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17. Water System
05/09/2020 10:14
조회  352   |  추천   3   |  스크랩   0
IP 47.xx.xx.176

* 이 주제에 관한 이전 글: 05/02 16. 생활용수



지난 주에는 얼만큼의 물이 필요한지 알아보았다.
이번에는 어떻게 집에서 처럼 꼭지 틀면 물 나오게 할지 궁리해 보자.


275 갤론 물통에 담긴 물은 먼저 필터로 정수단계를 거친다.
대개 워터필터는 'point of entry'나 'point of use'에 설치한다.
역삼투압필터는 'point of use' 설치의 대표적인 예다.
역삼투압필터가 아닌 투과필터를 point of entry에 설치하기로 했다.



첫 단계로 50㎛ 침전(sediment) filter에서 큰 고형물질이 걸러져
두번째 단계인 2 stage water filter로 들어가게 된다.
* 1㎛(마이크론)은 천분의 1mm 또는 백만분의 1m.


사진 왼쪽이 50㎛ 침전필터, 오른쪽이 2 stage 두번째 필터다.
침전필터는 걸러진 침전물을 밑으로 빼내므로 교체하지 않고 세척한다.
크기는 3.5x9"고 파이프 연결은 1” NPT다. (NPT: National Pipe Thread)


오른쪽 워터필터도 1" 파이프고 크기는16x9x18"다.
50,000 갤론을 필터링한다니 16. 생활용수에서 계산한 양으로는
5년을 쓰겠지만 무조건 매년 교체한다.
(그런데 뭘 근거로 5만 갤론이 나왔는지 모르겠다.)


1st stage에서 5㎛ 스크린으로 침적토(silt)를 거른 후,
2nd stage 탄소필터로 공업용 용매같은
휘발성 유기화합물과 농약 등을 걸러낸다.
참고로 개울물에 있을 수 있는 이물질의 크기를 표로 나타냈다.

이물질크기 (㎛)
 꽃가루15 - 200
 기생충 알30 - 60
 식물세포10 - 100
 동물세포10 - 30

 조/균류 포자

5 - 22
 박테리아0.2 - 2
 바이러스

0.02 - 0.3


이 50㎛ → 5㎛ → 탄소필터 시스템은 알라스카 오지 환경에 흔한
기생충과 조류/균류 포자같은 미세 생물체는 걸러낸다. (조류: alge, 균류:fungus)
5㎛ 보다 작은 박테리아/바이러스는 일부만 탄소필터에서 걸러진다.
역삼투압필터가 아니어서 유기/이온화된 중금속이나 미네랄도 그대로 통과시킨다.


필터로 물을 거른 후에 자외선 소독(ultraviolet sanitation)을 하면
박테리아/바이러스같은 병원균을 죽일 수 있지만 전기 소모량이 많아 그만두었다.


그러나 목적은 달성했다.
알라스카 오지에 휘발성 유기화합물/농약이나 중금속은 무시할 만하고,
병원성 박테리아나 바이러스도 별로 없다고 보아,
필터를 통한 정화의 목적을 미세 생물체로 했다.
어차피 물은 항상 끓여 먹고, 일년에 한번 구충제를 복용할 생각이다.


정화된 물은 check valve를 거쳐 수압모터로 들어간다.
6'까지는 물을 끌어올리는 self-prime 수압모터지만
꼭지 틀고 물 나올 때까지 기다리기 싫으니 물 빠지지 않도록
예방차원에서 펌프 바로 앞에 check valve를 단다.
여기까지가 1" 파이프고 다음부터는 1/2" 파이프다.



펌프 용량은 5gpm, 60psi이며 크기는 6x5x9"로 작다.
도시에서 상수도의 수압은 40-80psi, 샤워꼭지 수량은 2gpm이니
이 정도면 충분하리라 본다. (gpm=gallon per minute, psi=pound per square inch)


수압모터는 정지해 있다가 꼭지 틀면 돌아가는 on-demand다.
그런데 이렇게 하려니 펌프가 positive displacement 펌프여야 한단다.
이런 펌프는 바람개비(impeller)로 물을 돌려 내보내지 않고
피스톤이나 diaphragm으로 물을 밀어 내보낸다.
그러면 압력의 불연속성이 생기고 필연적으로 pressure pulsation이 생긴다.
무슨 얘긴지 동영상으로 보자.



그래서 펌프 다음에 accumulator tank라는 장치를 붙인다.
이름이 꼭 물 저장통같은데 pressure pulsation을 줄이는 장치다.
Accumulator tank는 크기가 5x8"로 겨우 0.2 갤론이다.
펌프 수압보다 3psi쯤 낮게 압축공기를 넣어 완충역할만 하니
일종의 충격완화 고무풍선쯤으로 보면 되겠다.


펌프와 accumulator 사이에 L-port 밸브를 붙인다.
겨울에 혹시 한동안 집을 비우게 되면 얼지 않도록 물을 빼야 한다.
통 안에 남은 물은 펌프로 올려 꼭지를 통해 하수도로 빼내고,
펌프 위 파이프 안에 남은 물은 L-port를 통해 빼낸 다음 모든 전기를 끈다.


Accumulator 후에는 1/2" 파이프가 3/4" 파이프로 된다.
최대 수압이 고작 60psi라 되도록 1" 파이프로 통일하고 싶었지만
펌프 등 여러 장치의 port 크기에 맞추다 보니 파이프 크기가 왔다갔다 하게 되었다.


Plumbing 파이프는 보통 쇠/구리, PEX, CPVC가 있다.
쇠/구리는 작업성이 낮고 겨울에 얼면 터진다.
PEX는 유연해 굽힐 수 있으며 작업성이 좋고
얼어도 괜찮지만 유해물질 논란이 있다.
CPVC는 irrigation PVC 파이프와 유사하다.
작업도 똑같이 하면 되고 가격도 저렴하다.
Plumbing은 CPVC로 한다.


마지막 water heater로 들어가기 전에
pressure regulator가 필요한지 모르겠다.
없는 것 넣기보다는 있는 것 빼기가 쉬우니
우선 넣는 것으로 생각하자.


Bosch에서 나온 Tronic 3000T는 7 갤론 탱크가 달려있고,
90oF의 물을 6.8 gpm으로 연속적으로 내보낼 수 있다.
최고 온도는 145oF이고 크기는 18x18x15"다.
Water heater를 지나며 파이프는 다시 1"가 된다.


상하수도 물탱크는 2" drain 밸브가 붙어 나온다.
하수 탱크 밸브는 하수가 차 방류할 필요가 있을 때만 연다.
물이 얼기 시작하면 닫아 펌프로 강제방류할 때 역류를 막는 역할도 한다.


이제까지 말한 것을 개념도로 그려 보았다.
사실 물에 대해서는 전기보다 더 모르니 잘못 생각한 부분도 많겠다.



알라스카
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