본문내용
1. 서론
1.1. 누수발생의 중요성
건물이나 구조물에 누수가 발생하는 경우, 많은 부정적인 영향을 끼치게 된다. 우선 건물이나 구조물을 이루고 있는 부재의 강도나 단열성, 내구성 등이 저하되고 부재의 증량이 증가한다. 이는 곧 이용자 및 거주자의 삶의 질을 저하시키며, 전기나 통신설비가 훼손되는 경우 생활기능의 마비로 이어질 수 있다. 도서, 의류, 유물, 설비, 가구 등 물에 취약한 상품이 있는 경우 그 가치를 하락시킬 수 있으며, 심각한 경우 건물 및 구조물의 안전성능이 저하되어 사고로 이어질 수도 있다. 장기간 방치 시 곰팡이가 번식하여 건강에도 악영향을 끼칠 수 있고, 배관 누수의 경우 물 사용량을 증가시켜 수도요금이 크게 늘어날 수도 있다. 따라서 누수 문제를 해결하는 것이 매우 중요하다.
1.2. 누수발생 메카니즘 설명
누수는 물, 틈, 압력차가 서로 작용할 때 발생한다. 예를 들어 지붕층의 경우 중력을 받기 때문에 비가 오는 날 조금이라도 틈이 있다면 누수가 발생할 수 있다. 하지만 틈이 없거나 비가 오지 않는다면 누수는 발생하지 않을 것이다. 이와 같이 누수발생 메카니즘은 단순하면서도 그 양상은 다양하다.
물이 미세한 균열이나 구멍으로 침투하는 경우, 물의 양이 많아지거나 수압이 높아지면 물의 침투가 더욱 용이해질 수 있다. 계속해서 그곳으로 물이 흐른다면 마찰이나 하중, 온도 변화 등으로 인하여 균열은 더욱 커지고 그에 따라 누수 또한 더욱 심각해질 수 있다.
지하수위 상승이나 바람 등으로 인한 내부와 외부의 압력 차로 인하여 균열이 생겨 누수가 발생할 수도 있고, 구조물의 특정 부위에 응력이 집중되는 경우에도 누수가 발생할 수 있다. 이러한 경우에도 초기에 누수 요인을 제거하는 등의 조치를 취하지 않는다면 문제는 해결되지 않고 오히려 심화될 것이다.
실내모형시험을 통해 '관로 내 압력 및 속도에 따른 수압이 지속적으로 작용하여 관 주변지반 내로 침투되는 경우, 초기에 파손부에서 아칭형상의 공동이 발생하다가 지속적인 수압에 따라 발생된 지반공동은 상부로 확대되고, 주변으로 확산됨으로써 궁극적으로 지표면에서 지반함몰을 일으키는 과정'을 모사한 사례도 있다.
이처럼 누수는 물, 틈, 압력차라는 3가지 요인이 상호작용하여 발생하며, 이 중 한 가지 요인만 제거하여도 누수 발생을 억제시킬 수 있다. 또한 균열과 밀접한 관련이 있어 균열이 커질수록 누수량도 증가하는 경향을 보인다. 따라서 지붕층 등의 구조물에서 균열 발생을 예방하는 것이 누수 방지에 매우 중요하다.
1.3. 누수하자의 원인과 방지대책의 필요성
건물이나 구조물에 누수가 발생하는 경우, 많은 부정적인 영향을 끼치게 된다. 우선 건물이나 구조물을 이루고 있는 부재의 강도나 단열성, 내구성 등이 저하되고 부재의 증량이 증가한다. 이는 곧 이용자 및 거주자의 삶의 질을 저하시키며, 전기나 통신설비가 훼손되는 경우 생활기능의 마비로 이어질 수 있다. 도서, 의류, 유물, 설비, 가구 등 물에 취약한 상품이 있는 경우 그 가치를 하락시킬 수 있으며, 심각한 경우 건물 및 구조물의 안전성능이 저하되어 사고로 이어질 수도 있다. 장기간 방치 시 곰팡이가 번식하여 건강에도 악영향을 끼칠 수 있고, 배관 누수의 경우 물 사용량을 증가시켜 수도요금이 크게 늘어날 수도 있다. 따라서 누수 문제는 반드시 해결되어야 할 중요한 과제이다.
2. 누수발생 메카니즘
2.1. 물, 틈, 압력차의 상호작용
누수는 물, 틈, 압력차가 공존할 때 발생한다. 물과 틈, 그리고 압력차가 모두 갖춰져야만 누수가 발생하게 되는 것이다. 예를 들어 지붕층에 물이 있고 틈이 존재한다면 중력에 의해 물이 틈을 통해 침투할 수 있다. 그러나 비가 오지 않아 물이 없거나 틈이 없다면 누수는 발생하지 않을 것이다. 이처럼 누수발생 메카니즘은 상호 간 연관성이 있는 세 가지 요인이 복합적으로 작용하여 발생한다.
물이 미세한 균열이나 구멍으로 침투하는 경우, 물의 양이나 수압이 높아지면 물의 침투가 더욱 용이해질 수 있다. 이렇게 지속적으로 물이 흐르게 되면 마찰, 하중, 온도 변화 등의 요인으로 인해 균열이 더욱 확대되고 이에 따라 누수 또한 심각해질 수 있다.
또한 지하수위 상승이나 바람 등의 환경적 요인으로 인한 내·외부 압력 차이로 인해 균열이 발생하여 누수가 일어날 수 있다. 구조물의 특정 부위에 응력이 집중되는 경우에도 균열과 누수가 발생할 수 있다. 이러한 경우에도 초기에 누수 요인을 제거하지 않으면 문제가 해결되지 않고 오히려 더욱 심각해질 수 있다.
실제로 관로 내 압력이나 속도에 따른 수압이 지속적으로 작용하여 관 주변 지반 내로 침투되면, 초기에는 파손부에서 공동이 발생하다가 수압에 의해 지반 공동이 상부로 확대되며 결국 지반 함몰로 이어지는 사례가 관찰된 바 있다. 이처럼 물, 틈, 압력차라는 세 가지 요인의 상호작용이 어떠한 형태로든 발생할 때 누수가 발생하게 된다.
2.2. 균열 발생과 누수량 관계
구조물에 발생하는 균열의 폭이 증가할수록 그에 따른 누수량도 크게 늘어나는 것으로 알려져 있다. 균열폭에 따른 누수량의 관계를 살펴보면, 균열폭이 10mm인 경우 1초당 약 75cc의 누수가...
