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필터장착 기계환기 ‘기준미달’ 우려

필터등급별 성능기준·지표 개발연구 필요

대한설비공학회 동계학술대회에서는 최근 미세먼지 이슈에 따라 공기정화장치로 관심받고 있는 열회수형 환기장치에 대한 연구결과도 다수 발표됐다. 열회수형 환기장치는 실내의 열을 회수함으로써 에너지효율을 높이면서도 CO₂, VOC, 라돈 등 실내 유해물질을 제거하고 고성능 필터를 적용해 실내공기질을 높일 잠재력이 큰 기기다.

소비자들은 실외의 공기질이 열악해지자 실내공기질에 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 환기장치에 헤파필터 등 고성능 필터를 장착해 환기와 공기청정을 모두 해결하려는 요구가 크다. 그러나 열회수형 환기장치에 필터를 장착할 경우 성능이 저하돼 제품기준에 미달하게 되지만 이에 대한 시험방법이나 기준이 없는 실정이다.

KCL, "기계환기 필터적용 시 ‘기준미달’"
정용대 한국건설생활환경시험연구원(KCL) 박사는 ‘열회수형환기장치의 필터 압력손실 변화에 따른 에너지성능 분석’발표를 통해 필터가 장착되지 않은 채 시행하는 열회수형 환기장치의 시험방식에 문제점을 제기하면서 필터 적용 시 변화하는 각종 성능지표에 대한 기준마련이 필요하다고 주장했다.

정 박사는 “현재 열회수형 환기장치의 국가표준인 KS B 6879에서는 필터의 장착기준 및 필터를 장착한 환기장치성능을 별도로 언급하고 있지 않다”라며 “현 상황에서는 KS B 6879 인증을 받은 열회수형 환기장치 제품에 KS B 6141(환기용 공기필터유닛) 인증을 받은 필터를 부착하더라도 필터의 장착에 따른 영향으로 인한 환기장치 제품의 성능저하와 누기에 따른 필터제품의 성능저하 정도를 정량적으로 판단하기 어려운 실정”이라고 밝혔다.

열회수형 환기장치에 고성능 필터가 장착될 경우 압력손실에 의해 정격풍량이 감소하고 배기측의 풍량과 풍량비가 달라지게 된다. 다수의 현장에서 소비자들의 요구로 헤파필터 등 고성능 필터가 적용되고 있지만 시험 시에는 프리필터만 적용한 채로 시험하게 되므로 제품스펙과 실제 운영상 성능이 달라지게 된다.

현재 시험법에서는 이러한 풍량의 허용오차를 10% 내외로 규정하고 있어 풍량밸런스 및 정격풍량 도달을 위해서는 급기팬의 출력을 향상시켜야 한다. 이는 팬동력 상승으로 이어지고 소비전력 및 에너지계수에 영향을 미치게 되며 소음역시 증가하게 된다.

이에 따라 열회수형 환기장치의 오염물질 제거성능 및 필터의 설치에 관한 기준을 삽입하기 위해서는 기존 시험항목에 대한 영향을 검토하는 작업이 선행돼야 한다.

KCL은 ISO 11155(도로 차량 승객실용 공기필터), DIN 71460(차량용 에어필터)의 시험 장비인 ‘캐빈 에어필터’ 성능평가 장비를 이용해 225×220×25mm 크기의 필터시료를 150CMH 조건에서 측정했을 때 압력손실을 측정했다.

시험대상인 환기장치 정격풍량은 153CMH로 측정됐으며 누설률 7.21%, 급배기 풍량비 2.5% 측정돼 모든 결과값이 기준조건을 만족하고 있었다. 그러나 필터를 장착해 재측정한 결과 정격풍량은 125CMH로 18% 감소, 누설률은 10.51%로 3.3% 증가, 급배기 풍량비 –18%로 나타났다. 이는 기준조건인 정격풍량 135CMH, 누설률 10% 이하, 급배기 풍량비 ±10% 이내에 모두 만족하지 못하는 결과다.

정 박사는 “향후 열회수형 환기장치가 다양한 건물군에 공기정화장치로 활용될 수 있도록 보다 신뢰성 있는 에너지성능분석을 목적으로 다양한 제품 및 조건에서 반복시험을 진행할 예정”이라고 밝혔다.




부산대, "필터성능 향상될수록 환기성능 저하"
안영철 부산대 교수는 ‘필터 등급에 따른 열회수형 환기장치의 성능변화에 관한 연구’ 발표를 통해 높은 등급의 필터를 적용할수록 열회수형 환기장치의 성능이 저하되는 문제를 제기했다.

안 교수는 “한국의 열회수형 환기장치시장에서는 프리필터만 사용하는 제품의 비율이 높으며 초미세먼지를 걸러낼 수 있는 헤파필터를 적용했을 때의 환기장치 성능기준은 없는 실정”이라며 “이번 연구는 프리필터만 적용했을 경우와 H11, H12, H13등급 헤파필터를 적용했을 경우 열회수형 환기장치의 전체 열교환효율, 누기율, 유효열교환효율, 전력소비, 에너지계수, 분진청정화능력을 측정해 성능을 비교하기 위해 실시됐다”고 밝혔다.

성능시험방법은 전열교환효율, 누기율, 소비전력, 에너지계수의 경우 KS B 6879를 기준으로 측정했으며 분진청정화 성능시험은 한국공기청정협회 CA인증(SPS-KACA002-132)을 기준을 사용했다.

시험측정 결과 풍량은 프리필터·H11·H12·H13이 각각 100CMH, 87CMH, 77CMH, 65CMH로 나타났다. 이에 비해 소비전력은 42W, 44W, 45W, 50W로 증가했다. 특징적인 점은 에너지계수는 높은 등급의 필터를 적용할수록 낮아졌지만 전열교환효율은 높아지는 것으로 나타났다.

이에 대해 안 교수는 “정압에 따라 풍량이 작아지면서 열교환하는 시간이 증가해 전열교환효율이 높아지는 것으로 측정됐지만 이는 전체 공간의 밸런싱 차원에서 보면 열교환 효율이 높아졌다고 보기 어려우므로 이를 현실적으로 고려할 수 있는 새로운 기준이 필요하다”라며 “필터성능에 따른 열회수형 환기장치의 성능기준을 전반적으로 정립할 필요가 있다”고 밝혔다.