건축물의 기본골조를 제외하고는 건축물을 쾌적하고 편안하게 이용하기 위해서는 기타 적인 설비들이 필요합니다. 건축물은 건축, 설비, 전기 등이 유기적으로 상호작용해야 합니다. 그중에서 기계설비는 급수, 배수, 냉난방등의 시스템을 담당하며 효율적인 기능 유지와 에너지 절감을 위해 핵심적인 역할을 수행합니다. 다양한 기계설비 중에서 특히 펌프, 배관, 냉난방 시스템이 기계설비 중 가장 중요한 역할을 수행하고 있으며 이들의 구성과 작동 방식를 이해하는 것이 건축물을 안전하고 쾌적하게 관리하기 위해서 필요합니다. 이번 글에서는 건축물의 기계설비의 핵심 요소인 펌프, 배관, 냉난방 시스템에 대해서 알아보며 각각의 기능에 대해 설명하겠습니다.
펌프
다양한 설비 중에서 제가 생각하는 가장 중요한 설비는 펌프라고 생각합니다. 건축기계설비에서 펌프는 유체를 이동시키는 데 필수적인 장비입니다. 펌프는 급수, 냉난방, 지하시설의 경우 오수 등 모든 시스템에서 사용되는 장비로서 작게는 배수부터 크게는 냉수 등의 펌프를 사용하며 펌프의 효율이 시스템 전체의 효율에도 영향을 미칩니다. 펌프에 대해서 간단하게 설명하자면 가장 흔히 사용하는 원심펌프는 회전하는 임펠러(깃)를 통하여 물이나 기타 유체 등을 원하는 압력으로 이동시킵니다. 앞서 설명드린 것처럼 펌프는 냉난방 시스템, 급수 및 소방 설비 등에서 다양하게 이용되고 압력의 유지 또는 유속의 조절 등을 통해 전체 시스템의 효율성을 좌우합니다. 펌프는 관경, 사용압력, 유량, 양정 등 다양한 설계 조건을 반영하여 선택하여야 하고 주기적인 관리 및 노후화 펌프를 교체하여 시스템의 전체 효율을 올리도록 노력해야 합니다. 기존의 펌프는 단순하게 가동 및 정지만을 할수 있게 설계되었는데 최신의 펌프의 경우 인버터 장착, ioT기술 접목 등 기존의 단순한 작동방법에서 진화하여 최신의 기술을 도입하고 있습니다.
배관
배관은 기계설비에서 유체를 전달하는 통로 역할을 합니다. 냉난방 또는 급수 시스템 등에서 생산처에서 사용처까지 펌프를 통한 압력으로 밀어서 이동하기 위해 설계되어 있습니다. 배관은 특히 다른 설비에 비해 제품의 재질이 매우 다양합니다. 특히 목적에 따라 여러가지 재질의 배관을 채택하는 것이 가능하며 선택에 따라 장단점이 명확하게 구분되는 것이 특징입니다. 보통 배관 재료 사용하는 재질로는 동관, 스테인리스강, PVC, PE 등이 있으며 각각의 재질은 사용 목적 그 중에서도 사용 유체에 따라 선택됩니다. 특히 배관의 재료가 공사의 재료비의 많은 부분을 차지하고 있기에 배관 선택이 중요합니다. 예를 들어 과거의 급수관은 동관을 많이 사용하였는데 재료의 단가 상승, 동관의 점식으로 인한 누수등의 문제가 발생하여 현재는 스테인리스강 일명 sus관을 많이 사용합니다. 배관을 설계할때 유속과 압력의 손실을 고려하여 직경과 구배, 천장공간 등을 고려해야 하며 스팀관 등 고온의 유체를 사용하는 배관의 경우는 신축량에 대한 고려도 필수적입니다. 또한 배관의 이음 방식도 중요한데 이음 방식에 따라 장기 사용시 누수의 우려 혹은 유지관리의 편의성 등의 장점이 있으니 설계 시 충분한 고려가 필요합니다.
냉난방 시스템
냉난방 시스템에는 냉동기, 보일러, 열교환기 등의 설비 등이 있습니다. 이러한 설비 등은 계절 혹은 사용처의 요구조건에 따라서 운전하게 됩니다. 예를 들면 터보냉동기를 사용하는 시설에서 여름철 냉방시에는 보일러를 휴지하거나 혹은 보일러의 스팀을 열교환기를 통해 급탕탱크에 저장하는 등의 가동을 확인할 수 있습니다. 이러한 냉난방 시스템의 구성되는 장비들은 특히 유지관리가 핵심적인 역할을 합니다. 특히 냉동기 및 보일러의 경우 세관 작업이 매우 중요하며 이는 효율과도 크게 연관됩니다. 이러한 장비를 관리하지 않으면 해당 장비들은 가동비가 다른 설비에 비해 압도적으로 크기 때문에 급격한 효율저하를 확인하실수도 있습니다.
기계설비는 전기설비와 더불어 건축물의 사용자에게 쾌적한 환경을 공급하기 위해 존재합니다. 이러한 설비들은 상호간 유기적으로 운영되며 특히 배관, 펌프, 냉난방 시스템 등 하나만을 고려하는 것이 아닌 복합적인 구성요소로 종합적인 관리가 필요합니다.