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[설비공학회 하계학술대회] 환기부문위원회

건설사 공기청정·환기 신기술 제시


대한설비공학회 하계학술발표대회 환기부문위원회 특별세션에서는 △IoT 기반 청정환 기술개발(정홍구 현대건설 부장) △실내환경 통합센서를 활용한 공동주택 실내공기질 최적제어 방안(정민호 대림산업 차장) △공동주택의 실내 미세먼지 저감을 위한 기술개발(이은택 삼성물산 부장) △공기청정기능이 있는 각 실 제어 환기시스템(조두호 HDC현대산업개발 과장) 등 발표로 구성됐다.


정홍구 현대건설 부장은 ‘IoT 기반 청정환 기술개발’ 발표에서 열회수환기장치의 내부순환 기능의 고도화를 통해 실내 미세먼지를 저감하는 청정환기시스템의 고도화를 위한 실험결과를 소개했다.


연구에서는 △주방배기성능 검토 △미세먼지 감지기술 △미세먼지 저감 청정환기시스템 성능평가 등이 수행됐다.


공동주택에 기본적으로 설치되는 렌지후드의 경우 조리 시 사용빈도를 확대하거나 자동동작토록 하더라도 조리 시 발생하는 미세먼지의 실내확산이 불가피한 상황이다. 실험결과 1분여만에 주방전체, 인접침실까지 미세입자가 확산됐으며 환기설비와 연동할 경우에도 급배기방식, 급기방식 모두 효과는 크지 않은 것으로 나타났다.


그러나 급배기방식에 비해 급기방식의 경우 확산효과가 저하되는 것이 확인됐다. 렌지후드의 배기풍량이 320CMH, 환기설비 공급풍량이 130CMH임을 감안하면 렌지후도와 환기설비를 연동하고 효과적으로 성능을 발현하려면 적정풍량의 급기설비 설치가 필요한 것으로 나타났다.


또한 실내발생 미세먼지에 효과적으로 대응하기 위해서는 정확한 감지기술 역시 필요하며 이에 따른 적절한 제어기술 확보도 필수적이다. 이에 따라 연구에서는 상용화된 미세먼지 센서에 대한 성능평가를 실시해 감도 및 재현성을 파악하고 청정환기시스템에의 적용성이 검토됐다.


이와 함께 미세먼지 저감 청정환기시스템의 정량적 성능평가 및 제어알고리즘 최적화를 위한 실증연구도 진행됐다. 환기장치는 전욜교환 환기유니트로 H13등급의 헤파필터를 장착하고 있다.


실증에서는 PM10, PM2.5 등 센서를 설치하고 스모그발생기로 1·3·5·7초 단위로 미세먼지를 발생시켜 제거속도를 평가했다. 5초 분사의 경우 23.67㎡의 공간이 1,000㎍/㎥ 농도에 이르렀으며 150CMH 풍량의 환기시스템 가동 시 약 20분 경과 후 미세먼지 농도를 15㎍/㎥ 이하로 낮추는 것으로 나타났다.


이어 정민호 대림산업 차장은 ‘실내환경 통합센서를 활용한 공동주택 실내공기질 최적제어 방안’ 발표를 통해 최근 대림산업에서 진행하는 통합센서 개발현황을 공유했다.


실내환경 통합센서는 실내 공기질에 영향을 미치는 5가지 인자인 온도, 습도, 미세먼지, CO₂, VOCs를 측정토록 개발됐다. 통합센서는 측정된 각 인자를 입주자가 별도로 시스템을 가동하지 않아도 입주자의 활동에 따라 공기청정형 환기시스템과 렌지후드, 공기청정형 에어컨 등이 자동으로 가동돼 쾌적한 실내공기질을 유지한다.


통합센서는 DC전원을 사용해 노이즈 유입 및 오동작이 방지되도록 설계됐으며 실내공기질 상태값(초미세먼지)이 센서 자체에 Indicator형태로 표현돼 세대 내 공기질 상태를 직관적으로 인식할 수 있게 구성됐다.


