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[설비공학회 하계학술대회] 공조부문위원회

건축물 공조시스템 신기술·개선방안 제시

6월19~20일까지 용평리조트에서 개최된 대한설비공학회 하계학술발표대회 공조부문위원회 특별세션에서는 △RTS-Sarek 신버전(V 6.0)소개(김강산 에이티앤비 이사) △사무공간의 실내공기질 개선을 위한 녹색건축인증제도 실내환경 항목 분석(이여경 서울과기대) △대공간 복사 냉난방 시스템과 저 엑서지 활용(장규엽 에코에너다임 부장) △데이터센터 에너지진단을 통한 개선방안 도출 및 효과에 관한 연구(이병두 현대건설 차장) △태양광 발전 제조공장 신축공사 사례발표(최영범 한화건설) 등 주제발표가 진행됐다.

김강산 에이티앤비 이사는 ‘RTS-SAREK 신버전(V 6.0)’을 발표하며 윈도우 환경에서 독립적으로 구동될 수 있는 RTS-SAREK(V 6.0)을 소개했다.

설비공학회 공조부하계산표준화위원회에서 개발한 피크부하 계산프로그램인 RTS-SAREK은 마이크로소프트의 엑셀(MS-Excel)을 베이스로 동작하는 관계로 독립적 실행이 되지 않고 엑셀을 기반으로 동작할 수밖에 없었다. 이에 따라 엑셀의 보안 업데이트나 매크로(Macro) 변동이 발생할 경우에는 프로그램의 수정이 불가피했다. 특히 마이크로소프트의 보안정책에 따라 내부 매크로의 실행 문제, 엑셀 버전에 따른 출력물 오차 등 다양한 문제가 발생해 사용자 불편이 많았다.

RTS-SAREK 6.0버전은 윈도우 10 이상에서 구동이 가능하고 MS Report Viewer로 출력할 수 있다. 윈도우 바탕화면에서 아이콘을 클릭해 실행할 수 있으며 기존 스탠드어론(USB 락) 방식뿐 아니라 인터넷을 통해 로그인으로 프로그램을 구동할 수 있도록 개선됐다.

원격 클라우드에 백업할 수 있는 기능을 추가해 언제, 어디서든 저장·열람이 가능하며 독립된 출력물 시트를 생성하고 필요한 포맷(엑셀, PDF, 워드)으로 출력할 수 있도록 개선됐다. 

김강산 이사는 “기존 사용자 인터페이스를 유지하면서 사용의 편의와 요구사항을 반영했으며 주요 업데이트 내용은 직관적 사용자 인터페이스, 툴팁 도움말, 클라우드 업로드 및 다운로드, 독립 출력물 시트 및 다양한 포맷 지원 등”이라며 “향후 냉난방부하계산을 수행하는 데 있어 보다 빠르고 사용하기 편한 소프트웨어가 될 것”이라고 강조했다.

이여경 서울과기대 학생은 ‘사무공간의 실내공기질 개선을 위한 녹색건축인증제도 실내환경 항목분석’을 발표했다.

최근 미세먼지가 국가적 주요환경 문제로 다뤄지고 있다. 특히 사무공간은 주거용 공간만큼 재실시간의 빈도가 높아지고 있어 사무공간의 실내공기질 개선이 요구되고 있다.

실제 사무공간에 근무하고 있는 재실자에 대한 실내공기질 인식관련 설문조사 및 녹색건축인증 실내환경분야 세부항목을 비교·분석을 통해 실질적인 실내공기질 향상을 위한 사무공간의 효과적인 환기장치 적용 및 실내공기질 향상 등에 대한 방안을 연구했다.

또한 녹색건축인증 실내환경분야 세부항목 개선 및 녹색건축인증 취득 시 실내환경분야에 대한 가중치 향상을 통해 적용비중을 확대시켜 건축물을 사용하는 재실자의 건강 및 쾌적성이 향상될 수 있도록 하는 녹색건축인증 제도개선의 필요성을 점검했다.

보험연구원에서 분석한 연구결과에 따르면 국내 PM2.5 영향으로 인한 2015년 조기사망률이 OECD 평균 사망률보다 약 1.23배 높은 것으로 나타났다. 또한 WHO 비감염성질환(NCDS)에 의한 사망자수를 비교한 결과 실내·외 공기오염으로 인한 사망자 수가 흡연으로 인한 사망자 수와 비슷한 것으로 나타났으며 실내 공기오염이 실외 공기오염으로 인한 사망률과 매우 유사하게 나타났다.

각기 다른 사무공간에서 근무하고 있는 근로자 38명을 대상으로 현재 국내 실내공기질에 대한 생각과 사무공간의 실내공기질 개선을 위해 최우선으로 개선돼야 할 부분에 대해 설문조사를 진행했다.

설문조사 결과 사무공간은 주거용 공간과 같이 높은 사용시간을 차지하고 있지만 자가건물이 아니며 직장이라는 공간 특성 상 공기정화 설비 등 실내공기질 개선을 위한 기기장비 설치의 요청이 어려웠다. 또한 환기의 필요성을 인식하고 있지만 실질적으로 창을 개폐해 환기를 직접적으로 실행하는 비율은 매우 낮은 것으로 나타났다.

