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CPVC 제품

CPVC 재료와 성질

CPVC(Chlornated Polyvinyl Chloride) 란?

기존 PVC에 염화(염소)반응을 추가해 내열성, 내압성, 내충격성, 기계적 강도 및 내식성을 획기적으로 강화시킨 내열성 경질염화비닐관임

CPVC의 용도

- 스프링쿨러 배관시스템(소방용) : 경급 화재구역의 습식배관

- 공업화학용 배관시스템(공업용) : 각종 산, 염기성 오·폐수 배관

- 냉온수용 배관시스템(건축용) : 음용수 배관재

※ 1959년 미국에서 건축용으로 사용된 이후 소방분야, 건설분야 및 각종분야에 적용되고 있음

기본물성

성질		단위	시험방법	PB	C-PVC
물리적 성질	비중	-	ASTM D1505	0.937	1.53
	경도	D scale	ASTM D2240	60	140
	흡수율	㎎/㎠	JIS K7209	0.01 이하	0.04~0.06
기계적 성질	인장강도	㎏f/㎠	ASTM D638	170	500~550
	탄성계수	㎏f/㎠	ASTM D638	2,700	30,000
	Poisson비	-	-	0.38	0.38
	충격감도	㎏f/㎠	JIS K7110	4.5	8.0
열적성질	선팽창률	㎝/㎝ ℃	D696	1.3ⅹ10^-4	6.2ⅹ10^-5
	비열	㎈/(g·℃)	-	0.5	0.2~0.3
	열전도율	㎉/(m·hr·℃)	C177	0.33	0.095~0.12
	융용점	℃	DTA	124~123	150~130
전기적성질	체적고유저항	Ω·㎝	ASTM D257	10¹⁷이상	10¹⁵이상
전기적성질	내전압	㎸/㎜	ASTM D149	38	40이하

CPVC 배관재의 특성

내부식성 및 위생성

- 부식 및 스케일이 발생치 않음 : 녹물, 관 막힘 현상 없음.(각종 산, 알칼리, 염, 할로겐 등 화학적 환경에도 내식성 입증)

- CPVC 재료 및 접합본드는 인체나 생태계에 무해함

- 항균성 재료로 박테리아 생성을 억제함

* 동 파이프

* C-PVC 파이프

자기소화성

- 화재에 노출될 경우 불이 붙지 않는 자체소화기능을 보유함
(CPVC가 연소하려면 현재 지구상의 공기중 산소량보다 3배가 필요)

- 열을 가하였을 때 불꽃을 퍼트리지 않으며 까맣게 재가 됨

- 연기 독성이 일반건축재보다 낮음.
(피츠버그 대학교, 캘리포니아 환경연구소 연소테스트 결과)

재료	L·O·I(한계산소율)	비고
CPVC	60	대기중 산소함유량 21%
면	16~17
P E	17
P P	18
P S	18
P B	18
자작나무	20

CPVC배관재 화재시험(한국소방산업기술원)

초기화염 온도 : 878°C (1600°F)
약 1분 후 스프링클러 헤드가 작동됨

화재시험 후 검사
- 외벽 표면이 숯과 같이 변한 것 이외는 손상 없음
- 관 내벽과 수로는 변화 없음
- 그 후 12 bar(약 12kgf/㎠)에서 5분간 내압 test시 이상 없음

낮은 마찰손실

타 배관재에 비해 유체흐름계수(C)가 높아 마찰손실이 적음

재질/유량(ℓ)	압력손실(m)				C (유체흐름계수)
재질/유량(ℓ)	3.78	18.92	37.85	75.70	C (유체흐름계수)
CPVC관	0.10	1.94	6.99	25.24	150
동관	0.13	2.52	9.11	32.90	130
아연도 강관	0.17	3.44	12.42	44.83	120
주철관	0.21	4.10	14.81	53.48	100

* 압력손실은 배관경 1" 30m당 유체압력 감소임.

열손실 감소 및 온실가스 감축

- 열전도율이 낮아 보온·보냉 효과가 우수하고 결로현상 없음(열전도율은 강관의 1/300 수준임)

- 유수음이 적고 워터햄머 발생압력은 강관의 1/3 정도임

- CO2가스 배출량이 적어 온실가스 감축에 기여

재질	열전도율(W/mK)
강관	42.74
동관	320
P B	0.22
P P-R	0.24
P E-X	0.41
CPVC	0.14

시공성 및 경제성

- 솔벤트 본드 접합방식으로 조인팅이 용이함

- 경량으로 절단, 가공, 조립, 설치작업이 기존 배관재보다 손쉬워 설치비가 저렴하고, 부식 및 스케일이 발생하지 않아 교체 비용이 필요치 않음
(초기 투자비 및 LCC 측면에서 유리함)