5종의 센서에서 측정된 농도에 따라 공기청정형 환기시스템과 렌지후드, 공기청정형 에어컨이 자동으로 작동되도록 구성됐다. 특히 공기청정형 환기시스템의 경우 실내외 미세먼지 농도에 따라 기저환기모드(동절기 외기 5℃ 이하 인 경우), 환기모드(실내 이산화탄소 농도가 높은 경우 등), 공기청정모드(실외미세먼지 농도가 높은 경우 등)가 자동으로 선택된다.


또한 월패드 및 스마트폰에서 실내공기질 상태를 확인할 수 있으며 실내공기질 제어인자의 농도가 일정수치 이상일 때 알람기능을 제공해 공기청정형 환기시스템 가동률을 높였다.


‘공동주택의 실내 미세먼지 저감을 위한 기술개발’을 발표한 이은택 삼성물산 부장은 “미세먼지 및 초미세먼지 권장기준을 초과하는 빈도가 늘어남에 따라 공동주택의 실내공기질 개선에 대한 거주자 요구가 증가하고 있다”라며 “이번 발표에서는 공동주택의 실내미세먼지를 ‘좋음’수준으로 달성하기 위해 삼성물산이 적용 중인 미세먼지 저감시스템 기술과 성능검증 결과를 소개한다”고 밝혔다.


삼성물산은 공동주택 단지내 미세먼지 저감수종의 식재를 통해 미세먼지를 저감하며 세대 외부 공용부에는 에어샤워 개념의 클린게이트를 설치해 출입자 의류의 미세먼지를 털어낸다.


세대 내부에는 실내공간을 거실·침실·주방·현관의 3개존으로 구분해 실내공기질을 제어한다. 또한 주방조리 시 발생하는 미세먼지는 주방전용급기 및 렌지후드를 통해 제거하고 실내 잔여 미세먼지는 거실용 시스템 공기청정기를 활용한다.


거주자의 실제 생활패턴을 고려해 적절한 환기와 공기청정이 이뤄지도록 하기 위해 실내미세먼지 오염감지는 ‘홈큐브’를 활용하며 각 시스템은 상황에 따라 IoT와 연계된다.


성능검증 결과 주방전용급기 시 렌지후드의 배기량이 20% 증가하는 것으로 나타났으며 환기설비 단독제어 시 실내미세먼지가 ‘매우나쁨’ 수준에서 ‘좋음’ 달성까지 3시간 소요되는 것으로 나타났지만 환기설비와 공기청정 에어컨을 연동제어할 경우 0.5시간으로 단축되는 것으로 나타났다.


이어 조두호 HDC현대산업개발 과장은 ‘공기청정기능이 있는 각 실 제어 환기시스템’을 주제로 발표했다.


조 과장은 “현재 전열교환기의 환기시스템은 실내공기질과 무관하게 전실에 대해 단순 온·오프제어만을 하고 있어 불필요한 에너지를 소모하고 있다”라며 “그러나 필요한 실만 환기하는 기능을 요청하는 민원이 제기되고 있어 에너지절감 및 각실제어가 가능한 환기시스템 개발의 필요성이 대두되고 있다”라고 밝혔다.


실내환기량 제어시스템은 특허기술로 각 실 자동환기제어가 가능한 전동디퓨저와 쾌적환기제어가 가능한 공기청정 전열교환기로 이뤄져 있다. CO₂, 미세먼지의 기준별 상황에 따라 센서의 불량조건 신호를 바탕으로 작동하게 된다.


전열교환기의 운전모드는 일반, 바이패스, 내부순환, 외기청정 모드가 가능하며 공인시험기관의 시험 결과 냉방시 51.4%, 난방 시 70.6%의 환기효율을 나타냈다. 공기청정 성능에서도 0.3㎛ 미세먼지를 99.63%, 1.0㎛ 미세먼지를 99.96% 거를 수 있는 필터를 탑재했으며 5대 가스 탈취효율도 평균 71.73%로 나타났다.