[기계설비 이해하기] ⑧보온설비
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[기계설비 이해하기] ⑧보온설비
  • 김민지 기자
  • 승인 2020.06.29 06:00
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단열 성능과 충분한 보온두께 갖도록 설치해야
보온설비
보온설비

[기계설비신문 김민지 기자] 보온설비는 건축물 등에 설치된 기계·기구·배관 및 그 밖에 성능을 유지하기 위한 설비의 보온, 보냉, 결로 및 동결 방지 등을 위하여 설치된 기계설비를 말한다.

보온설비는 따뜻한 공기를 오랫동안 지속시켜 설치물이 제 기능을 할 수 있도록 유지 시킨다. 또 기계와 사람 간의 접촉을 막아주기 때문에 화상 사고 등을 방지한다.

보온재의 선택

보온재의 종류는 크게 발포폴리에틸렌 보온재, 그라스울(유리면) 보온재, 고무발포 보온재 등으로 나뉜다.

보온재는 종류에 따라 사용할 수 있는 온도 범위가 다르므로 보온 대상에 따라 적합한 재질의 보온재를 선택해야 한다. 또한 배관에 설치될 경우 습기에 노출될 우려가 많으므로 습기에 의한 단열 성능의 저하가 적도록 보온 재질과 외부 마감재를 선택해야 한다.

특히 보온재는 한 번 시공하면 보온 대상과 수명을 함께 하는 경우가 많다. 단열 성능이 우수한 제품의 선정과 충분한 보온 두께를 갖도록 설치하는 것이 좋다. 단열 성능이 저하되거나 보온 두께가 부족할 경우 시스템이 운전되고 온도를 지닌 유체가 흐르는 동안 열 손실이 지속적으로 발생하기 때문에 눈에 보이지 않는 손실이 크다.

① 발포폴리에틸렌 보온재

발포폴리에틸렌 보온재는 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 공중합체, 폴리프로필렌·폴리프로필렌 공중합체 및 이들을 혼합한 것을 주원료로 한다.

압출기 내에서 발포제 또는 가교재를 혼합해 용융시킨 뒤 직접 압출 발포 성형하거나 미발포 상태에서 성형한 후 가열해 발포 성형해 제작된다.

은박 마감이나 접착식 등 사용 여건에 따라 다양한 형태의 보온판(덕트용), 보온통(배관용)으로 제조되고 있다. 또한 난연성 제품도 생산되고 있다.

시공성이 좋고 보온체와 접착성이 좋으며 흡습성이 낮기 때문에 장시간 사용 후에도 단열성의 저하가 적다. 최근에는 위생이나 공조배관, 덕트, 장비류의 결로 방지, 보냉·보온용으로 가장 광범위하게 사용되고 있다.

단, 재료적 특성상 열에 취약하기 때문에 사용 온도 범위가 80℃ 이하이므로 증기배관이나 고온 계통에서는 사용이 부적당하다. 화재 시 유리면이나 고무발포 보온재보다 난연성이 떨어지고 유독가스 배출이 많은 것이 단점이다.

건축물 기계설비 보온·보냉·결로·동결 방지 역할
종류에 따라 온도 범위 달라 적합한 재질 선택 중요
습기 노출 우려가 많아 성능저하 적은 재질 골라야

② 그라스울(유리면) 보온재

그라스울은 각종 유리 원료를 용융해 원심법, 와류법 등에 의해 가는 섬유 상태로 만든 것이다. 이것을 가공해 각종 단열·흡음 제품을 만들고 있다. 그라스울은 불연성과 흡음성이 좋다.

화재 시 유독가스 배출이 적고 고온(300~350℃)에서도 견딘다. 또 유리섬유의 밀도에 따라 단열이나 흡음 성능이 다르며 현재 24k, 32k, 40k, 48k, 64k, 80k, 96k, 120k 등으로 시판되고 있다.

하지만 유리가루의 비산으로 인체 유해성 우려가 있고 보온체와의 밀착이나 시공성도 좋지 않은 편이어서 증기나 응축수 배관 등 고온 계통에서 주로 사용된다. 

③ 고무발포 보온재
다른 보온재에 비해 열전도율과 흡습성이 가장 낮아 단열 성능이 우수하다. 탄성이 좋아 장시간 사용 후에도 단열 성능이 저하되지 않는 장점이 있다.

화재 시에도 유해가스 방출이 적어 친환경적인 보온재로 평가받고 있다. 고도의 단열성이 요구되는 냉매 배관이나 빙축열시스템의 브라인 배관, 장비 보냉용 단열재로 많이 사용되고 있다. 

④ 미네랄울 보온재

미네랄울은 암석을 인공으로 제조한 내열성이 높은 광물섬유 보온재다. 

석회, 규산을 주성분으로 배합해 1500~1600℃의 고온으로 용융하고, 원심력, 압축공기 또는 고압 증기를 뿜어내어 섬유 상태로 만들어 각종 제품을 만든다.