- 금속 배관재 용접 시 발생하는 연기의 발암물질로부터 작업자의 안전 확보 및 화재 발생을 예방함

생애주기비용(LCC) 분석표

LCC분석표 내용년수 40년/할인율 7%	원설계안		대안1		대안2
	강관		동관		CPVC관
초기투자비 (스프링클러배관공사)	예상금액	현재가치	예상금액	현재가치	예상금액	현재가치
	2,283,023	2,283,023	2,521,163	2,521,163	1,770,242	1,770,242
교체/매각비용 현재가치계수 (0.258419)	2,283,023	589,977	없음		없음
	20년
유지관리비 연금현재가치계수 (13.3317)	24,000	319,961	24,000	319,961	24,000	319,961
생애주기비용 합계	153%	3,192,960	136%	2,841,124	100%	2,090,203
1)교체매각비(현재가치)=현재가치계수교체/매각비(현금가치계수 : 0.258419) 2)유지관리비(현재가치)=연금가치계수유지관리비 (연금현재가치계수 : 13.3317) -500세대기준 (연관리비: \12,000,000(배관재별동일 일적용)-세대당: \ 24,000 (12,000,000/500=24,000)

생애주기비용(LCC) 분석차트

참고

- 생애주기비용 (LCC)란? : 총비용을 비교하기 편리한 일정한 시점으로 등가환산한 가치로써 경제성을 평가하는 기법

- 현재가치계수(일시불) : 할인율이 r%일 때 n년 후의 1원이 현재 얼마만한 가치가 있는가를 나타내는 것
(일정기간 후의 일시불과 동등한 가치를 가지는 현재의 액수를 구하는데 이용)

- 연금현재가치계수 : 매년 1원씩 n년동안 받게 될 연금을 일시불로 환원한 액수
(일정기간동안 매기간마다 일정액을 타게 될 때 이것의 현재가치를 구하는 데 이용)

품질 기준

- 행정자치부장관이 고시한 소방용 합성수지배관의 성능시험기준을 인증 받은 제품을 사용함. (소방방재청고시 제2012-53호, 2012. 2. 9)

번호	시험종류	샘플규격	샘플 수	기준치
1	구조 및 외관	-	n=1	최고사용압력 1.2Mpa이상 최고주위온도 49℃ 이상
2	규격 및 치수	배관길이 4000mm	n=1	3% 이하
3	인장 강도	S = t x b	n=5	15℃ X 50N/㎟ 이상
4	내압 시험	시험 호칭 구경의 10배	n=1	누수나 변형이 없을 것
5	압력 손실 시험	길이 6m	n=1	파이프 : 제조자가 설계하여 제시 하는 값 이상 이음관 : 제조자가 제시한 값보다 0.61m 미만
6	파괴 시험	호칭 구경의 10배	n=1	① 균열 등의 손상 없을 것 ② 시험 후 내압시험에서 이상이 없을 것
7	비틀림 시험	-	n=1	제조사가 제시하는 배관의 최소 구부림 반경을 초과 하지 않을 것
8	수격 시험	호칭 구경의 10배	n=1	① 균열 등의 손상 없을 것 ② 시험 후 내압시험에서 이상이 없을 것
9	온도 반복 시험	호칭 구경의 10배	n=1	싸이클 시험 후 내압시험에서 이상이 없을 것
10	진동 시험	1m	n=1	시험 후 내압시험에서 이상이 없을 것
11	충격 시험	호칭 구경의 10배	n=1	① 균열 등의 손상 없을 것 ② 시험 후 내압시험에서 이상이 없을 것
12-1	환경노출시험 (내후성시험)	호칭 구경의 10배	n=1	표면이 분말로 되는 현상, 부풀음, 벗겨짐 등이 생기지 않을 것
12-2	환경노출시험 (침수시험)	호칭 구경의 10배	n=1	표면이 분말로 되는 현상, 부풀음, 벗겨짐 등이 생기지 않을 것
12-3	환경노출시험 (공기오븐 노화 시험)	호칭 구경의 10배	n=1	표면이 분말로 되는 현상, 부풀음, 벗겨짐 등이 생기지 않을 것
13	조립 시험	호칭 구경의 10배	n=1	조립부위 누수나 변형이 없을 것
14	유연성 시험	최대설치간격의 2배 길이	n=1	비틀림, 누수, 영구 변형이 없을 것
15	내연성 시험	-	n=1	내연성은 HB급으로 분류할 것
16	화재 시험	-	n=1	누수, 분리, 파손이 없을 것

관경선정

배관의 관경은 모든 헤드가 1kg/㎠ 의 방수압력 기준으로 80ℓ/min 이상의 방수량을 충족시킬 수 있도록 수리계산하여 선정하거나(가지배관 유속 6m/sec, 그 밖의 배관 유속 10m/sec 이하로 계산)
스프링클러설비의 화재안전기준 [별표 1]에 따라 배관경 산출함.

