서울대학교병원에서 37년간 의료진과 환자분들과 동고동락하며 어떻게 하면 좀 더 나은 진료환경에서 회복하고 환자를 돌볼까 고민해 온 고민환 대표가 새로운 도전에 나선다. 바로 스마트빌딩 미래연구소를 설립했다.
고 대표는 서울대 연건동 본원에서 1986년부터 본관 리모델링공사를 맡아 시작했으며 분당서울대병원에는 본관과 신관 신축부터 HIP리모델링, 지석영연구소 오픈과 워킹갤러리, 스카이웍 개통에 이르기까지 다양한 프로젝트를 수행하는 과정에서 새로운 시도를 해왔다. 당시 이루지 못한 꿈과 사명을 실현할 수 있도록 ‘스마트빌딩 미래연구소’를 설립했다. 고대환 대표를 만나 스마트빌딩 미래연구소 비전과 R&D방향에 대해 들어봤다.
■ 비전은 무엇인가
우리 건축설비분야는 그간 건설공사의 한정된 예산의 형편 속에서 고도화된 설비 솔루션 적용이 어려웠다. 분당서울대병원에 최근 결정돼 추진되고 있는 감염병 전문병원 신축공사의 경우 평당 단가가 이전보다 증가되는 등 점차 투자 여력이 개선되고 있다. 또한 에너지가격 상승과 저탄소 요구 환경에 에너지비용 부담 또한 지속적으로 늘어나고 있는 상황이다.
이러한 시대적 흐름에 대응하기 위해 친환경에너지 설비시스템 고도화와 특화된 솔루션이 요구되는 상황으로 전개되고 있다. 이에 따라 연구소는 비용은 줄이고 쾌적성은 향상시키는 K-스마트 HVAC의 미래를 선도하는 연구개발을 통해 새로운 프리미엄급 블루오션시장을 개척하려고 한다.
■ 올해 출시할 솔루션은
기존에 적용되고 있는 지식산업센터 냉난방·환기설비 컨셉은 창문 개폐 자연환기와 FCU 운영이 전부다. 새롭게 적용하고자 하는 K-스마트 환기 솔루션의 컨셉은 특화된 히트파이프 열회수장치를 내장한 전열교환기와 엑티브 X-빔, 트렌치를 설치해 적극적인 환기와 냉난방 쾌적성을 향상시켜 공기질도 개선하고 에너지도 절감하는 방식이다. 또한 건축공간측면에서 보면 바닥 트렌치설치로 외창측 발코니 공간을 업무공간으로 활용할 수 있어 효율적이다.
현재는 독일에서 수입해 사용하고 있지만 우리나라 실정에 맞는 한국형 칠드빔과 트렌치를 개발할 계획이며 칠드빔의 경우 건식타입에 더해 공급되는 7℃ 냉수로 잠열냉방도 가능한 ‘한국형 습식 칠드빔’을 개발해 보급하고자 한다. 특화 개발된 환기솔루션은 대형 빌딩뿐만 아니라 일반주택, 공동주택(아파트)에도 적용이 가능하다.
■ 병원용 공조솔루션도 준비 중인데
기존 실별 공조환기와 FCU 외주부 부하 담당방식에서 각 환자에 따라 개별조절이 가능한 병상별 공조 방식으로 입원환자 만족도를 한 단계 향상시키는 방식이다. 각 병상별 특화된 인덕션 유닛방식의 K-스마트빔을 통해 온도와 풍량을 환자의 질환 상태와 니즈에 따라 선택, 조절할 수 있는 방식이다.
예를 들면 환자별 활동시간대에는 60~100%로, 수면이 필요할 때에는 40%로 풍량이 조절되도록 한다. 이렇게 하면 과하거나 부족한 풍량으로 인한 불편이 개선되고 전체적으로는 공조기 반송동력과 열에너지도 절감되는 방식이다.
클린룸이나 수술실에서 사용될 K-스마트 크린룸 터미널 유닛 솔루션도 준비 중이다. 기존 크린룸 전공기 방식에서 부하분산처리방식으로 적용하면 공조기와 덕트 사이즈가 감소되고 반송동력도 절감된다. 각 존별 실별 요구온도에 신속하게 최적 대응이 가능하다.
독일 트록스에서 권장하는 ‘Air for the People, Water for the Load’는 즉 공기는 사람에게 필요한 만큼만 쓰고 부하는 수방식으로 담당하는 것이 최적화의 첫 걸음이라는 것이다.
