건물 내 경제성과 에너지효율을 고려한 기계설비 시공사례를 공유하는 세미나가 개최됐다.

지난 15일 서울 세텍(SETEC)에서 개최된 ‘기계설비 설계 및 시공사례’는 ‘2020 대한민국 기계설비전시회(HVAC Korea 2020)’의 부대행사로 치러졌다.

건물 내 에너지효율화는 친환경건축물인증을 받기 위해 건설사들이 의무적으로 고려해야 할 사항이기에 중요성이 크다.

대한설비공학회 설비건설부문 위원회에서 주최·주관한 이번 세미나는 기계설비 관련기업들이 건물에너지 효율화를 위해 설계부터 시공까지 어떤 방안을 택했는지 경험을 공유하고 대안을 제시하기 위해 기획됐다.

세미나는 △임플란트연구소 설계·시공사례(기태욱 대우건설 대리) △오피스 리모델링 시공사례(박민희 한화건설 과장) △코오롱연구소 시공사례(윤석철 코오롱글로벌 차장) △소방시설 하자 발생유형 분석 및 대책(염요재 한신공영 과장) △공동주택 제로에너지 액티브기술(김홍우 태영건설 차장) 등의 발표로 구성됐다.

기태욱 대우건설 주택건축팀 대리는 임플란트연구소 설계부터 준공까지 고려했던 사항과 시공 사례를 주제로 발표했다.

대우건설은 이번 현장에 최초로 프리콘(Precon)을 수행해 △최초 발주자 사업비 기준 공사비 34% 절감 △공사기간 3.5개월 단축 △7만8,000건 간섭에 대한 대안을 제시하는 등의 결과를 냈다. 프리콘이란 초기 단계부터 시공사가 참여해 △설계 △원가 △공정 △품질 등을 전반적으로 시뮬레이션하는 공법으로 비용·공사기간·위험요소를 낮추고 품질과 생산성을 높이는 방식이다.

 

공사비 절감 방안으로 천장 속 공간이 하나의 환기덕트 역할을 하는 실링리턴(Celing Return) 방식을 택했다. 실링리턴 방식은 덕트 비용이 절감되고 시공성 또한 향상시킬 수 있어 여의도 파크원, 명동 IBK 본사사옥 등에도 적용되고 있다. 

또한 주요협력사를 사전에 선정해 착공준비 기간을 단축하고 BIM(Building Information Modeling)을 활용한 사전 시뮬레이션을 활용해 7만8,000건의 간섭에 대한 대안을 제시했다.  BIM은 건축설계도서 중 최소한 기본도면(평면, 입면, 단면도)을 3D모델에서 추출해 도서를 작성하는 설계방식이다. 

연구실 특수시설 시공단계에서는 동물실험실의 경우 각 실에 맞춰 차압을 설정했다. 수술실은 음압으로 설정, 동물사육실은 양압으로 설정해 수술실에서 나오는 물질들이 외부로 새어나오지 않게 설계했다. 반대로 동물사육실은 양압으로 설계해 외부에서 이물질이 들어가지 않게 설계했다. 전체적으로는 양압을 설정하고 세척실은 음압으로 설정해 복도에서 발생한 이물질들이 세척실을 통해 배출할 수 있게 했다.

기태욱 대리는 “온·습도 조건에 예민한 동물실험실은 중앙공급 열원방식으로 온습도 조건을 맞추기 어려워 설계변경 단계에서 개별 열원방식으로 전기코일을 활용하는 난방과 지역열원온수를 활용하는 난방 2가지를 제시했다”라며 “LCC 분석 결과 4~6년이면 초기 공사비를 완화하는 결과값이 나왔다”고 전했다. 

박민희 한화건설 과장은 오피스리모델링 시장현황과 재실자가 있는 경우에 리모델링 시공경험을 공유했다. 

박민희 과장은 “리모델링은 전체에서 주거 비중이 70%, 비주거 비중이 30%를 차지하고 있다”라며 “오피스리모델링의 경우 임대수익 확보가 가능한 재실리모델링과 재실에 비해 공사기간 단축이 가능한 공실리모델링이 있다”고 말했다.

박민희 과장은 “현재는 코로나로 인해 약간의 차이가 있지만 공실률이 다소 줄어드는 추세”라며 “공실률이 줄어들어 시장이 살아남는다는 것은 신축 또는 리모델링에 오피스가 있기에 가능하고 건축주가 지속적인 리모델링 사업을 할 것으로 판단된다”고 전했다.

한화건설이 추진한 리모델링은 재실 리모델링으로 △재실자의 근무환경을 고려한 공기·소음·실내환경 유지 △냉난방·화장실 등 기존시설 사용 △재실자와 보행자 안전 등을 중심으로 진행했다.

한화건설은 공사의 소음으로 인한 민원발생을 최소화하기 위해 버퍼층을 활용하고 공사가 완료된 층은 위층의 입주자가 순차적으로 아래로 입주하는 방식을 실행했다. 

위생배관 작업은 공사층 위아래 모두 재실자가 설비를 사용하고 있으므로 주말과 야간을 이용했고 공조배관은 하절기에 난방배관, 동절기에 냉방배관 작업을 진행해 재실자의 냉난방에 차질이 없도록 했다. 

