관

파이프, 관

관 혹은 파이프(pipe)는 수도관, 샤워관, 배수관 등에 이용되는 도구이다. 원기둥에 빨대처럼 구멍이 뚫린 형태이며 이곳을 통해 액체가 지나다닌다. 튜브(tube)라고도 한다.

개요

파이프는 일반적으로 속이 비여 있는 봉을 의미한다. 파이프의 단면은 보통 원통이지만 모양이 다른 것도 있다. 수도관, 가스관 등 일상생활에서 또 각종 공업용 시설에서 널리 사용되고 있다. 파이프는 주로 기체, 액체나 분말의 수송에 사용된다. 땅속이나 옥내의 배선을 할 때 전선, 케이블의 보호용으로도 사용되고 있다. 파이프에 의해 구성되는 유체의 통로 등을 관로라 하고 유체의 유량, 물성값, 마찰저항 등을 생각해서 합리적으로 관로를 설치하는 것을 배관이라 한다. 긴 배관은 도중에서 관의 방향을 바꾸거나 또는 굵기가 다른 관을 사용할 때는 파이프와 파이프를 접합하기 위하여 파이프 커플링을 사용한다. 파이프는 같은 무게의 봉재보다 굽힘에 대해 강하므로 기계나 구조물 등의 구성 재료로서 매우 광범위하게 사용된다. 파이프는 식수뿐 만 아니라 공기, 증기, 기름, 가스 등의 유체 그리고 분말 및 고체에 이르기까지 광범위한 물질의 이송로 역할을 하고 있다. 그렇기 때문에 파이프는 우리 생활에서 매우 중요하다.

파이프는 원재료에 따라 알루미늄, 아연으로 만들어진 파이프도 존재한다. 쇠파이프는 그대로 쓰면 얼마 안돼서 바로 녹이 잔뜩 슬기 때문에 대개 그대로 사용되지 않고 부식을 방지하기 위해 오일을 바르거나, 알루미늄과 아연을 도금하기도 한다. 파이프는 사용 용도에 따라 크게 건축 배관 설비와 산업 배관 설비로 나누어진다. 먼저, 건축 배관 설비는 건축물의 냉난방 시설 등 쾌적한 환경 조성을 위한 것이다. 사용 목적에 따라 급수 설비, 뜨거운 물을 공급하는 급탕 설비, 배수 및 통기 설비, 정화조 설비, 냉난방 설비, 가스 설비, 소방 설비 등이 포함된다. 산업 배관 설비는 공장용 또는 공업용 배관으로 물품을 생산 운반하기 위한 것이다. 고온, 고압 배관 설비,  화학 배관 설비, 공기 속에 떠다니는 미세 고체나 액체를 모아 없애는 집진 장치 배관 설비 등 모든 산업용 배관이 해당된다. 산업 배관 설비로 수송되는 물체는 각종 산, 알칼리 등의 액체나 기체로 온도나 압력의 범위가 매우 광범위하다. 그래서 각 유체와 상황에 맞는 재료를 선택하여야 한다.

재질에 의한 분류

파이프를 사용 할 때에는 유체와 그 용도에 따라 적합한 재질을 선택해야 한다. 파이프는 재질에 따라 금속관과 비금속관으로 나눌 수 있다.

금속

금속관은 강관, 스테인레스관, 알루미늄관 등으로 분류 할 수 있다.

