⦁ 세계 최초 냉수·온수·급탕·소방용 100년 장수명 배관 상용화
⦁ i-PVC와 C-PVC를 융합한 세계 최초 압력용 복합관 평가
⦁ 금속관 전식·부식과 플라스틱 배관의 염소부식 문제 해결
⦁ 한국소방산업기술원(KFI)과 2년간 공동 연구, 신기술 인증
 

‘100년 수명 내진 수도관’을 개발한 국내 중소 환경기업이 세계 최초로 압력용 복합관을 개발, 상용화 했다.

PPI평화(회장 이종호)는 ‘원터치 모듈화’로 차별화된 맞춤형 오·배수관, 내진성능을 갖는 i-PVC소재 아피즈(APPIZ) 상수도관 개발에 이어 최근에는 100년 장수명 차세대 급수·급탕·소방 스프링클러用 ‘iC-PVC 복합관’ 연구개발에 성공했다고 10일 밝혔다.

한국토지주택공사(LH)에 따르면 주택 평균수명은 △영국 128년 △독일 121년 △프랑스 80년 △미국 72년 △일본 54년 △한국 30년이다.

한국 주택 수명이 짧은 이유는 1980년대 후반 분당, 일산, 과천 등지 대규모 신도시 아파트 건설이 추진되면서 건축비용이 절감되고 공사기간도 단축되는 벽식구조 채택 및 재건축 열풍 등에 기인한다.

벽식구조는 기둥이 없이 바닥의 무게를 지탱하는 구조로 아파트 층간소음의 근본적인 원인이다. 또한 배관을 건물벽 내부에 설치하기 때문에 교체가 쉽지않다.

콘크리트는 보통 80년에서 100년까지 수명을 유지할 수 있지만, 우리나라 주택은 배관 수명 30년에 맞춰 재건축을 함으로써 자원 낭비라는 지적이다.

최근 장수명 주택은 기둥식구조를 채택해 천장에 수평으로 설치한 보와 기둥이 천장을 받치는 방식으로 소음이 기둥을 타고 분산하는 효과를 가지며 기둥속에 입상배관을 올리고 유공보를 사용해 보를 배관이 관통하며 화장실 벽에 필요한 배관을 모아놓아 유지보수가 쉽다.

이러한 기둥식 구조에 2040방음관을 사용하면 기둥속을 지나가는 배관의 소음이 최소화 돼 시너지 효과도 기대된다.

특히, 배관의 교체주기를 늘리는 것이 중요하다.

이번에 PPI평화가 개발한 iC-PVC복합관은 안쪽에는 내수압이 강하고, 피로파괴가 없는 i-PVC소재를 채택하고 바깥쪽에는 내열성이 높은 C-PVC소재를 사용해 동시 압출성형한 제품으로, 전기부식, 산화부식, 피로파괴가 없어 100년 주택에 걸맞는 냉수·온수·급탕·소방용 배관으로 평가받고 있다.

▲ PPI평화가 세계 최초로 개발한 iC-PVC 복합관

iPVC, C-PVC 두 소재 모두 압력용 배관에 사용하는 것으로 수압을 직접적으로 받는 내부의 iPVC층은 미국수도협회(AWWA)로부터 그 성능을 인정받았다.

미국수도협회(AWWA)는 i-PVC소재 아피즈(APPIZ) 상수도관을 2년 동안 각종 시험을 한 결과, 가혹한 피로도 테스트(Fatigue test)에서 피로 파괴의 영향을 받지 않는다는 결론과 함께 100년 이상의 수명을 공식 발표한 바 있다.

i-PVC 소재 원리는 △초고중합도 PVC원료 사용 △특수 첨가제 △분산 배합기술 △압출 성형기술에 있다.

국제기준 대비 30배 내수압 성능과 인장강도 53MPa, 충격강도 3m/9kg을 동시에 향상시킨 i-PVC 소재의 탁월한 성능은 2014년 ISO 국제 표준화 총회에서 새로운 국제표준으로 발표해 163개 회원국에 배포됐고 미국, 일본, 독일 등의 선진국 대표 참석자들의 큰 호평을 받았다.

또한 급수·급탕·소방 스프링클러用 압력용 배관은 부식이 없어야 하고, 지속적 수압에 잘 견뎌야 하며, 써지(Surge)에 강해야 한다.

이 모든 조건을 충족시키는 것은 iC-PVC 복합관이 유일하다.

