스팀배관은 고온의 증기를 이동시키는 과정에서 가동기와 휴지기 사이에서 큰 온도 편차를 보입니다. 가동기의 높은 온도로 인해 관이 팽창되고 휴지기에 관이 수축하기 때문에 이를 흡수해줄 수 있는 신축이음 장치가 반드시 필요합니다. 제대로 된 신축이음 장치를 사용하지 않으면 스팀 배관의 플랜지가 터지거나 가이드에서 이탈하는 등의 심각한 문제가 발생할 수 있습니다. 오늘은 현장에서 가장 많이 쓰이는 스팀배관 신축이음 종류와 그 특징에 대해 정리해보겠습니다.
벨로우즈형 신축이음
벨로우즈형 신축이음은 가장 널리 사용되는 방식 중 하나입니다. 얇은 금속판을 여러 겹으로 주름진 형상으로 제작됩니다. 이때 열에 의해 배관이 팽창하거나 수축할 때의 변화를 흡수하는 역할을 수행합니다. 장점으로서는 설치가 간단하며 다양한 형태로 가공이 가능하다는 장점이 있습니다. 반면 반복되는 진동이나 과도한 압력에는 다른 신축관의 비해 취약하다는 점을 고려해야 합니다. 주로 정적인 배관 또는 구조물 고정 상태에서는 안정적인 성능을 발휘하고 내열성과 내식성이 좋은 스테인리스 재질의 제품이 일반적으로 사용됩니다. 시공 시에는 팽창 방향을 고려한 설치 각도와 지지대 위치를 중요하게 고려하며 불필요한 하중이 집중되지 않도록 주의해야 합니다. 이러한 이유에서 제가 관리하는 이유에서는 벨로우즈 신축이음은 응축수배관 등에서 사용합니다.
슬립형 신축이음
슬립형(슬라이딩) 신축이음은 관과 관 사이에 미끄러질 수 있는 여유 공간을 만들어 팽창을 흡수하는 방식입니다. 구조가 단순하고 제품의 가격이 다른 것에 비해 비교적 저렴하여 많은 산업현장에서 사용됩니다. 그러나 슬립면에 마찰이 발생하고 사용 기간이 지남에 따라 이물질 유입 등의 외부적 요인으로 인해 마모나 고착이 생길 수 있다는 점은 슬립형 신축이음의 단점입니다. 따라서 정기적인 관찰을 통해 기능을 제대로 발휘하는지 확인이 필수적입니다. 비가동시의 점검 확인에서 윤활 상태 점검과 슬립부의 오염 방지를 확인해야합니다. 공간 여유가 있는 장소에서 길게 사용할 수 있는 이점도 있지만 구조적인 움직임이 많은 곳에는 적합하지 않을 수 있습니다. 실제 현장에서는 경제성과 수명 사이의 균형을 맞추기 위해 슬립형을 보완재로 사용하는 경우도 많습니다.
팽창조인트
팽창조인트는 벨로우즈와 슬립형의 장점등을 조합해서 보완한 복합 구조로 이루어져 있습니다. 특히 고온·고압 환경에서 정확하게 팽창 보정이 필요한 경우 팽창 조인트를 많이 사용합니다. 팽창조인트는 형태가 다양해서 볼조인트형, 루프형, Z형 등 현장 여건에 따라 맞춤형으로 설계가 가능하다는 장점이 있습니다. 반면에 이러한 이유로 복잡한 설계만큼 시공 난이도도 높아지고 이에 따라 비용도 상대적으로 비싼 편입니다. 팽창조인트는 반복적인 열변형의 환경에서도 안정적인 성능을 유지할 수 있다는 장점이 있습니다. 최근에는 고내열 합금이나 테플론 코팅 등을 사용해서 내구성과 효율성을 높인 제품도 많이 생산되고 있습니다. 특히 플랜트, 화력발전소, 대형 보일러 설비처럼 예측 가능한 열변형 범위가 큰 시스템에서는 팽창조인트가 필수적인 요소로 고려됩니다. 대신의 복잡한 설계만큼 설계 초기부터의 전문가의 정확한 예측이 필요한 분야입니다.
이처럼 스팀배관에서 사용하는 신축이음 장치는 각각의 현장의 상황에 따라 선택과 적용 방법이 달라집니다. 벨로우즈형은 보통은 안정성과 보편성, 슬립형은 경제적 이점과 구조의 단순함, 팽창조인트는 팽창의 정밀성과 내구성을 중점으로 하는 만큼 시설의 설비 환경 및 관리법에 맞는 신축이음관을 사용하는 것이 가장 중요합니다. 신축배관이 스팀배관에서 상당히 중요한 구성요소로 안전과도 크게 직결되는 부분이니 설계 초기부터 많은 고려를 하시어 제품을 선택하시길 바랍니다.