• 강관은 강철로 만든 관으로 여러 장소에서 가장 많이 쓰인다. 주로 수도관, 소화관, 가스관, 난방관 등으로 사용되며 내구성이 좋다는 장점이 있지만 아연도금처리를 한 경우 인체에 유해할 수 있다는 단점이 있다. 강관은 접합부의 유무에 따라 용접강관과 무계목강관으로 나뉜다. 용접강관은 철판을 구부려 이음매를 용접하는 방식으로 만들어 진 것이다. 여기서 흑관은 용접강관 자체를 뜻하고 백관은 용접강관에 아연도금을 한 관을 뜻한다. 무계목강관은 흔히 심레스파이프라 칭하며 용접방식이 아닌 프레스로 압출하여 만들어져 이음매가 없고 내구성이 높다.
• 스테인레스관은 부식과 침식에 강하며 위생면에서 우수하다는 특징을 가지고 있다. 따라서 음용수 배관, 냉온수 배관, 식품 및 의약품 배관 등 다양한 산업과 설비, 일상에 사용되고 있다. 하지만 전기로 인한 부식에 취약하기 때문에 전류가 통하지 않도록 절연 조치를 취해야 한다.
  • SUS201 : 특성 - 201은 니켈 함량이 3% 이하로 430보다는 내식성이 좋고 304보다는 내식성이 좋지 않다. 그래서 201은 430보다는 내식성이 필요하고, 304만큼은 내식성이 필요 없는 용도에 사용된다. 건축 내장재, 가전제품 외관, 저장 탱크, 산업용 설비, 장식용품 등 용도에 사용된다.
  • SUS304 : 가장 널리 사용되는 강종으로 니켈 함량이 8~10.5%가 되어 내식성, 내열성이 뛰어나며 저온 강도도 높은 기계적 성질이 양화한 강종이다. 열처리로서는 경화되지 않고 비자성을 가진다. 식기 및 주방 기기류, 배관, 온수기, 보일러, 욕조, 머플러, 건축 내외장 등 용도에 사용된다.
  • SUS316 : 니켈 함량 12~15%, 해수 및 염분에 대한 내공식성 향상을 위해 2~3%의 몰리브덴을 첨가한 강종으로 고온에서 우수한 크립 강도를 가지며 비자성을 가진다.
  • SUS316L : 316에 탄소 함량을 감소시켜 316의 성질에 내입계부식성을 향상시킨 강종이다. 용접 후 열처리가 곤란한 제품에 사용된다.
• 알루미늄관은 열전도성과 충격흡수성이 뛰어나고 저온과 부식, 침식에 강하기 때문에 액체가스를 기체가스로 바꾸는 기화기, 열교환기 배관으로 쓰이며 에어컨 등에도 자주 사용된다.
• 동관은 구리나 구리합금을 소재로 만들어진 봉형태의 철강제품이다. 냉. 난방기용관, 압력계관, 급수관, 급탕관, 급유관 등으로 많이 사용된다. 동관은 다른 배관파이프와 달리 많은 장점을 가지고 있다.
  • 내식성 : 동관은 대기, 물, 토양 등에 대해 내식성이 뛰어나 배관자재로 반영구적 사용이 가능하다. 동관이 물이나 콘크리트 등과 접촉하면, 관표면에 일산화동이나 염기성 탄소동의 산화피막이 형성되어 부식의 진행이 방지된다.
  • 마찰력 : 동관의 표면은 강관에 비해 매끄럽기 때문에 유체의 마찰 저항이 적고, 장기간 사용후에도 부식으로 내면이 거칠어지거나 부식물이 부착되는 일이 없어 마찰 손실이 증가되지 않는다.
  • 경제성 : 동관은 타 배관자재의 비해 가격이 저렴하며, 내구성이 뛰어나다. 또 운반 및 취급이 쉬우며 절단, 굳힘 등의 가공이 간단하여 공사비를 대폭 절감할 수 있고 시공 시간을 크게 단축할 수 있다. 또한 부식 등에 의한 유지보수 비용이 적게 들고, 반영구적 사용으로 경제성이 높은 배관자재다.
  • 위생성 : 동관은 냉, 온수 배관용으로 아주 위생적인 배관자재다. 인체에는 보통 80mg의 동이온을 가지고 있으며, 이동이온은 조혈작용에 중요한 역할을 한다.
  • 가공성 및 시공능률 : 동관은 소형 절단기로도 간단히 절단할 수 있으며 연질 동관은 어떤 곳에서도 자유롭게 구부러지며, 확곽 작업이 쉽다. 동관과 이음쇠의 접합은 강관등과 같이 나사를 만들 필요가 없어 용접에 의해 단시간에 이루어지며 접합부의 강도 역시 강관 등과 같은 강도를 가진다. 동관은 강관보다 두께 및 직경을 25% 이상 줄일 수 있어 강관에 비해 25~50% 정도 가볍기 때문에 운반, 인수, 인도가 쉽고, 연질과 경질의 동관을 상황에 따라 사용할 수 있어 시공능률이 높다.