금속관은 방식 피복을 입혀도 어느 한 곳만 스크래치가 생기거나, 이종 금속과 맞대기 접합하면 즉시 부식이 시작되며 수명 20년~30년도 되기 전에 전기 부식과 피로 파괴로 기능을 상실한다.

이것이 통상적으로 알려져 있는 배관수명이다. 건물내 가전제품이나 실험기기 접지를 수도꼭지에 연결하거나 건물내 습기가 유입이 되어 발생하는 누설 전류는 건물 내 철근이나 금속 자재를 전류 부식시킨다.

전류 부식은 자연 산화 부식보다 그 속도가 빨라 금속관 수명 단축에 치명적인 원인이 된다.

일반적으로 부식이 되지 않는 것으로 알려져 있던 PB, PP, PE배관은 음용수 소독을 위한 염소나 이산화염소에 부식된다는 것이 △C-PVC제조사인 미국 루브리졸 △호주 플라스틱산업 배관협회 PIPA △스웨덴에 위치한 배관 시험연구소인 ‘Bodycote Polymer AB’에 의해 밝혀졌다.

이는 염소가 수돗물에 녹아 발생하는 염소산이온이 PB, PP, PE 고분자에 직접적인 공격을 가해 발생하며 i-PVC, C-PVC, iC-PVC의 경우는 고분자 사슬이 주변 염소원자에 의해 보호받고 있어 수돗물 속 염소산 또는 음용수 소독제(이산화염소 등)에 의한 부식과정은 발생하지 않는다.

기존의 C-PVC 단층관은 고온에는 강하나 제조과정에서 금형 산화물 잔존 및 시공 초기에 갈라짐이나 핀홀 등의 취약점이 나타날 수 있어 내수압 안정성은 일부 저하됐다.

장기수명을 결정하는 열간내압크리프시험(60 kgf/cm2)에서 PB는 불과 1~2분만에 파괴됐지만, iC-PVC 복합관은 15시간에서도 이상이 없었다.

일반 PVC는 써지(Surge)에 쉽게 깨지기 때문에 급수·급탕용으로는 적합하지 않다.

iC-PVC 복합관은 순간파괴시험에서도 PB 대비 큰 차이를 보인다.

아울러 iC-PVC 복합관(0.14 W/(m·K))은 PB관(0.22 W/(m·K))보다 열전도율이 약 60%에 불과해 급수관·소방관 용도로 사용시 동파에 강하고, 43~60℃ 급탕관 용도로 사용시 보온공사에 소요되는 단열재 비용이 절감된다.

내수압성이 우수한 i-PVC와 내열성이 우수한 C-PVC 성능을 융합한 iC-PVC 복합관은 충격시험, 수격시험, 내압시험, 파괴수압 등 모든 면에서 압력관으로서의 우수성을 보여줘 급수·급탕·소방 스프링클러用 배관에 최적의 솔루션이다.

PPI평화는 소방청으로부터 인정받아 소방용 신기술을 획득했으며, 발명 특허 등록도 2019년에 마쳤다.

i-PVC 소재는 PPI평화 자체의 원천 개발 소재로, 전 세계에서 일반적으로 사용되는 범용 PVC와, 독일의 M-PVC, 스페인과 네덜란드의 O-PVC의 기능성 PVC보다 월등한 물성을 보유하고 있다.

PPI평화 이종호 회장은 “PPI 고객의 요구 총족을 위해 지속적인 연구개발 끝에 iC-PVC 복합관을 개발했다”면서 “iC-PVC 복합관은 100년 장수명 주택의 급수·급탕 뿐만 아니라 소방용 배관에까지 혁신적으로 기여할 수 있는 전기를 마련할 것”이라고 자신했다. 

이 회장은 또 “iC-PVC 복합관은 국민에게 안전한 물을 공급해 건강에 기여할 뿐만 아니라 다양한 용도로 활용될 수 있어 국가, 사회적 비용을 절감해주고, 소중한 인명과 재산 피해를 줄여줄 것으로 기대한다”고 말했다.

PPI평화가 상용화 한 iC-PVC 복합관은 장수명 주택에 꼭 필요한 내구성을 갖춘 압력관으로 급수·급탕과 소방 스프링클러용 배관 산업 발전에도 크게 기여할 전망이다. 

▲ PPI평화 iC-PVC 복합관 생산 현장

[선병규 기자] [ⓒ 국토일보, 무단전재 및 재배포 금지]