이 글의 목적은 현장에서 자주 혼용되는 C-PVC, H-PVC, U-PVC의 개념과 물성 차이, 적용 분야, 설계·시공·유지관리 포인트를 체계적으로 정리하여 설비·배관·건자재 선택에 즉시 활용할 수 있도록 돕는 것이다.
PVC의 기본 개념과 분류 체계
PVC(Polyvinyl Chloride)는 염화비닐 단량체를 중합하여 만든 열가소성 수지로서 가공 조건과 첨가제 조합에 따라 기계적 성질과 내열·내화학성이 크게 달라지는 재료이다.
- U-PVC(Unplasticized PVC, 경질 PVC)는 가소제를 넣지 않아 강성과 치수안정성이 높은 경질 등급을 의미한다.
- H-PVC(Hard PVC)는 관행적으로 U-PVC와 동일한 의미로 사용되는 경질 PVC를 지칭한다.
- C-PVC(Chlorinated PVC, 염소화 PVC)는 원래의 PVC 사슬을 후염소화하여 염소 함량을 높인 등급으로 고온 내압 성능과 내화학성이 향상된 재료이다.
- P-PVC(Plasticized PVC, 연질 PVC)는 가소제를 도입하여 유연성과 내충격성을 높인 등급으로 케이블 피복, 바닥재 등에 사용된다.
현장에서는 배관·창호·전선관 등 구조재에는 U-PVC/H-PVC를, 급탕·공정용 화학배관에는 C-PVC를, 케이블·필름 등에는 P-PVC를 주로 선택한다.
C-PVC, H-PVC, U-PVC의 구조적 차이
구조적 차이는 내열성과 용매저항성에 직접적인 영향을 준다.
- U-PVC/H-PVC는 기본 PVC 사슬에 안정제·충전제·윤활제 등을 소량 배합하여 경질화를 유지한다.
- C-PVC는 후염소화 공정을 통해 사슬의 염소 치환율을 높여 유리전이온도(Tg)와 열변형온도를 상승시킨다.
- 가소제가 없는 경질계(U-PVC/H-PVC·C-PVC)는 크리프 변형이 낮고 장기 치수안정성이 우수하다.
핵심 물성 비교표
| 항목 | U-PVC / H-PVC | C-PVC | 설명 |
|---|---|---|---|
| 염소 함량 | 약 56~57 wt% | 약 63~69 wt% | 염소화 증가로 내열·내화학 향상이다. |
| 유리전이온도(Tg) | 약 80 °C 내외 | 약 100~115 °C | 상온 강성 유지 및 고온 사용한계에 영향이다. |
| 권장 연속 사용온도 | 0~60 °C | 0~90 °C(일부 95 °C) | 연속 내압·내구 기준의 일반적 범위이다. |
| 인화성/자기소화성 | 자기소화성, LOI 높음 | 자기소화성, 상대적으로 더 안정 | 염소계 수지 특성으로 연소 지속성이 낮다. |
| 인장강도(표준 등급) | 고강성 | 동등~약간 높음 | 배합·가공에 따라 변동한다. |
| 선팽창계수 | 약 5×10-5~7×10-5 /K | 유사 범위 | 배관 보상 설계에 중요하다. |
| 열전도율 | 낮음 | 낮음 | 금속 대비 단열성이 좋다. |
| 화학적 내성 | 산·염기·염류에 우수 | 강산·강알칼리·산화성 매체에 유리 | 유기용제류에 대한 저항은 등급별 상이하다. |
| 가공/접합 | 용제접착, 나사, 용융가공 | 전용 용제접착, 나사 | 수지 호환성이 맞는 접착제를 사용한다. |
용도별 적용 구분
- U-PVC/H-PVC: 상수도 배관의 냉수 라인, 배수·통기, 전선관, 창호 프레임, 산업용 덕트 등에 사용한다.
- C-PVC: 온수·급탕, 냉난방 코일 근접 배관, 표백제·산·알칼리 등 공정용 화학배관, 염소계 산화 환경에 사용한다.
- P-PVC: 전선 피복, 호스, 시트, 바닥재 등 유연성이 필요한 용도에 사용한다.
배관 설계의 온도·압력 고려
수지는 온도 상승에 따라 허용응력이 감소하므로 동일한 관경이라도 사용온도에 따른 내압 성능이 달라진다.
- 카탈로그 상의 정격압력(예: 23 °C 기준)을 확인한다.
- 사용온도에 해당하는 디레이팅 계수로 정격압력을 곱하여 허용압력을 산출한다.
- 최대 작동압력(MOP)이 허용압력 이하인지 검증한다.