비금속

금속이 아닌 재질의 파이프는 비금속관이라고 한다. 비금속관은 재질에 따라 다양한 유형이 존재한다.

• PE-RT 파이프는 기존 PE파이프의 장점인 위생성과 가공성에 일반 PE의 단점인 고온, 고압의 물성 약점을 보완하여 가교없이 고온에서도 우수한 내압특성 및 장기수압 물성의 특성을 가지며 재활용 가능한 친환경 소재의 파이프다. 우수한 유연성 및 충격에 강한 특성으로 바닥 난방관에 적합하며 PB파이프의 연결 부속과 호환성이 탁월하여 시공성이 좋다. 건축용 바닥난방, 급수, 급탕에 주로 이용되며, 50년 이상의 수명을 가진다.
• PB 파이프는 폴리부틸렌 수지를 원료로 하여 만들어진 파이프다. 내식성이 강하며 무독성으로 상수도용으로 널리 사용한다. 탄성이 뛰어나 충격에 따른 손상이 적고 타 플라스틱 파이프에 비하여 크립 변형 역시 적다. 강도의 저하가 거의 없으며, 전기 전열성이 우수하여 금속파이프와 달리 전이 부식이 일어나지 않는다. 열전도율이 높아 보온, 보냉 효과가 크므로 급수, 급탕 및 난방 배관으로 적합하다.
• XL 파이프 (엑셀파이프)는 폴리에틸렌에 유기가황제를 혼합하여 열경화성의 점탄성 성질을 부여한 가교폴리에틸렌을 원료로 만들어진 파이프다. 산과 알칼리에 의한 부식의 염려가 없고, 크립 변형이 없어 반영구적인 사용이 가능하다. 무게가 가볍고 연성의 성질로 시공이 편리하다. 롤 생산으로 이음매 없이 시공할 수 있어 위생, 수도배관 시공 시 연결 작업이 편리하며, 수밀성이 뛰어나다. 관 내면에 스케일이 끼지 않아 온수순환이 양호하고 열효율이 일정하게 유지되며, 실내온도 및 습도 유지가 용이하다. 온수, 난방용, 음용수용, 농축산용, 공업용 등으로 사용된다.
• PVC 파이프는 경질 염화비닐수지를 원료로 만들어진 파이프다. 내식성, 내약품성, 내유성이 우수하여 산, 알칼리, 유류 등에 전혀 침식되지 않는다. 무독, 무취의 성질로 인체에 유해하지 않아 수도배관으로 널리 사용된다. 내면이 매끄러워 마찰저항이 적어 동일규격의 강관보다 30%정도 유량이 크다. 전기 전열성이 우수하여 전선 도관용으로도 널리 사용된다. 강관의 20%, 알루미늄관의 50%의 무게로 가볍고, 연결 부속과의 접합이 간편하여 시공성이 좋다. 강한 내식성을 바탕으로 반영구적인 사용이 가능하여 경제성이 높은 배관 파이프다. 수도관, 급수관, 배수관은 물론 화학공업용, 농업용, 가스관, 온천, 전선 도관용 등 광범위하게 사용된다.
• PE 파이프는 * 폴리에틸렌을 원료로 사용한 폴리에틸렌관은 중량이 가벼우며 충격에 강하다는 장점이 있다. 또한 내부식성, 내화학성, 내약품성이 우수하기 때문에 50년 이상의 수명을 가진다.  롤관으로 생산되어 이음매 없어 장거리 구간을 시공할 수 있다. 조임식과 융착식 2가지 방법으로 연결 할 수 있으며, 융착식 연결방법을 사용해야 완벽한 수밀성을 보장할 수 있다.

이외에도 고무 호스관, 목관, 유리관, 콘크리트관 등 다양한 재질의 비금속관이 우리 생활에서 사용되고 있다.

