드 밸브와 두 개의 배관이 있는 걸 볼 수 있습니다.  여기서 솔레노이드 밸브 옆 볼밸브와 함께 설치된 배관은 왜 있는 것일까요?

 

 

 

 

 

정수위 밸브 내부에는 다이어프램 밸브가 있습니다. 간단하게 압력스프링이라고 생각하면 됩니다. 만약 있는 그대로의 수도압력을 솔레노이드 밸브로 단독제어한다면 저렇게 작은 사이즈로는 제어할 수가 없습니다,

 

 

 

 

 

 

만약 곧 솔레노이드 밸브가 커지게 되면 원가상승과 잦은 고장으로 이어질 수도 있습니다. 아래 사진을 통해 솔레노이드 밸브 옆 작은 보조배관의 역할을 보겠습니다.

 

 

 

 

정수위밸브가 작동을 정지하게 되면 밀려들어 오는 수압의 힘과 정수위밸브 내부의 다이어프램 + 수압으로 인해 닫혀있는 힘이 더 강하게 되어 수도공급을 제한할 수 있습니다.

 

 

 

 

 

수도공급이 되는 경우는  전자솔레노이드 밸브가 개방되고 위쪽의 수압이 빠지게 되면 아래쪽의 수압이 더 강해지기 때문에 다이어프램 밸브를 위로 밀어 올리게 되어 수도 공급을 받을 수 있게 됩니다. 

 

 

 

정수위밸브마다 여러 가지 작동방식이 있지만 대부분 이러한 원리로 작동한다는 걸 이해하시면 되겠습니다. 

 

 

 

 

• 바이패스 밸브

 

 

 

바이패스 밸브는 유체가 흐르는 파이프라인에서 특정 부분을 우회하거나 차단하는 데 사용되는 밸브다.

 

 

정수위밸브가 고장 시 저수조에 물을 계속 공급하여, 물이 넘치거나 작동이 멈춰  수도 공급이 중단되는 사태가 발생할 수 있다. 이때에 바이패스 밸브를 열어 수도를 공급하고 중단을 수동으로 하여 위급시에 사용할 수 있는 밸브다. 

 

 

 

• 스트레이너

 

 

 

스트레이너는 물의 흐름 중에 포함된 고형물이나 이물질을 걸러내어 시스템 내부의 기기나 장비를 보호하는 역할을 한다. 그림과 같이 내부에 필터가 있으며 , 하부를 탈거하면 필터교환 또는 청소가 가능하다. 

 

 

 

 

 

 

 

 수위 조절 레벨센서

 

 

수위조절 레벨센서는 저수조에 와이어로 연결된 뜨개가 물에 떠있는 방식으로 수위를 감지합니다. 다른 방식으로 수위를 감지하는 것도 있지만 여기선 뜨개 방식을 설명하겠습니다. 

 

 

수도사용이 늘어나고 불어나고에 따라 뜨개의 높낮이가 바뀌게 되고, 이를 수치화시켜 레벨센서 컨트롤러에 표시가 되는 방식입니다.

 

 

 

 

아래 사진은 수위조절 컨트롤러이며, 1번 탱크와 2번 탱크 둘로 나뉘어 있습니다. 제일 오른쪽은 배수펌프 컨트롤러입니다. 

 

 

 레벨센서는 제조사마다 디자인은 다르지만 원리는 같습니다. 위 사진은 약간의 차이만 있을 뿐이지 다른 건 전혀 없습니다.

 

아주 쉽게 설명해 드리면, 수위조절컨트롤러는 크게 5가지로 구성됩니다. 

 

 

저수조에 물을 채우기 시작하는 스타트 값 (예 : 40%)

물 받는 걸 멈추는 스톱값 (예 : 75%)

수위가 높을 때 울리는 알람값 (예 :85%)

수위가 낮을 때 울리는 알람값 (예 : 30%)

작동에러로 구성됩니다.

 

 

 

 

• 수위조절 설정방법

 

 

 

 

 

 

1. 모드를 누르면 차례로 넘어가며 각각의 세팅값이 나오게 된다.

2. 해당 세팅 값이 나왔을 때, Up, Down을 눌려 설정값을 조절한다.

3. 설정값을 조절한 후 Set 버튼을 누르면 수위조절 컨트롤이 세팅된다. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 압력탱크

 

 

압력탱크는 급수설비 시스템의 압력을 안정화시키는 역할을 합니다. 높은 힘에는 그에 따른 반동이 작용합니다. 자동차의 속도가 빠르면 빠를수록 충돌대미지가 크듯이  물을 고층건물까지 쏘아 올리는 데에는 높은 압력이 작용합니다. 이때의 발생하는 충돌대미지를 수격작용이라고 합니다. 물이 때리는 작용입니다. 

