배관 지지와 신축이음

Pipe Support and Expansion Joints

온도가 오르면 관이 늘어나고, 고정이 과하면 열응력이 쌓여요. 지지와 신축이음이 그 팽창을 받아 주는 장치예요. 배관 사고 예방의 구조 포인트예요. 관 길이와 온도차로 신축량을 계산해 봐요.

뜨거워지면 관은 늘어난다

찬물이 흐르던 관에 갑자기 증기가 지나가면 관은 팽창합니다. 양끝이 꽉 고정돼 있으면 그 팽창이 갈 곳이 없어 큰 열응력이 생기고, 결국 관이 휘거나 이음부가 터집니다. 그래서 배관은 늘어남을 흡수하는 신축이음과 무게를 받치는 지지구로 관리합니다.

👀 열팽창을 다루는 두 장치

①신축이음: 늘어남(ΔL)을 흡수해 열응력을 줄인다

②지지구: 관과 유체·보온재의 무게를 받치고 처짐·진동을 막는다

③둘 다 없으면 관이 휘거나 이음부 파손, 소음·진동이 생긴다

열팽창량 ΔL 계산기

관 길이 L10 m

온도차 ΔT100 °C

현재 열팽창량

ΔL = 12.00 mm

1.2×10⁻⁵ × 10000mm × 100°C

📏 왜 ΔL = α L ΔT 인가

①선팽창계수 α는 1°C 오를 때 단위길이당 늘어나는 비율

②전체 늘어남은 길이 L과 온도차 ΔT에 비례한다

③강관 α ≈ 1.2×10⁻⁵ /°C (동관은 더 큼)

④예: L=10m, ΔT=100°C → ΔL = 1.2×10⁻⁵×10000×100 = 12mm

신축이음: 늘어남을 흡수하는 장치

선택한 이음

루프형(신축곡관)

흡수량 최대, 응력 작음, 옥외 고온·고압, 설치공간 큼

💡 네 가지 신축이음 한눈에

①루프형(신축곡관): 흡수량 최대, 응력 작음, 옥외 고온·고압 배관

②슬리브형: 미끄럼으로 흡수, 직선배관, 패킹 누설 주의

③벨로즈형(팩레스): 주름관 신축, 마찰·누설 적음, 저압에 널리 사용

④스위블형: 엘보 2개 이상의 회전으로 흡수, 소규모 온수·증기

배관 지지구의 종류

배관 지지구 분류

지지 방법에 따른 분류

🔧 지지구는 무게와 움직임을 함께 다룬다

①행거=매달기, 서포트=받치기 (하중 지지)

②리스트레인트=움직임 제한 (앵커·스토퍼·가이드)

③브레이스=진동·충격 흡수

④열팽창을 허용해야 하는 곳엔 롤러·스프링, 고정해야 하는 곳엔 앵커

핵심 정리와 시험 포인트

열팽창량

ΔL = α L ΔT

선팽창계수 × 길이 × 온도차

열응력(양단 고정)

σ = E α ΔT

고정 시 팽창이 응력으로, E는 탄성계수

🎯 시험 포인트

①ΔL = α L ΔT, 강관 α ≈ 1.2×10⁻⁵ /°C (L은 mm로)

②양단 고정 시 열응력 σ = E·α·ΔT (길이와 무관)

③신축이음 흡수량: 루프형 > 슬리브형 > 스위블형 > 벨로즈형

④지지구: 행거(매달기)·서포트(받치기)·리스트레인트(제한)·브레이스(방진)

⑤앵커=완전고정 기준점, 가이드=축방향만 허용

📝 대표 기출문제

①[기출유형] 길이 20m 강관이 0→80°C로 데워질 때 팽창량은? (답: 1.2×10⁻⁵×20000×80 = 19.2mm)

②[기출유형] 흡수량이 가장 큰 신축이음은? (답: 루프형)

③[기출유형] 관을 완전히 고정해 기준점이 되는 지지구는? (답: 앵커)