구분/관경	25	32	40	50	65	80	90	100	125	150
가	2	3	5	10	30	60	80	100	160	161이상
나	2	4	7	15	30	60	65	100	160	161이상
다	1	2	5	8	15	27	40	55	90	91이상

- 가 : 폐쇄형 스프링클러헤드를 설치하는 경우의 헤드 수
- 나 : 다폐쇄형 스프링클러헤드를 설치하고 반자 아래 헤드와 반자 속의 헤드를 병설하는 경우
- 다 : 무대부, 특수가연물을 저장 또는 취급하는 장소에 설치하는 경우

CPVC 전용접착제 취급방법

제품은 청결하고 수분을 제거한 상태에서 접착제를 바른다
접착제의 과다한 사용을 금한다(흐름의 저항)
굳거나 젤리상태의 접착제는 사용을 금한다
스파크 및 불꽃에 주의하여야 한다
사용 후 용기덮개를 닫아야 한다
눈/피부와의 접촉을 금지하여야 한다
파이프와 연결구의 접착 후 최소 경과시간을 준수한다
상온에서 보관하며 동결 시 사용을 금한다

※ 작업온도가 영하 10℃ 이하인 경우에는 접착제의 접합품질 및 작업효율이 저하 될 수 있다.

경화시간 (CPVC 접합)

초기 경화시간(AVERAGE INITIAL SET SCHEDULE)

온도범위	파이프치수	파이프치수	파이프치수
온도범위	25mm~32mm	40mm~50mm	65mm~100mm
15~38℃	2분	5분	30분
4~15℃	5분	10분	2시간
-17~4℃	10분	15분	12시간

- Note : 초기경화시간이란 최초 파이프와 이음관을 접합 후 연결부위를 이동시키기전까지 준수해야하는 시간이다.
즉 파이프와 이음관을 접합 후에 최소 각 사이즈별에 따른 초기경화시간을 준수후에 이음부위를 이동할 수 있다. 단, 습기가 높은 날씨/동계기간에서는 각 초기경화시간에 1.5배의 시간을 더 줘야한다.

평균 경화시간 (Average Joint Cure Schedule)

상대습도 60%이하	경화시간 ½”~1 ¼”	경화시간 1 ½”~2”	경화시간 2 ½”~8”
접합작업시주변온도	11~26 kg/ ㎠	11~22kg/㎠	11~22 kg/ ㎠
15~38℃	1일	3일	6일
4~15℃	2일	4일	8일
-17~4℃	4일	8일	15일

- Note : 연결부 경화시간이란 배관에 가압을 하기전 최소로 필요한 시간이다. 단,습기가 높은 날씨에서는 각 경화시간에 1.5배의 시간을 더해줘야한다.
* 이 수치는 현장이 아닌 실험실에서 진행되어 나온 결과치이다.
화학약품의 배관으로 사용될 경우에는 이 수치가 부정확할 수 있으며, 대부분의 경우 위 수치보다 더 많은 경화시간을 필요로한다.
실제 현장에서는 다양한 변수가 있으므로, 상기 경화시간은 일반적인 지침으로 활용하는 것이 좋다(즉,최소한 지켜야할 경화시간)

(솔벤트시멘트)당 접합할 수 있는 연결구 개소 (Average Number or Joint/Qt.)

파이프수치	½”	¾”	1(25)”	1½”(40)	2”(50)	3”(80)	4”(100)	6”	8”	10”
접합개소	300	200	125	90	60	40	30	10	5	2~3

- Note(프라이머의 경우) : 솔벤트 시멘트보다 각 치수별로 2배의 접합개소에 사용가능.
* 이 수치는 현장이 아닌 실험실에서 진행 되어 나온 결과치이다.
실제 현장에서는 다양한 변수가 있으므로 이 수치는 단지 일반적인 지침으로 사용하는 것이 좋다

CPVC배관 시공사례

아파트 세대내 스프링클러배관
아파트 세대내 스프링클러배관
아파트 새대내 스프링클러배관
중수도처리 시설배관
SP조인트 연결배관
CPVC 스피갓밸트소켓+SP조인
SP조인트 연결배관
CPVC벨브소캣+SP조인트
타 재질과의 연결(강관)