■ 또 다른 시스템은
K-스마트 쿨링 솔루션은 한전에서 수요관리전략으로 제공하고 있는 심야전력을 이용한 빙축열 냉방시스템을 적재적소에 활용해 냉난방에너지 비용도 절감하고 냉방이 필요한 곳이면 저렴한 비용으로 어디든지 구석구석에 공급할 수 있다. 병원이나 빌딩 그리고 산업현장의 다양한 니즈의 공간을 쾌적한 공간으로 서비스하는데 있다.
올해는 지역냉난방 의무지역에도 적용가능한 히트펌프타입을 개발해 신재생에너지로 인증받기 위한 절차를 진행하고 있다. 또한 대형선박과 수협에서 사용하면 좋은 해수 슬러리 솔루션도 준비 중이다.
공조기는 사람이 거주하는 공간 또는 생산설비가 있는 실내공간에는 어디에나 공조기가 이용되고 있지만 병원에서 사용해보면 아쉬운 점이 몇 가지 있다. 공조기계실 현장에서 장비를 점검하려면 운전상태나 관리이력을 직접 볼 수 없어 아쉬운 점이 있으며 내부공간을 청결하게 유지관리하기가 어려운 여건이 있는 등 개선니즈가 있다.
이러한 현장에서의 니즈를 반영한 새로운 개념의 k-스마트 프리미엄급 공조기를 만들어 보면 좋겠다고 생각했다. 공조기는 열에너지를 많이 쓰는 장치이므로 히트파이프 열회수 열교환기와 제습코일을 적용하고 존별 실별로 변동되는 요구풍량에 맞춰 변풍량 제어시스템 적용과 AI 스마트 Things, BEMS 개발 적용으로 에너지사용량과 절감량 데이터가 제공된다. 내부면에는 혁신적 항균 마감재 적용으로 청결성과 공기질 향상, 유지보수가 용이하다. 이렇게 해서 쾌적한 공조서비스도 하고 비용도 절감하는 두 마리 토끼를 잡는 솔루션으로 새로운 공조기시장의 미래를 준비해 보고자 한다.
■ K-스마트 펌핑 냉난방 솔루션은
대형빌딩의 경우 냉난방부하는 다양한 부하특성과 실시간 변하는 여러 가지 요인으로 인해 소요되는 부하, 즉 냉난방 공급 유량에 변화를 요구하지만 대부분 냉동기로부터 말단 부하까지 하나의 계통으로 구성, 운영되고 있다. 이러한 전통적인 방식은 정해진 유량을 공급하고 잉여유량은 By Pass 처리하는 방식으로 운전되고 있어 대형건물의 대형펌프들은 반송동력 절감의 기회요인이 상당히 있다. 이러한 아쉬움을 개선하고자 세컨드리 펌핑시스템을 채택해 냉동기와 부하측 냉수계통을 열교환기로 분리, 구성해 운영하는 방식이다.
이렇게 되면 다양한 냉방용냉수 공급온도로 구별하고 부하특성별, 고층·저층, 방위별로 세분화된 조닝으로 구성해 실시간으로 말단 냉난방기기에 최적의 차압만 유지되도록 인버터 펌핑제어운전을 하는 것이다. 냉동기도 변동되는 부하와 직접 상관없이 최고효율의 운전이 실현돼 COP 상승효과가 기대되며 증발기 스케일 생성 및 세관비용도 감소될 것으로 기대하고 있다. 계통도 상에서 보면 세분화된 부하 특성별, 존별 중·소형 인버터펌프와 차압밸브, 유량계를 설치해 실시간 부하추종 최적 차압제어가 가능하다.
■ 향후 추진 계획은
이미 다양한 수준의 솔루션들이 시장에 출시돼 있긴 합지만 현재 사회적 이슈인 AI 수준의 스마트빌딩 BAS에 EMS와 FMS기능을 탑재한 미래 지향적인 스마트한 시스템을 만들어 보고 싶다. 다만 많은 전문기업 전문가들과 협업이 필요한 부분이라고 생각된다. 이미 기존에 개발해 사용 중인 솔루션에 더해 R&D 중인 솔루션도 설명했다. 연도별로 단기, 중·장기 로드맵을 통해 지속 R&D를 추진하겠다.
마지막으로 연구소 활동이 활성화되면 K-스마트 HVAC 아카데미도 운영해 보고자 한다. 시작은 미약하지만 스마트빌딩 미래연구소의 미래 비전에 공감과 관심을 가지고 함께 협업하실 전문가들의 참여를 환영한다.
서울대학교병원에서 37년간 의료진과 환자분들과 동고동락하며 어떻게 하면 좀 더 나은 진료환경에서 회복하고 환자를 돌볼까 고민해 온 고민환 대표가 새로운 도전에 나선다. 바로 스마트빌딩 미래연구소를 설립했다. 
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