입상배관의 경우 새로운 배관을 설치하고 기존의 배관을 철회하는 방식을 택했다. 박민희 과장은 “입상배관교체에서 가장 어려움을 겪었다”라며 “주로 야간과 주말을 이용해 작업했지만 재실자가 주말에도 나오는 경우가 있어 관리자와의 협조가 중요했다”고 강조했다. 

윤석철 코오롱글로벌 차장은 ‘코오롱 One&Only타워’의 독창적인 디자인과 요소기술을 소개했다. 

모포시스(Morphosis)라는 해외 설계사가 참여해 섬유화학제품에 강점을 둔 코오롱의 특색을 살려 건물외관의 패널을 니트조직을 늘였을 때 나타나는 섬유모양으로 형상화했다. GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic)를 소재로 한 패널은 태양의 고도와 입사각을 고려해  여름에는 태양열을 차단하고 겨울에는 열을 유입시켜 냉난방에너지를 절감할 수 있다.

윤석철 차장은 “태양광 발전판을 통해 집적된 전기와 자연복사열, 지열 등을 냉난방 열원으로 사용했다”라며 “미국의 친환경 건축물 인증제도인 리드(LEED) 골드를 습득한 현장”이라고 강조했다.

또한 특색있는 시스템으로 “여름철과 겨울철 외기가 들어와 굴뚝효과가 발생했을 때 상층부로 공기를 배기할 수 있는 순환 패턴을 만들어 주는 게 이 건물의 특색”이라며 “이 외에도 지하 3개의 각 층마다 외벽에 공간을 둬 외부에서 들어오는 공기열을 활용해 여름철 및 겨울철 공조기를 돌릴 수 있게 했다”고 밝혔다. 

윤석철 차장은 “짓는 과정에서는 BIM을 활용해 간섭체크와 골조문제를 해소했다”라며 “다 지어지고 나서는 건물에너지관리시스템인 BEMS를 활용해 에너지효율화에 신경쓰고 있다”고 전했다.

 

염요재 한신공영 과장은 소방시설 하자 발생유형 분석과 대책을 주제로 발표했다. 염요재 과장은 “소방시설의 하자는 단순히 불편함의 차원이 아닌 거주자들을 위험상황에 그대로 노출시킨다”라며 “하자가 발생함에 따라 즉시 보수해 거주자의 안전을 확보함에 있어 공백이 없도록 해야한다”고 강조했다.

소방시설에서 하자 유형은 크게 △겨울철 소방설비의 동파발생으로 인한 시스템 중지 및 누수피해 △기계실 소방펌프 토출측 개폐밸브 설치위치가 높아져 유지관리상 불편이 발생하는 사례 △옥내소화전을 설계도면에 따라 설치했으나 차량의 이동·주차동선이 옥내소화전설비와 간섭이 발생하는 현상 △준비작동식 스프링클러설비의 방호구역과 감지기의 경계구역 불일치로 해당구역의 유수검지장치가 작동되지 않는 사례 △소방 충압펌프가 주기적으로 기동하는데 원인이 불분명한 사례 △덕트가 방화구획을 관통할 경우 덕트와 구조체 사이에 내화충전재를 시공하고 벽체 전후 일정길이까지 차열재를 시공해야 하나 누락되는 사례 △세대 천장 내부에 설치된 스프링클러 배관에서의 누수 등으로 나뉜다. 

이에 대한 각각의 대안으로 △동파예상장소에 방동보온이나 동파방지 발열선 시공 △쓰리원 체크밸브를 선택적으로 사용 및 관리자 발판 마련 △식별테이프 부착 및 차단봉 설치 △스프링클러헤드 증설 및 위치 변경 시 감지기 경계구역 확인 △배관 내 압력저하가 원인 △내화충전재 시공 및 관통부위 전후 차열재 시공 △CPVC 시공기준 준수 및 철저한 수압검사 진행 △시공 전 각 공종의 협의 필수 등이 제시됐다.

김홍우 태영건설 차장은 태영건설에서 진행 중인 고덕 강일 제로에너지하우스에 들어간 액티브기술을 주제로 발표했다. 

김홍우 차장은 “보통 공동주택의 경우 냉방에너지를 제외하고 성능인증을 받지만 이번 프로젝트의 경우 냉방까지 포함해야 했다”라며 “인증기준을 충족시키기 위한 열원으로 지열을 사용하고 냉난방시스템은 냉각코일결합형 환기장치를 사용했다”고 말했다.

냉각코일결합형 환기장치의 경우 기성품이 없는 제품으로 태영건설에서 직접 업체를 찾아 현재 개발이 진행 중이다. 주안점을 두는 부분은 잠열부하가 높은 제로에너지하우스 특성상 제습이 가능해야 되고 공기청정 및 제균기능이 들어가야 한다. 또한 냉방과 환기가 동시에 진행됨에 따라 전열교환기 크기 증가로 인해 생기는 소음 문제를 고려해야 한다.

여름철 냉방부하를 해결하기 위한 방안으로 김홍우 차장은 “단위면적당 70~80W는 있어야 거주자가 생활하는 데 불편함을 느끼지 않을거라 판단했다”라며 “원안에 있던 단위면적당 35W 지열히트펌프에 백업장비 35W와 저온수 2단 냉동기를 추가해 문제를 해결했다”고 밝혔다.