규격

파이프 내경 외경

파이프의 크기는 내경(ID: Inside Diameter)과 외경(OD: Outside Diameter)으로 표현할 수 있다. 파이프 크기를 나타내는 숫자로 재질에 관계 없이 호칭경으로 크기를 표시하지만 외경과 내경 두께는 파이프 종류별로 다르다. 내경은 유체가 이동하는 단면적이다. 이 것은 유량과 직결되는 요소로서, 유속이 일정한 경우 단면적이 증가할수록 유량도 증가한다. 외경은 배관의 두께를 포함한 전체 크기를 나타낸다. 내경은 일정하지만 두께에 따라 외경은 변화한다. 배관의 두께를 결정하는 요소로서 사용재질, 사용압력 및 온도의 영향을 크게 받는다. 같은 재질을 사용한 배관의 경우, 사용압력 및 온도가 증가할 경우 배관의 두께는 두꺼워진다. SCH(Schedule)은 파이프 내경과 외경의 두께, 즉, 파이프 벽의 두께를 나타낸 수치이다.

파이프 크기를 나타내는 숫자로 재질에 관계없이 호칭경으로 크기를 표시하지만, 외경과 내경 두께는 파이프 종류별로 다르다. 일반적으로 강관, 주철관, 비철금속관은 내경을 기준으로 하면, 흄관, 연관, 튜브 등은 외경을 기준으로 호칭경을 정하는데, PVC류의 플라스틱 배관도 외경을 기준으로 호칭경을 사용하고 있다. 파이프 호칭경 표기법에는 ASME/ANSI 표기법과 JIS/KS 표기법이 있다. ASME/ANSI 표기법에는 NPS(Nominal Pipe Size) 규격 및 DN(Diameter Nominal) 규격이 있다. 상기 NPS 규격은 배관의 외경을 기준으로 사용하며, 인치(inch) 단위를 사용한다. 예를 들면, "NPS 1"은 "외경(OD)의 크기가 1인치"를 말한다. DN 규격은 ISO에서 인치단위로 표현된 NPS 규격을 유럽 또는 국제단위계에 맞게 변환한 것으로 미터(meter) 단위를 사용한다.

미국의 파이프 크기는 NPS와 SCH의 두 가지 값으로 결정되는데, NPS는 상기 파이프 호칭경에서 설명했듯이 인치(inch)단위를 기반으로 하는 파이프 외경을 나타낸 수치이고, SCH(Schedule)은 파이프 내경과 외경의 두께, 즉, 파이프 벽의 두께를 나타낸 수치이다. 스케줄 번호(SCH No.)는 운전압력(P)을 배관재질의 최대허용응력(S) 값으로 나눈 값에 1,000을 곱한 것으로서, 이때의 압력과 최대 허용응력의 단위는 psi(Pounds Per Square inch)를 사용한 것이다.

SCH No = P/S *1,000

단위 선정에 따라서 factor 계산이 달라지는 바 주의하여야 한다.

• 만일 압력의 단위를 (㎏f/㎠), 허용응력의 단위를 ㎏f/㎟로 사용한다면 10을 곱해야 한다.

스케줄 번호가 클수록 파이프 두께가 더 두꺼워 짐을 의미하며 당연히 사용압력도 높아진다. 아울러 동일한 스케줄 번호에서는 파이프의 사이즈마다 두께는 다를 수 있으나 견딜 수 있는 압력은 같다.

• 배관 호칭

• NPS ⅛ to NPS 3

• NPS 4 to NPS 9

각파이프

각파이프는 속이 비어 있고 그 단면이 사각형 모양으로 되어 있다. 일반구조용 각형 각관은 토목, 건축 및 기타 구조물에 사용된다.

• 각파이프 규격

참고자료

• 〈파이프 (관)〉, 《위키백과》
• 〈파이프〉, 《나무위키》
• 한화토탈에너지스, 〈물, 수도, 가스를 연결하는 파이프의 종류와 특징〉, 《티스토리》, 2021-05-18
• 명인코리아, 〈배관 파이프 종류 - 백관 / 흑관〉, 《네이버 블로그》, 2016-07-20
• 명인코리아, 〈배관 파이프 종류 - 스텐파이프〉, 《네이버 블로그》, 2016-07-21
• 명인코리아, 〈배관 파이프 종류 - 동관 / 동연질관 / 동모세관〉, 《네이버 블로그》, 2016-07-22
• 명인코리아, 〈PE-RT파이프 / PB파이프 / XL파이프〉, 《네이버 블로그》, 2016-07-22
• yale8000, 〈배관(pipe) 크기 및 호칭 규격(SCH No 등)〉, 《티스토리》, 2021-04-24
• 유용한 정보, 〈각파이프 규격표 및 가격 알아보자!!〉, 《티스토리》, 2020-12-25
• 인포센스, 〈각파이프, 직각파이프 규격 및 두께(t) 사이즈표 정리]〉, 《티스토리》, 2022-03-24

