대한설비공학회 냉난방수배관전문위원회(위원장 민준기)는 10월20일 킨텍스에서 ‘냉난방수배관시스템 설계 최적화 및 Hyd-One 적용사례’를 주제로 학술강연회를 개최했다.
이번 학술강연회는 코로나19 종식과 지구온난화 문제해결의 대안인 탄소중립을 핵심키워드로 선정해 냉난방수배관시스템분야에서 탄소중립에 기여할 수 있는 신기술 및 사례를 소개하기위해 마련됐다.
첫 번째 발표에 나선 민준기 위원장(경희대 교수)은 ‘냉난방수배관시스템 설계최적화 필요성과 기대효과’를 진행했다.
냉난방수배관은 열원을 공급하는 냉동기, 보일러와 열원을 사용하는 공조기, 팬코일유닛을 비롯해 설계 시 부하량에 따른 정확한 유량을 분배, 공급, 유량조절을 하는 시스템이다. 부분부하 운전에 대응해 에너지사용량을 최소화한다고 하지만 조닝별 열원(에너지)공급이 미흡한 상황이다.
이에 따라 계산프로그램에 의한 최적화 설계 필요성이 제기됐으며 냉난방수배관 시스템, 밀폐형 계산프로그램, 소화배관, 개방형 계산프로그램을 하나로 통합하는 Hyd-One(Hydronic & Hydrant Piping System Total Calculation Tool)이 개발됐다.
계산에 의한 배관경 선정, 펌프양정 산출, 부분부하 운전에 적합한 유량조절밸브 선정 등으로 배관공사비 절감 및 반송동력 최소화, 열원장비 운전 최적화로 에너지절감 실현이 가능하며 BIM 의무화에 대비한 BIM 연계형으로 개발됐다.
민준기 위원장은 “냉난방수배관 계산프로그램을 대한설비공학회 냉난방수배관시스템위원회에서 보급한다는 의미로 Hyd-SAREK를 개발한 바 있으며 이어 냉난방수배관, 밀폐형 계산프로그램 및 소화배관, 개방형 계산프로그램 등을 하나로 통합한 Hyd-ONE를 선보였다”고 말했다.
손동열 하나지엔씨 선임연구원은 ‘Hyd-ONE(BIM 기반 통합수배관시스템 설계프로그램) 적용사례’를 통해 BIM 연계 에너지절약형 통합수배관시스템 개발프로그램에 대한 개발내용 및 사례를 소개했다.
최근 국내에서는 냉난방수배관시스템에 대한 중요성을 인식했으나 초보적인 단계에서 벗어나지 못하는 실정이다. 설계-시공-시운전-조정 단계에서 수배관시스템 설계부터 과학적, 기술적 접근이 어렵다. 기존 2D도면을 이용해 수배관 해석을 하는 경우 도면 상 수치를 전용 프로그램에 수동으로 입력해 작업시간이 길어지며 정보가 누락되거나 생략되는 등 정밀성이 떨어질 수 있다는 문제점이 있다.
Hyd-ONE는 냉난방, 소방 수배관시스템에서 정확한 계산을 통해 최적화를 위한 3D기반 BIM과 연계해 보다 편리하고 저렴하며 에너지절약적인 통합 수배관시스템 계산프로그램이다. 배관 내 압력강하, 펌프양정 유량제어밸브의 제어성을 검토 후 장비 간 상호작용과 영향을 정확히 계산해 높은 경제적 효과를 얻을 수 있다.
또한 소화설비 성능달성 및 사용자편의에 부합해 편리하고 쉬운 소방 수리계산은 물론 BIM 연계를 통해 쉬운 모델링이 장점이다. 고가의 외산 프로그램대비 저렴한 가격으로 수배관을 계산할 수 있다.
손동열 선임연구원은 “쉬운 모델링구축 및 최적화된 유량분배, 배관사이즈 및 유량제어밸브 선정, 소화설비 성능달성과 설계-시공-감리 연계가 가능한 플랫폼 구축으로 경제적으로 수배관시스템 계산이 가능하다”라며 “이를 통해 기계설비의 BIM 기술발전과 기계설비시장의 활성화를 기대할 수 있다”고 말했다.
