HVAC시장 변화와 에너지문제를 해결할 수 있는 ‘한국형 수배관 설계 프로그램 Hyd-SAREK’ 개발이 임박했다.
지난 2016년 12월 하나지엔씨 주도로 한국에너지기술평가원 지원으로 시작된 ‘건물용 냉난방배관, 순환펌프 및 유량조절밸브 선정을 위한 수배관 해석 프로그램’ 개발과제에는 경희대학교, 삼신설계, 삼양발브종합메이커, 한국건물에너지기술원 등이 참여했다. 연구기간은 2년이었으며 오는 9월까지 개발이 마무리될 예정이다.
프로그램 개발 총괄 업무를 맡은 하나지엔씨는 한국형 수배관 계산 프로그램을 위한 데이터베이스 구축, 2-파이프(외산) 방식 mock-up 개발, 유량 모니터링 시스템 개발, 외산밸브 DB 구축 및 검증을 담당했다.
경희대학교는 수배관 시스템 실측 및 검증을 위한 2-파이프(국산) 방식 mock-up lab 개발을 비롯해 국산 밸브 DB 구축 및 검증 유량 측정시스템을 이용한 2-파이프(국산) mock-up을 검증했다.
건물에너지기술원은 통합개발 프로그램 구성 및 통합 DB 설계를 바탕으로 프로그램 설계 및 데이터 맵핑 명세서 작성, 통합 DB와 S/W 모델링 및 사용자 직관적인 UI 개발을 통한 수배관시스템 계산 프로그램을 개발했다.
삼신설계는 기존 수배관 도서 검토 및 표준도서 작성, 수배관 시스템 최적화 도서 개발을 삼양시스템그룹은 수배관시스템 실측 및 검증을 위한 2-파이프(국산) 방식 mock-up lab 개발, 국산 밸브 DB 구축 및 검증, 유량 측정시스템을 이용한 2-파이프(국산) mock-up 검증을 실시했다.
이를 바탕으로 개발된 ‘한국형 수배관 설계 프로그램’의 완성도를 한층 향상시켜줄 ‘Hyd-SAREK 설명회 및 Hydronic system 기술세미나’가 지난 13일 프리마호텔에서 열렸다.
‘무모한 도전’의 시작?
전세계가 온실가스로 인한 지구온난화가 심각한 환경 재앙을 더 이상 미룰 수 없어 에너지절감, 온실가스 배출 제한, 배출권거래 등을 실현하고 있다. 전세계 에너지의 40%를 빌딩에서 사용하고 있으며 이중 50%를 HVAC(냉난방용)에너지에 사용되고 있다. 이는 에너지 전문가 집단인 기계설비인들은 누구나 잘 알고 있는 사실이다.
현 산업계의 화두인 인더스트리 4.0, ICT기술 접목으로 첨단산업화되고 있다. 유럽은 물론 동남아시아 에너지강국인 싱가포르 등의 기술 동향을 분석해 보면 이미 많은 국가들은 오래전부터 에너지소모의 근본 원원인 냉난방 수배관의 체계적 기술 축적과 함께 전문 소프트웨어 프로그램을 개발, 사용하고 있다.
총괄주관을 맡은 박동일 하나지엔씨 대표는 “에너지강국은 가장 효율적인 설계 및 시뮬레이션을 통한 에너지 최적화를 실현하고 있으며 이를 통해 빌딩에너지를 30%까지 절감하고 있다”라며 “이를 좀 더 입증하기 위해 수배관 설계 프로그램을 활용한 기축 해외 건물을 방문해 확인해본 결과 놀라운 사실을 알게 됐다”고 밝혔다.
이를 계기로 냉난방 수배관의 체계적 이론 정립과 Hydronic 엔지니어링 교육, 해외 선진기술을 확보하기 위해 여러 가지 방법을 모색하던 중 ICT의 핵심기술인 빅데이터, 하드웨어, IoT기술을 활용한 계측기기 등은 많으나 현재 국내 기업의 기술력으로 가장 손쉽게 접근할 수 있는 소프트웨어가 부재한 것을 확인했다.
당시 글로벌 전문기업들이 수십년간 축적해 개발한 수배관 설계 프로그램을 개발하겠다는 목표에서 보듯 ‘무모한 도전’으로 보였지만 ‘한국형 설계 프로그램’ 개발이 눈앞으로 다가왔다.
박 대표는 “사실 현재 기계설비분야 설계에서 사용 중인 방법은 다들 잘 알고 있기 때문에 다른 설명이 필요없으며 다만 한국이 세계 IT분야의 강국임을 확신하고 우리도 할 수 있다는 신념으로 시작했다”라며 “처음 시작할 당시 ‘작은 중소기업이 전문가도 아닌데’라고 생각을 했을 것이며 어느 누구도 별 관심이 없었고 ‘설마 가능하겠느냐’라는 반응으로 일관했지만 개발성과를 알리는 설명회를 개최하게 됐다”고 감회를 밝혔다.
