복합밸브, 즉 PICV(Pressure Inde-pendent Control Valve)는 에너지효율화를 가장 손쉽게 달성할 수 있는 설비다.
건축물 에너지소비량의 상당부분을 차지하고 있는 냉난방 및 급탕부문은 수배관시스템에 의해 제어되는데 PICV는 이 시스템에서 유체분배라는 핵심역할을 담당한다.
하나의 아이템 교체로 수배관시스템의 최적화에 기여함으로써 상당한 에너지절감을 달성할 수 있기 때문에 최근 밸브시장에서 기존 자동제어밸브를 역전하는 등 전망도 밝다.
대한설비공학회 냉난방수배관시스템위원회의 위원장을 맡고 있는 민준기 경희대학교 건축공학과 교수를 만나 PICV의 성능과 시장전망을 들었다.
■ PICV 개념은
일반적인 냉난방수배관시스템에 대한 제어방식은 정유량밸브와 2-way 밸브가 하나의 세트로 구성된다.
정유량밸브는 공조 존별 부하량 최대치만큼 유량을 공급받을 수 있도록 하는 장비이며 2-way 밸브는 on-off를 제어한다.
그런데 공조 존별 최대부하일 경우에는 문제가 없지만 부분부하 시에는 배관내의 차압이 발생하는데 기존 정유량밸브와 2-way밸브에서는 이와 같이 요구부하량을 초과하는 유량이 공급되면 에너지손실이 발생한다.
반면 PICV는 공조 존별 요구하는 부하량을 공급할 수 있고 비례제어할 수 있으며 부분부하 시에는 배관내의 차압 또한 자동조절이 가능해 에너지손실을 줄이고 열원장비의 과운전을 방지함으로써 에너지절감에 기여할 수 있다.
■ 에너지절감 효과는
지난 2015년에 에너지경제연구원에서 발간된 건물 에너지소비 상설표본조사 연구(2차연도) 자료에 따르면 2014년 기준 상업·공공부분 에너지소비량을 2,064만TOE/yr로 분석하고 있다.
건물 냉난방수배관시스템 비중은 이 수치의 17.4%로 이를 에너지소비량에 대입하면 359만1,360TOE/yr로 추정할 수 있다.
이를 토대로 건물에너지소비량의 50%를 냉난방이 차지한다고 가정했을 때 초기 수배관시스템 구성 시 PICV를 선정하다면 그중 10% 이상 에너지절감이 가능하다.
즉 전체적으로 총 건물에너지소비량의 최대 5% 절감이 가능하다는 것으로 PICV라는 단일 아이템을 도입함으로써 연간 에너지소비량 17만9,568TOE/yr를 절감할 수 있다.
■ 시장역전 원동력은
PICV는 기본적으로 기술적 우위에 따라 자동제어밸브보다 시장진출이 늦었음에도 시장규모가 역전됐다고 분석된다.
기존의 냉난방수배관의 부하량을 조절하는 제어밸브는 자동제어업체가 기계설비설계사에서 제공하는 공조 존별 부하량에 따라 해당업체의 자체 밸브선정 프로그램을 통해 제품을 선정하고 자동제어평면도의 밸브일람표에 반영함으로써 공급된다.
그런데 이러한 방식은 공조 존별로 한정해 밸브를 선정하기 때문에 냉난방수배관시스템 특성상 부분부하 운전 시 전체 배관내의 차압 발생에 따른 대응이 어렵다.
반면 밸브제조 전문업체에서는 이러한 문제점을 인식하고 부분부하 시 배관내의 차압 발생에 따른 대응조절이 가능하도록 PICV를 개발해 보급하고 있다.
또한 이러한 냉난방수배관에 대한 특성에 대한 기술교육도 강화하고 있어 PICV에 대한 이해도를 높이면서 시장을 더욱 확장하는 추세다.
■ 향후 시장전망은
시장규모와 각 업체별 점유율에 대해서는 구체적 수치를 말할 수 없지만 중규모 이상의 업무 및 상업시설의 경우 PICV를 검토하고 타당성 여부에 따라 적용하고 있다. 달리 말해 장비 및 자재 선정 검토서에 PICV에 대한 선정검토를 별도로 한다는 것이다.
이는 과거와 많이 달라진 양상이다. 그만큼 PICV의 중요성이 반영된 것으로 결과적으로 국내 시장은 현재보다도 확장될 전망이다.
그러나 복합밸브산업은 이제 시작이라는 판단이다. 현 수준에서 한 단계 발전하고자 한다면 냉난방수배관시스템에 대한 기술적인 교육과 냉난방수배관 계산프로그램에 의한 복합밸브 선정이 필요하다.
■ PICV가 미래를 대비하기 위해서는
PICV의 미래모습은 건물에너지절감 필수 요소가 될 아이템으로 거듭날 것이라고 확신한다.
그러나 현재 PICV 선정이 외산 특정사의 계산프로그램에 의해 선정되거나 자체적인 수계산식으로 선정되는 실정이어서 대외적으로 인정받기 어려운 점이 한계다.
따라서 PICV산업이 발전하기 위해서는 공인기관 또는 학회 등에서 냉난방수배관 계산프로그램을 보급하고 업계에서 이를 활용해야 한다.
냉난방수배관 계산프로그램을 활용해 경험과 관습이 아닌 정확한 데이터에 근거해 PICV를 비롯해 배관경 및 순환펌프양정 선정이 이뤄져야 수배관시스템의 최적화가 가능하다.
현재 한국에너지기술평가원 과제사업으로 냉난방수배관시스템 계산 프로그램(Hyd-SAREK)을 개발하고 있으며 2018년 하반기에 설비공학회 냉난방수배관시스템위원회를 통해 보급 및 교육할 예정이다.
또한 최근 이슈가 되고 있는 4차 산업혁명과 더불어 PICV와 ICT의 결합으로 건물에너지절감의 전략요소로써 자리매김해야 한다.
이를 위해 밸브제조 전문업체에서는 PICV에 대한 정확한 사양에 의한 지속적인 기술개발이 필요할 전망이다.
특히 현재 냉난방수배관시스템 관련 제도가 부재한 상황이어서 이에 대한 대책도 필요하다. PICV 확산을 위한 정책반영이 이뤄져야 하는데 관련 표준 설계지침서와 표준 시방서개발이 시급하다.
이와 함께 PICV 및 배관경, 펌프순환양정 선정시 공신력 있고 검증이 가능한 냉난방수배관 계산프로그램으로 선정될 수 있도록 △에너지절약계획서(EPI) 기계설비분야 △녹색건축물인증 △건물에너지효율등급제 등에 가점을 부여하는 것도 대안이 될 수 있다.
이와 같이 정부, 업계, 학계가 냉난방수배관시스템에 대한 정확한 기술적인 이해를 바탕으로 각 주체별 제도·기술·이론을 발전시키기 위한 활동을 지속적으로 펼쳐나간다면 PICV 시장 및 보급확산에 이바지 할 것으로 판단된다.
복합밸브, 즉 PICV(Pressure Inde-pendent Control Valve)는 에너지효율화를 가장 손쉽게 달성할 수 있는 설비다.
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