- 온도 변동이 클 경우 수축·팽창 보상 루프, 슬라이딩 행거, 신축이음 등을 설계한다.
선팽창계수 α를 이용해 열팽창량 ΔL = α·L·ΔT로 산정한다. 예를 들어 U-PVC 배관 길이 20 m, ΔT=30 K, α=6×10-5/K이면 ΔL은 약 36 mm이다. 이러한 팽창을 흡수하도록 지지간격과 보상 루프를 배치해야 한다.
유체마찰 및 수력특성
- 내면 조도가 낮아 초기 유량 손실이 적고 스케일 누적으로 인한 성능 저하가 금속관 대비 완만하다.
- 수격(水擊) 억제를 위해 급폐 밸브 구간의 유속 관리를 권장한다.
- 온도 상승에 따른 탄성률 저하로 변형 민감도가 커지므로 고온·고압 구간에는 C-PVC를 우선 검토한다.
내화학성 요약표
| 화학물질군 | U-PVC/H-PVC | C-PVC | 비고 |
|---|---|---|---|
| 무기산(염산·황산 등) | 우수 | 우수~매우 우수 | 고농도·고온은 C-PVC가 유리하다. |
| 알칼리(수산화나트륨 등) | 우수 | 우수 | 고온 농알칼리에도 안정적이다. |
| 무기염·산화제(차아염소산 등) | 양호 | 우수 | 살균·표백 공정에 C-PVC를 선호한다. |
| 알코올류 | 양호 | 양호 | 고온 고농도는 시험 후 적용한다. |
| 케톤·에스터·방향족 용제 | 비적합~주의 | 주의 | 스트레스 크래킹 가능성이 있다. |
| 윤활유·지방족 탄화수소 | 양호 | 양호 | 장기 팽윤 여부 확인이 필요하다. |
시공 및 접합 방법
- 용제접착: 재질에 맞는 용제접착제를 사용하여 화학적 용융·융착을 유도한다. C-PVC에는 C-PVC 전용 시멘트를 적용한다.
- 프라이머: 표면 에너지와 용융 침투를 높이기 위해 프라이머를 사용하며 지정 시간 후 접합한다.
- 경화·양생: 온도·습도·관경에 따라 최소 양생 시간을 준수한다. 급수·압력시험은 제조사 권장 시간을 따른다.
- 나사·플랜지: 고온·진동 구간에서는 금속 전환 피팅과 플랜지를 사용하여 하중을 분산한다.
품질관리와 검사
- 입고 시 외관, 타원도, 두께, 표면 결함을 검사한다.
- 로트별 라벨과 인증정보를 기록하고 접착제·프라이머의 유효기간을 확인한다.
- 수압시험은 단계적으로 승압하여 누설·이완·이상 음을 확인한다.
- 온도 충격 가능 구간은 보온재·차열판으로 보호한다.
창호·전선관에서의 U-PVC/H-PVC
U-PVC/H-PVC는 경질성과 가공성, 내후성이 균형을 이루어 창호 프레임, 사이딩, 전선관에 널리 사용된다. 자외선 안정제와 충전제 설계를 통해 색상 안정과 충격강도를 확보한다. 창호의 경우 다실 구조와 보강재 삽입으로 휨과 온도 변형을 억제한다. 전선관은 난연성과 절연성을 활용하여 건축·산업 설비의 배선을 보호한다.
급탕·화학배관에서의 C-PVC
C-PVC는 고온 내압 성능과 산화성 매체에 대한 저항성이 좋아 급탕, 표백 공정, 살균 라인 등에 적합하다. 고온 환경에서도 유체 마찰 손실이 낮고 스케일 형성이 적어 장기 운전 효율이 높다. 다만 방향족·케톤계 용제 노출 가능 공정에서는 재질 호환성 검증이 필요하다.
열팽창 보상과 지지 설계
- 지지 간격은 관경·온도·유체 밀도에 따라 설정한다. 온도가 높을수록 지지 간격을 좁힌다.
- 직선 구간은 L자·U자 보상 루프를 설계한다. 구조물 관통부는 슬리브와 슬라이딩 클리어런스를 확보한다.
- 펌프 토출부 등 진동원이 있는 구간은 유연 조인트로 응력을 분산한다.
환경·안전 고려사항
- 연소 시 염화수소(HCl) 가스가 발생할 수 있으므로 화재 안전 설계와 피난 계획을 병행한다.
- 저연·난연 등급 제품을 위험구역에 우선 적용한다.
- 수지·첨가제의 규제 준수 여부와 재활용 코드(3)를 확인한다.