기계설비 에너지절약계획서를 만들 당시 전문가들의 의견을 충분히 반영해 법제화됐을 것이다. 하지만 에너지절약계획서 양식을 면밀히 검토해 보면 △열생산 △열수송 △열사용 △BEMS △각종 보온 △단열 기자재 등으로 편성돼 고효율과 에너지절약 극대화를 꾀하고 있다.
박 대표는 “하지만 불행하게도 이들 부분을 연결해 가장 효율을 극대화할 수 있는 키(Key)가 보이질 않는다”라며 “아직 국내의 경우 공기(Air)부분과 장비(기계설비)부분은 충분히 인식돼 응용되고 있으나 냉난방 수배관에 대한 기술적 이해도와 응용능력이 미흡함으로써 기존 방식으로 사용해도 문제만 없으면 된다는 논리가 팽배하다”고 한국형 설계 프로그램 부재원인을 설명했다.
기존 해외 프로그램과 차별화
‘한국형 수배관 설계 프로그램 Hyd-SAREK’은 기존 해외 사용 프로그램과 편리성, 확장성에서 차별화한다는 목표를 두고 개발됐다.
기존 프로그램의 경우 일일이 사용자가 모든 데이터를 입력해 수배관 구조를 모델링한 후 계산되는 방식이다보니 사용에 불편한 점이 많았다. 사용자 편의성을 위해 AutoCAD 도면에서 배관 길이 등의 데이터를 CSV형식으로 저장하고 Hyd-SAREK에서 해당 데이터를 통해 계산하는 방식으로 사용자의 입력을 최소화해 편리성을 높였다.
확장성도 눈에 띈다. 민준기 경희대 교수는 “개발 당시 IMI와 삼양발브종합메이커의 데이터로 개발됐지만 향후에는 다른 밸브업체와 협의를 통해 밸브선정 데이터를 업데이트해 다양한 업체의 밸브를 선정할 수 있도록 할 예정”이라고 밝혔다.
다시 말해 기존 프로그램이 자사 제품(밸브) 위주의 설계 프로그램이라면 Hyd-SAREK은 국내에 유통되는 모든 밸브를 한 프로그램에서 선정할 수 있도록 한 것이 가장 큰 특징일 것이다.
민 교수는 “기존의 프로그램은 사용자가 계층구조로 구성해 계산에 필요한 정보를 입력하는 방식”이라며 “이에 따라 새로 개발된 Hyd-SAREK은 CAD Added-on 방식으로 구성돼 배관경 등의 정보를 쉽게 입력한 후 엑셀 CSV 파일로 전환해 계산하는 방식으로 사용자가 쉽게 입력토록 했다”라며 “또한 엑셀 CSV 양식으로 입력값을 바로 작성해 계산프로그램에서 적용할 수 있다”고 설명했다.
민 교수는 이어 “설계사나 시공사가 기존 프로그램 사용을 꺼리는 이유는 특정업체만 밸브만 선정된다는 부정적인 시각을 해소해 객관적인 밸브 선정이 가능토록 자체 개발된 최적화 알고리즘으로 추후 밸브업체별 밸브 DB 추가할 예정”이라며 “추후 BIM 호환 방식과 소방 수력 계산기능을 추가해 프로그램에 대한 가성비를 높이겠다”고 강조했다.
프로그램 론칭 및 향후 일정은
냉난방 수배관 계산프로그램 보급은 대한설비공학회(SAREK)에서 단독으로 진행된다. 이에 따라 프로그램 네이밍도 Hyd-SAREK으로 냉난방 수배관시스템의 영문의미인 Hydronic의 Hyd와 대한설비공학회에서 보급한다는 의미로 Hyd-SAREK으로 명명됐다. 8~9월 중 정식 론칭이 계획돼 있다.
Hyd-SAREK 기본교육으로 하루 8시간씩 2일 일정의 교육프로그램을 개발중이며 출시된 이후 하반기에는 대한설비공학회(회장 홍희기) 및 한국설비설계협회(회장 조춘식)에서 진행된다.
또한 서울과학기술대학교 및 부산대학교 부설인 에너지기술인력양성센터를 통해 교육이 진행된다. 프로그램 업그레이드는 프로그램 활성화 측면에서 BIM 적용 및 소방 수력 계산 기능이 포함될 예정이며 비용이 제법 드는 만큼 추가 연구과제를 통해 진행될 것으로 예상된다.
전세계가 온실가스로 인한 지구온난화가 심각한 환경 재앙을 더 이상 미룰 수 없어 에너지절감, 온실가스 배출 제한, 배출권거래 등을 실현하고 있다. 전세계 에너지의 40%를 빌딩에서 사용하고 있으며 이중 50%를 HVAC(냉난방용)에너지에 사용되고 있다. 이는 에너지 전문가 집단인 기계설비인들은 누구나 잘 알고 있는 사실이다.
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