같이 보기

• 파이프
• 액체
• 기체
• 공업
• 전선
• 케이블
• 공기
• 증기
• 기름
• 가스
• 기계
• 재료
• 알루미늄
• 아연
• 산업
• 공장
• 강
• 구리

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산업 : 산업, 산업혁명, 기술, 제조, 기계 □■⊕, 전자제품, 건설, 유통, 서비스, 에너지, 전기, 소재, 원소, 환경, 직업, 금융, 금융사 기계 가스터빈 • 거중기 • 건설장비(건설기계) • 공작기계 • 공조기계 • 기계 • 기계가공 • 기계장치 • 기계화 • 낚싯대 • 날개 • 내연기관 • 냉동기계 • 농기계 • 단조기계 • 도르래 • 돛 • 로봇 • 로켓 • 리어카(손수레) • 모터 • 목공기계 • 물레 • 물레방아 • 밀링머신 • 바퀴 • 발전기 • 방적기 • 방직기 • 방향키 • 베틀 • 보링머신 • 보일러 • 생산기계 • 선반 • 수레 • 수력터빈 • 수송기계 • 스태빌라이저 • 슬랫 • 시계 • 실린더 • 양수기 • 엔진 • 연삭기 • 열교환기 • 열기관(열원동기) • 왕복기관 • 외연기관 • 용광로 • 운반기계 • 자동판매기(자판기) • 작업기계 • 장치 • 저항기 • 제설기계 • 제조기계 • 제트기관 • 증기기관 • 진공펌프 • 체중계 • 축전기 • 크로노미터 • 터빈 • 펌프 • 평삭기 • 포장기계 • 풍동 • 풍력발전기 • 풍차 • 프레스 • 프로펠러 • 플랩 • 피스톤 • 호브반 • 히트펌프 도구 가위 • 갈고리 • 고무자석 • 공구 • 관 • 괭이 • 그물 • 기구 • 기기 • 기어(톱니바퀴) • 끌 • 나사 • 나사골 • 나사산 • 날 • 낫 • 너트(암나사) • 네오디뮴 자석 • 니퍼 • 다이 • 대패 • 도구 • 도기 • 도끼 • 도자기 • 드라이버 • 드릴 • 라쳇렌치 • 렌치 • 리머 • 리벳 • 마이크로미터 • 망치 • 면도칼 • 못 • 몽키스패너 • 바이스 • 밧줄 • 베어링 • 벨트 • 병 • 병따개 • 복스 • 복스알 • 볼트(수나사) • 부속품 • 부품 • 브래킷 • 브러시 • 비트 • 빗면 • 사마륨 코발트 자석 • 사포 • 삽 • 샤클 • 석기 • 선재 • 소켓렌치 • 손톱깎이 • 솔 • 송곳 • 쇠망치 • 쇠지렛대(빠루) • 수동공구 • 숫돌 • 스테이플러 • 스패너 • 스프링(용수철) • 식칼 • 쐐기 • 알니코 자석 • 열쇠 • 영구자석 • 오함마(큰망치) • 와셔 • 용기 • 원통 • 육각렌치 • 자 • 자기 • 자물쇠 • 자석 • 작두 • 장도리 • 장비 • 저울 • 전기톱 • 전동공구 • 전동드라이버 • 전동드릴 • 전동사포 • 전동전지가위 • 전자석 • 전자저울 • 전지가위 • 절삭공구 • 줄 • 줄자 • 지레 • 지렛대 • 진자 • 집게 • 철기 • 철브러시 • 철사 • 청동기 • 체인 • 축 • 축바퀴 • 칼 • 캘리퍼스 • 커터 • 커터칼 • 커플링 • 컴파스 • 클램프 • 키 • 탭 • 토기 • 톱 • 톱니 • 통 • 파이프 • 파이프렌치 • 페라이트 자석 • 펜치(뺀찌) • 풀러 • 플라이어 • 해머 위키 : 자동차, 교통, 지역, 산업, 기업, 단체, 업무, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반