 

 

 

압력탱크는 급수설비 시스템 내의 펌프와 배관을 보호하는 역할을 수행합니다. 펌프는 주기적으로 동작하여 물을 공급합니다. 그러나 펌프의 과도한 압력으로 인해 고장이 발생할 수 있습니다. 압력탱크가 있기에 펌프의 수명을 연장하고 유지보수 비용을 절감할 수 있습니다.

 

 

 

 

챗 GPT 나 네이버사전에 검색을 해보면 압력탱크는 수도공급이 중단되어도 수도를 일정시간 공급해 준다고 합니다.. 정말 그럴까요?  직접 겪어본 바로 급수펌프가 멈추면 일정시간 동안 수도공급이 되질 않았습니다.. 또한 펌프의 압력을 일정하게 유지시켜준다고 하는데 이것은 반은 맞고 반은 틀립니다.

 

 

 

수백 세대에 공급하는 급수펌프의 압력을 압력탱크 하나만으로 안정화시키기에는 압력탱크의 크기가 작아도 너무 작습니다.. 만약 압력탱크 만으로 압력을 안정화시키려면 엄청나게 큰 압력탱크를 설치해야 될 것입니다. 그래서 실제로 압력을 제어하는 건 제어반의 인버터가 압력을 일정하게 유지합니다.

 

 

 

그럼에도 불구하고 압력탱크가 있어야 하는 이유는 펌프 3대가 교대로 운전을 하며, 발생하게 되는 순간적인 급격한 압력변화는 인버터에서 제어하기 힘들기 때문입니다. 압력탱크는 순간적으로 발생하는 급격한 압력을 안정화시킴으로써 결국엔 펌프와 배관의 수명을 연장하는데 목적이 있는 것입니다. 

 

 

 

 

• 압력탱크의 내부와 압력보충 방법

 

 

 

압력탱크는 내부는 질소 또는 공기로 채워져 있으며, 급수공급이 되고 있을 때는 압력을 측정할 수 없다. 왜냐하면 급수펌프의 공급을 받아 펌프에 수도 압력이 걸리기 때문이다. 

 

 

• 압력보충 방법

 

 

 압력탱크의 압력측정 및 압력보충은 펌프에서 공급되는 메인밸브를 잠그고 드레인 밸브를 열어 탱크 내부의 물을 빼준뒤 , 적정압력을 측정해 본다. 

 

압력이 급수압력의 90% 이하 일 시 , 보충을 해주면 된다. 질소나 공기 둘 다상관 없다. 보통 콤프레셔를 이용해 공기를 보충해 준다.

 

 

 

 

 

 

 

 부스터펌프

 

아래 사진은 부스터펌프의 사진입니다. 오래된 구축건물의 경우 옥상의 물탱크에 물을 받아 하향식으로 물을 내려보내는 방식인 반면, 부스터펌프 방식은 지하에서 물을 쏘아 올리는 상향식 방식입니다.

 

 

 

최근에 지어지는 모든 신축 아파트나 빌딩 고층건물은 부스터펌프 방식을 사용하는데, 그 이유는 인버터제어를 통해 저층이나 고층이나 상관없이 일정한 수압을 공급해 준다는 장점이 있습니다.

 

 

 

 또한 저수조도 바로 옆에 있기 때문에 물을 위로 쏘아주기면 하면 됩니다. 옥상수조 방식은 위로 쏘아준 다음 다시 밑으로 가는 배관이 필요하지만 , 상향식은 바로 공급이 가능하며 , 시공비가 절감되는 장점이 있습니다. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

이처럼 시공비절감에 유지보수가 편리한 장점도 있지만 , 단점은 고장이 났을 때, 교체비용이나 수리비용이 매우 비싼 단점이 있습니다. 실제로 교체비용만 360만 원이 나오기도 했습니다. 그리고 펌프가 고장 나는 즉시 세대에 수도공급이 끊깁니다. 

 

 

따라서 펌프가 고장 나거나 멈췄을 때,  긴급조치할 수 있는 매뉴얼이 필요합니다. 보통 수동운전을 통한 비상운전으로 수리업체가 올 때까지 대기하는 방법으로 조치하고 있습니다.

 

 

 

 

 

글을 마치며, 

 

집에서 편안하게 사용할 수 있는 수도조차 여러 가지 설비들의 조합으로 이루어지는 걸 알 수 있는 시간이 되길 바랍니다. 이상으로 글을 마치며, 혹시나 틀린 부분이 있을 경우 언제든지 댓글 주시면 검토 후 수정토록 하겠습니다.