지강서 삼양발브종합메이커 매니저는 ‘수배관 최적화를 위한 스윙앵글체크 밸브 설계’를 발표했다.
냉난방수배관시스템에서는 펌프정지 시 체크기능과 수격의 방지 및 운전 중 유량조절 등을 위해 컨트롤밸브를 사용한다. 설치공간 축소, 배관자재 및 시공비 공기단축 등 비용절감과 유지보수 편의성 등을 개선하기 위해 Lift 앵글타입의 컨트롤 체크밸브가 개발됐으나 유체의 저항이 크고 펌프 동력비가 증가되는 문제가 발생하고 있다. 삼앙발브는 이러한 문제를 해결하기 위해 Swing 앵글타입의 컨트롤 체크밸브를 개발했다.
Swing 앵글타입 컨트롤 체크밸브는 1차측에서 유체가 각이 형성된 디스크 면을 타고 넓은 유로를 따라 흐름으로써 압력손실이 적기 때문에 2차측에서 층류를 이루며 빠져가간다. 낮은 압력손실과 더불어 자연스럽게 흘러 빠져나가기 때문에 유량이 기본형에 비해 상대적으로 높은 것이 특징이다.
지강서 매니저는 “이번 개발제품은 기존대비 최대유량을 향상시키고 펌프선정 폭을 확대시킬 수 있다”라며 “유체의 흐름개선 및 구조적용으로 난류를 감소시키고 바이패스 기능으로 펌프진공을 해소했다”고 말했다.
안성진 하나지엔씨 팀장은 ‘냉난방수배관시스템 기술표준(안)’을 주제로 발표를 진행했다.
HVAC 수배관 엔지니어링은 에너지사용을 최소화하고 쾌적성을 최대화하는 것을 목표로 유량제어(온도조절), 압력제어(압력조절), 수질제어(수질개선) 등을 주요요소로 포함하고 있다.
가장 이상적인 냉난방수배관시스템은 냉온수의 설계온도차를 유지하며 실내온도를 ±0.5℃ 이내로 제어해야 한다. 어떠한 부하조건에서도 냉동기는 고효율로 유지해야 하고 펌프양정이 20~30m 이내로 운전이 되며 깨끗한 순환수 유지 및 수배관 내 정압관리가 이뤄져야 한다.
HVAC시스템 최적화를 위해 제어밸브는 EQM 성능, Authority는 0.5 이상 밸브를 선정해 설계온도차를 유지해야 한다. 제어밸브는 설비자체에서 온도, 유량, 차압을 측정할 수 있고 T&C 및 성능진단에 용이해야 하며 공기와 이물질을 제거해 에너지효율을 높이고 장비수명을 늘려야 한다.
안성진 팀장은 “하나지엔씨가 공급하고 있는 IMI제품은 유량, 차압, 펌프헤드 측정, 문제해결 및 시스템최적화, BMS에 대한 유량 피드백을 갖춘 EQM PIBCV”이라며 “현장측정, 감사, 유지보수, 데이터로깅 및 T&C 방법론을 위한 장비 및 서비스와 함께 사이즈조정, 시스템계산, 최적화, 시뮬레이션 및 T&C를 위한 소프트웨어를 제공하고 있다”고 말했다.
손동열 하나지엔씨 선임연구원은 ‘Hyd-ONE(BIM 기반 통합수배관시스템 설계프로그램) 적용사례’를 통해 BIM 연계 에너지절약형 통합수배관시스템 개발프로그램에 대한 개발내용 및 사례를 소개했다. 
지강서 삼양발브종합메이커 매니저는 ‘수배관 최적화를 위한 스윙앵글체크 밸브 설계’를 발표했다. 
안성진 하나지엔씨 팀장은 ‘냉난방수배관시스템 기술표준(안)’을 주제로 발표를 진행했다. 
목록