선정 체크리스트
- 설계 유체의 화학성, 농도, 온도, 압력을 정의한다.
- 연속 사용온도 기준으로 C-PVC 또는 U-PVC/H-PVC를 1차 선정한다.
- 접합 방식과 설치 환경(공간, 난이도, 안전)을 검토한다.
- 열팽창 보상과 지지 계획을 반영한다.
- 시험·양생·가동 절차를 시방서로 문서화한다.
현장 적용 사례형 가이드
| 용도 | 권장 등급 | 핵심 근거 | 주의사항 |
|---|---|---|---|
| 사무동 냉수 배관 | U-PVC/H-PVC | 연속 60 °C 이하, 경제성 우수 | 동절기 동결방지와 팽창 보상이다. |
| 급탕 라인(60~80 °C) | C-PVC | 고온 내압 안정성 | 전용 접착제와 양생시간 준수이다. |
| 차아염소산 살균 라인 | C-PVC | 산화 환경 내성 | 농도·온도 변화 기록 관리이다. |
| 배수·통기관 | U-PVC/H-PVC | 부식·스케일 저감 | 소음·진동 완화재 적용이다. |
| 창호 프레임 | U-PVC/H-PVC | 경질·내후성 | 자외선 안정화 등급 선택이다. |
| 용제 취급 공정 | 재질 검토 | 케톤·에스터·방향족 노출 | 시편 시험 후 결정이다. |
자주 혼동되는 명칭 정리
- H-PVC = U-PVC로 이해해도 무방하다.
- CPVC, C-PVC는 같은 의미로 사용된다.
- PVC 파이프 표기에서 색상은 제조사·용도 표식일 뿐 항상 재질 차이를 뜻하지는 않는다.
시공 실수 예방 포인트
- U-PVC 접착제를 C-PVC에 사용하거나 그 반대를 적용하는 실수를 피한다.
- 저온 시공 시 양생시간을 충분히 늘린다. 고온 건조는 잔류 용제를 가속 방출시켜 취약부를 만들 수 있다.
- 금속 배관과 직접 결합 시 열팽창 차이에 따른 응력 집중을 피팅과 루프로 흡수한다.
- 지중 매설은 토압·활하중·침하를 고려한 베딩·피복 두께를 확보한다.
유지관리와 수명 예측
- 정격온도·압력 범위에서 운전하면 장기 내구성이 높다.
- 화학약품 라인은 주기적 외관·누설·색변화·경화 상태를 확인한다.
- 열순환이 잦은 구간은 지지부 이완과 균열을 점검한다.
- 접착부의 백화·균열·누수 흔적을 조기에 보수한다.
사양서 샘플 문구
배관 재질: C-PVC(급탕·산화제 라인), U-PVC(냉수·배수 라인) 설계 온도/압력: 라인별 명기 접합 방식: 재질 전용 용제접착 및 프라이머 지지 간격: 관경·온도별 표준에 따름 시험: 단계 승압 수압시험 및 24시간 정압 확인
의사결정 플로우
- 유체와 온도·압력 범위를 정의한다.
- 화학적 적합성이 부족하면 C-PVC 또는 대체 수지를 검토한다.
- 온도가 60 °C를 넘으면 C-PVC를 우선 검토한다.
- 시공 환경과 접합 공법의 확보성을 확인한다.
- 총 소유비용 관점에서 수명·유지관리·에너지 비용을 평가한다.
FAQ
H-PVC와 U-PVC는 무엇이 다른가
현장에서는 동일한 경질 PVC를 가리키는 용어로 통용한다. 가소제를 쓰지 않은 경질 등급이라는 점이 핵심이다.
C-PVC는 왜 더 높은 온도에서 사용할 수 있나
후염소화로 사슬의 염소 함량이 증가하여 유리전이온도와 열변형온도가 상승하기 때문이다.
용제 취급 공정에도 C-PVC를 쓰면 안전한가
방향족·케톤·에스터계 용제에는 취약할 수 있으므로 반드시 호환성 시험 후 적용한다.
급탕 라인에서 U-PVC를 쓰면 안 되나
60 °C를 지속적으로 넘는 급탕에서는 내압 디레이팅이 커져 수명이 짧아질 수 있으므로 C-PVC를 권장한다.
접착제는 서로 호환되는가
수지 호환성이 달라 호환되지 않는 경우가 많다. U-PVC와 C-PVC는 각각 전용 접착제를 사용한다.
열팽창이 큰데 누수 위험을 어떻게 줄이나
보상 루프, 슬라이딩 행거, 신축이음, 관통부 슬리브 등으로 팽창을 흡수하고 지지 간격을 단축한다.