불연성, 경량성, 단열, 흡음성, 내구성에서 우수한 성질을 가지고 있다. 특히 고온(400~600℃ 이상)에서도 사용이 가능하기 때문에 건축설비나 플랜트에서 고온 장비나 연도의 단열재, 방화 및 내화 재료로 많이 사용된다.

⑤ 발포 우레탄폼

폴리우레탄폼을 발포 성형한 유기발포체(독립 기포 구조)의 단열재로, 판상이나 배관용 보온통 또는 현장 발포 시공 방식 등 가공이나 현장 적용성이 다양하다. 

내열성이 높지 않은 편이고 재료적인 강도가 약해 충격에 취약한 단점이 있다. 배관 보온재로는 거의 사용되지 않으며 단열성이 우수하고 흡습성이 낮아 장비류(물탱크)나 냉동 창고 등 보온·보냉재로 많이 사용된다.

특히 칼라강판 사이에 발포시켜 일체화시킨 패널형으로 제작돼 건축 칸막이나 외장 재료로 사용된다.

⑥ 발포 폴리스티렌 보온재

폴리스티렌수지에 발포제를 넣은 다공질의 기포 플라스틱으로 제작된 보온재다. 발포계 단열재로 단열 성능이 좋고 무게가 가벼워 시공성이 우수하다. 하지만 최고 안전 사용 온도가 70℃ 정도로 고온에서 사용이 어렵고, 화재 시 착화나 유독 가스 발생 위험이 매우 높아 실내 배관 보온재로는 거의 사용되지 않는다. 

주로 건물 구조체의 외벽이나 바닥에 매립되는 단열재로, 샌드위치 패널로 제작돼 가설 건축 자재로도 많이 사용된다. 

공조·위생·플랜트 설비의 보냉과 방로 공사용으로 사용되기도 하지만 난연성 우레탄폼의 보급에 따라 설비용으로 사용되는 사례는 줄어드는 추세다.

보온재의 두께

배관이나 덕트의 보온 두께는 결로와 동파 방지가 동시에 필요하거나 보온과 보냉이 동시에 필요한 경우 두 가지 중에서 두께가 큰 쪽의 기준을 따른다. 보온재의 두께는 건축기계설비공사 표준 시방서 관련 기준에 따른다. 

동파 방지 보온

겨울철 외기에 노출되거나 동파가 우려되는 부분에 물이 흐르는 모든 배관은 결빙되거나 배관 내 고드름이 생겨 막힐 수 있으므로 보온을 해줘야 한다. 특히 배관 내 수온이 낮은 급수배관은 다른 부위보다 두꺼운 두께로 보온을 해줘야 하고, 소화 배관과 같이 항상 정체돼있는 배관은 보온뿐만 아니라 가능하다면 전기 열선을 설치해야 한다. 

열선 사용 시 합선이나 과열, 누전으로 화재가 발생하는 경우도 있으므로 열선은 내구성이 좋고 신뢰도가 높은 제품으로 선별해 사용해야 한다. 

특히 전원 공급 계통에는 반드시 누전차단기를 설치한다. 또한 열선은 발열되는 전선이기 때문에 제품의 수명이 있으므로 유지 관리 시 작동 여부에 대한 점검을 소홀히해서는 안된다. 

결로의 원인

결로는 겨울철에 극심하며 주로 난방에 따른 실내외의 높은 온도차에 의해 발생한다. 벽표면 온도가 실내공기의 노점온도(수증기를 포함한 공기가 포화상태에 이르러 액체로 변하는 시점의 온도)보다 낮게 되면 결로가 발생하는데 이 현상은 벽체 내부에서도 발생한다.

결로는 투습성 습기로 인해 곰팡이가 생기거나 각종 균이 번식해 건물재료를 손상시키며 불쾌한 냄새를 발생시키고 거주성을 저하시킨다.

결로는 여러 현상이 복합되어 발생하는데, 주로 △실내의 온도차 △실내습기 과다 발생 △환기 부족 △구조재료의 열적 특성 △시공 불량 등이 원인으로 지목된다.

결로 방지법

결로의 원인이 되는 습기를 원천 제거하거나 환기를 통해 외부의 습도가 낮은 공기와 실내 공기를 교환한다. 주의할 점은 환기가 결로를 없애기도 하지만 반대로 가속시킬 수도 있다.

때문에 공조설비가 있는 경우에는 실내공기 냉각을 통한 제습 효과를 이용하거나 실내 마감표면을 단열성이 있는 마감재로 마감하는 것이 좋다.

또 단열을 강화하는 방법이 있다. 결로나 열교 현상이 발생하기 쉬운 건물의 취약 부위에는 단열재를 충실히 시공하거나 보완하고 습기가 통과하지 못하도록 방습 조치를 취해야 한다. 

또한 외벽이나 단열재 간의 기밀성에도 주의해야 한다. 특히 외부의 창호는 초기 시공비가 많이 들더라도 단열 성능이 우수한 제품으로 설치하는 것이 냉난방에 소비되는 에너지를 절감할 수 있는 방법이 있다.

 


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