이여경 학생은 “이에 따라 국내 미세먼지 농도증가를 고려해 실내환경 항목의 실질적 방안마련이 필요하며 환기필터에 대한 기준제시, 기타 실내공기질 개선 설비설치 등의 항목이 추가적으로 제시돼야 한다”라며 “또한 녹색건축인증 실내환경분야의 총점 및 가중치를 현재보다 증가시켜 실내환경분야에 대한 항목적용을 확대하고 재실자의 건강 및 쾌적성 향상을 위한 제도개선이 필요하다”고 강조했다.

장규엽 에코에너다임 부장은 ‘대공간 복사냉난방시스템과 저 엑서지 활용’ 발표를 통해 친환경 건축물과 엑서지의 중요성, 이를 통한 대공간 냉난방에서의 저 엑서지 시스템 활용에 대해 설명했다.

최근 온실가스 저감이 전 세계의 화두가 되고 있다. 특히 건축물은 전 세계 에너지사용량의 45% 이상을 차지하고 있어 건설과 운영에 다방면으로 이산화탄소 절감방안을 고려하고 있다. 이에 따라 냉난방, 조명, 환기 등 건축물에서 실질적으로 사용되는 에너지에 대한 절감방안을 고민할 필요가 있다.

비가역과정의 에너지를 최대한 0의 기준과 가깝게 사용할 수 있도록 사용량을 정하는 것을 엑서지라고 하며 낮은 온도의 에너지를 최대 사용하고자 하는 것을 저엑서지 시스템이라고 한다.

고가의 에너지원은 빌딩시스템에 실질적으로 요구되는 품질과 공급품질을 일치시키는 엑서지 분석의 개념을 이용해 보다 더 효과적으로 활용될 수 있다.

일상적인 에너지사용에 있어 비가역과적을 최소화할 수 있도록 시스템을 구성해 에너지절감을 해야 하지만 냉난방공조시스템 중 비가역성이 가장 많이 소모되는 곳이 대공간이다.

기존의 공조방식을 탈피해 복사냉난방 시스템을 적용, 에너지절감과 온도 불균형의 시스템을 개선하려는 현장이 있다.

롯데월드타워의 경우 초기투자비와 에너지절감, 공간활용도 등이 고려돼 복사냉난방시스템을 적용, 현재 매우 유용하게 사용되고 있는 현장이다. 서울시청사 역시 로비층이 약 16미터 이상의 층고를 갖고 있으며 일사부하에 취약한 전면 유리의 형태이지만 복사냉난방시스템과 병행해 원할히 사용되고 있다.

장규엽 부장은 “지금까지 1차측 에너지생성에 있어 최소의 파워로 최대의 에너지를 생성하는데에 목적을 두었지만 에너지의 최대 활용도에 목적을 둔 저엑서지 시스템을 기억해야 한다”라며 “많은 비가역성이 소모되는 대공간에 복사냉난방시스템을 활용, 저 엑서지 시스템을 구성한다면 적은 에너지로 최대 효율적인 효과를 얻을 수 있다”고 설명했다.

이병두 현대건설 차장은 ‘데이터센터 에너지진단을 통한 개선방안 도출 및 효과에 관한 연구’를 통해 데이터센터에 빙축열시스템을 적용한 Peak-cut, 외기냉방, 냉수펌프 운전개선, 냉동기응축기 살수시스템 개선, 서버실 온도 및 기류 불균형 개선안을 설명했다.

인터넷과 통신기기의 증가, 클라우드의 확대로 인해 데이터센터는 전 세계적으로 증가하는 추세다. 전기를 먹어치우는 공룡이라는 오명 때문에 에너지절감을 위해 설치 위치부터 냉방에너지를 절감하기 위한 많은 기술이 접목되고 있다. 이와 함께 건물운영에 있어 새로운 기술을 검토하고 적용하는 노력을 아끼지 않고 있는 실정이다.

이번 연구를 위해 국내 운영 중인 데이터센터 한 곳을 선정해 2014~2016년 에너지요금 고지서를 통한 에너지 사용현황을 파악하고 냉방을 위한 기계설비, 전기설비 및 데이터센터 내부 온도분포 등의 검토를 위한 에너지진단을 실시했다. 

에너지진단은 설계적인 측면, 운영개선 측면, 시스템 개선 측면에서 조사했다.  2014~2016년 3년 평균 PUE는 1.82로 GDC(Green Data Center) 인증 데이터센터 평균치(1.67)보다 약 10% 높게 나타났다. 전력소비 비율은 서버 55%, 공조 35%, 건물 및 기타 10%이며 GDC인증사대비 공조부문의 사용비율이 상대적으로 높게 나타났다.

GDC 인증 데이터센터의 평균 PUE 수준의 전력사용 달성을 위해 공조전력 사용비율을 30% 이하 수준으로 관리가 필요하다고 판단했으며 이를 위해 개선이 필요한 13개의 아이템을 도출했다.

이병두 차장은 “실행 가능한 주요 개선안으로는 외기냉방 시스템을 도입으로 해당 현장은 현재 사용중인 환기용 급기덕트, 배기덕트를 그대로 이용하면서 별도 외조기만 구성하면 외기 냉방이 가능하다고 판단되며 이를 통해 에너지절감이 연간 7,000만원 정도 가능하다”라며 “그 외에도 냉수펌프 운전개선, 냉동기응축기 살수시스템 개선, 마지막으로 서버실 온도 및 기류 불균형 개선 등이 있다”고 설명했다.