공조배관에 설치된 Loop Type 신축이음부에서 반복적인 진동 및 열팽창에 의한 균열, 누수 하자가 발생한 사례를 분석하고, 적정한 보수 및 설계 개선 방안을 제시한다.
1. 하자내용
공조용 냉온수 배관에 설치된 Loop Type 신축이음부(Expansion Loop)에서 용접부 균열과 배관 변형으로 인한 누수 하자가 발생하였다. 특히 기계실 또는 옥상 노출 구간에서 배관 진동이 반복적으로 전달되면서, 배관 루프의 구조적 피로가 누적되어 균열이 진행된 것으로 확인되었다.
2. 원인 및 문제점
- 설계적 문제: Loop Type 신축이음부의 직경 및 루프 길이가 열팽창량을 충분히 흡수하지 못하도록 과소 설계됨.
- 시공적 문제: 루프 구간에 진동방지지지대(Vibration Stopper) 및 가이드가 설치되지 않아 불균형한 하중이 집중됨.
- 보온재 영향: 보온 마감 시 루프 자유변형 공간이 확보되지 않아 열팽창 시 마찰 저항 증가.
- 운전조건: 배관 내 유속 및 펌프 진동이 루프부에 직접 전달되어 구조적 피로를 가중시킴.
| 구분 | 문제 내용 |
|---|---|
| 설계 | 열팽창량에 비해 루프 길이 부족, 지지대 간격 부적절 |
| 시공 | 진동제어장치 미설치 및 용접품질 불량 |
| 운전 | 펌프 진동 및 압력변동에 따른 반복 응력 |
3. 대책 및 해결방안
- 보수 방법: 손상된 루프부를 절단 후, 벨로우즈형 신축이음(Expansion Joint)으로 대체하여 진동흡수 및 열팽창 대응 성능을 향상시킨다.
- 지지대 재정비: 루프 전후단에 가이드 지지대 및 스토퍼를 재배치하여 배관의 자유 변형 경로를 확보한다.
- 설계 검토: 배관 재질, 구경, 운전온도에 따른 열팽창량을 재산정하여 루프 형상 및 길이를 재설계한다.
- 운전 안정화: 펌프 기동 시 소프트스타트 적용 및 진동 절연대(anti-vibration mount) 보강으로 반복응력 저감.
결론: Loop Type 신축이음은 단순하면서도 경제적인 방식이지만, 열팽창과 진동을 모두 고려한 설계·시공·운전 관리가 필수적이다. 벨로우즈형 신축이음으로의 대체나 진동 제어장치의 보완을 통해 하자 발생을 근본적으로 예방할 수 있다.
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