설비공학회 하계학술대회에서 주택용 환기시스템에 대한 흥미로운 논문이 발표됐다. 이정재 동아대 교수는 ‘공동주택 전열교환 환기시스템의 적용현황 및 활성화 방안’을 통해 전열교환기 환기시스템의 설치, 운영 상 문제점과 활성화 방안을 제시했다. 

이정재 교수에 따르면 전열교환 환기시스템이 타 시스템에 비해 에너지절약적이며 효율적이지만 활성화를 가로막고 있는 제도적 제약에 대한 개선이 필요하다.

삶의 질에 대한 국민들의 인식이 고도화되고 황사·미세먼지에 의한 피해가 증가함에 따라 청정한 공기질에 대한 국민들의 관심이 고조되고 있다. 

일반적인 환기는 공기질 측면에서는 가장 효과적인 방법이지만 냉난방된 공기가 외부로 배출되므로 에너지측면에서 낭비된다는 단점이 존재한다. 이러한 환기의 단점을 해결하기 위해 배출되는 실내공기의 열을 유입되는 실외공기로 회수할 수 있는 전열교환 환기시스템이 고안돼 냉난방 에너지손실을 크게 감소시켰다.

현재 적용 중인 환기시스템은 대부분 덕트형으로 천장내부에 일정높이 이상의 공간이 확보돼야 한다. 이러한 공간부족 문제를 해결하고자 종횡비가 높은 장방향의 덕트를 적용하고 있는데 이는 종횡비가 증가할수록 정압의 증가로 인해 풍량이 감소하게 되므로 필요 이상의 대용량 송풍기 적용 및 소음증가를 야기시킨다. 

또한 미세먼지에 대한 국민들의 관심은 증가했으나 공동주택 내에 적용돼있는 환기시스템에 대한 인식은 아직 미흡한 실정이다. 공동주택 내 수많은 거주자들이 환기시스템의 존재를 알지 못하고 있으며 존재여부를 아는 거주자들도 성능의 신뢰성 문제로 사용하지 않고 공기청정기 등을 추가로 구비, 사용하고 있다. 환기시스템을 실제 사용하고 있는 사용자들은 필터 및 열교환소자의 교체방법을 알지 못해 올바른 유지관리가 이뤄지지 못하고 있다.

최근에는 전열교환 환기시스템 외에도 바닥환기시스템, 창문형 환기시스템 등 다양한 형태의 환기시스템이 등장했다. 

이정재 교수는 “바닥환기시스템은 바닥 매립덕트를 통해 프리히팅된 외기를 공급함으로써 열적 쾌적성을 향상시킬 수는 있으나 프리히팅에 소비되는 에너지를 바닥난방을 통해 추가 공급하기 때문에 냉난방 에너지저감을 위한 환기시스템으로 볼 수 없다”라며 “창문형 환기시스템은 설치공간의 제약없이 간편하게 필터의 적용을 통해 신선한 외기도입이 가능한 장점을 가지지만 넓은 면적의 환기시스템 시공부위가 외기와 직접 면하게 되므로 열교현상이 발생할 수 있다”고 말했다. 각 시스템별로 차별화된 장·단점을 가지고 있다는 설명이다. 이어 “전열교환 환기시스템은 이러한 장·단점의 측면에서 완벽하다고는 볼 수 없으나 타 시스템에 비해 에너지절약적이며 효율적인 환기시스템”이라고 말했다.

하지만 전열교환 환기시스템은 타 시스템에 비해 제도적으로 많은 제약을 받고 있다는 지적이다. ‘건강친화형 주택 건설기준’에 따라 전열교환 환기장치의 경우 바이패스 기능 및 결로방지를 위해 프리히터를 설치하도록 하고 있다. 결로의 경우 바닥환기시스템, 창문형 환기시스템에서도 발생 가능하지만 현행 환기관련 제도는 이러한 환기시스템의 문제를 전열교환 환기시스템에 국한시키고 있어 시스템의 활성화에 제약으로 작용하고 있다.

이정재 교수는 “전열교환 환기시스템뿐만 아니라 환기시스템의 활성화를 위해서는 정책 및 제도적으로 실제 시스템을 운영하는 데 있어 효과적일 수 있도록 시스템의 특성을 고려해야 한다”고 강조했다.

성민기 세종대 교수는 ‘공동주택 환기시스템용 에어필터의 규격 비교’ 발표를 통해 국내 에어필터 성능기준의 개선 필요성을 지적했다.

최근 건축물의 설비기준 등에 관한 규칙에서는 100세대 이상에 설치해야 하는 기계환기장치의 에어필터 기준을 비색법 60%에서 80%로, 500세대 이상의 공동주택에 적용되는 건강친화형 주택 건설기준에서는 비색법 90%에서 95%로 강화됐다. 

그러나 이러한 에어필터의 성능기준은 미세먼지저감 효과를 예측하기 어렵고 해외 기준과도 달라 개선이 필요하다는 점을 강조했다.

국내에는 일반 환기시스템용 공기필터의 국가표준으로 KS B6141이 있으며 단체표준으로는 공기청정협회의 KACA-0026-7175가 있다. KS B6141은 일본의 JIS B9908(2001)을 기초로 제정돼 JIS규격과 거의 유사하다. 

필터의 성능에 따라 형식 1~3으로 분류하며 각각 계수법, 비색법 또는 광산란적산법, 중량법에 의해 성능을 계측하도록 돼 있다. 

계수법은 DOP 입자를 사용하도록 돼 있는데 일본의 개정된 JIS B9908(2011)에서는 유해성 논란으로 DOP 대신 PAO 등을 사용하도록 개정됐다. 또한 전기집진기를 포함한 4가지 형식으로 확대됐으며 비색법이 삭제되고 계수법과 질량법만으로 측정하도록 개정됐다. NBS규격의 비색법은 미국의 ASHRAE 52.2(2007)에서도 삭제됐으나 아직 KS규격에는 남아 있어 향후 개정이 필요하다. 

또한 미세먼지의 영향으로 환기시스템에도 클린룸에서 주로 사용되는 HEPA필터와 같은 고성능필터 적용에 관심이 많아지고 있다. 국내의 환기용 고성능필터에 대한 기준은 없으며 공기청정기용 필터의 성능기준인 KS C9325와 클린룸용 필터인 KS B6740이 있다. 해외기준으로는 일본의 클린룸용 필터기준인 JIS B9927, 미국의 IEST-RP-CC001.4, 그리고 유럽의 EN 1822와 ISO 29463이 있다. 

국내의 KS C9325에서 공기청정기용 헤파필터를 0.3μm의 입자를 90% 이상 제거하는 성능을 가진 것으로 제시하고 있으나 IEST-RP-CC001.4에서 제시하는 것과 같이 일반적인 헤파필터의 성능인 99.97%와는 달라 혼란을 줄 수 있다. 클린룸용 필터 규격인 KS B6740은 99.97% 기준을 제시하고 있으나 헤파필터라는 명칭을 사용하지 않고 클린룸용 필터라고만 명시하고 있다. 

ISO 29463에서는 입경을 지정하지 않고 최대투과율을 나타내는 입자(MPPS)에 대한 입자제거율이 99.95% 이상인 필터를 헤파필터(H Class)로 분류하고 있다. 최대투과율은 필터의 성능이나 유속에 따라 다르지만 일반적으로 0.12~0.25μm이다. EN 1822에서도 ISO와 같이 MPPS로 입자제거율을 평가하지만 85% 이상부터 헤파필터(HClass)로 구분하고 있다.

이와 같이 KS규격은 해외규격이 계수법으로 전환되는 추세에 따라가지 못하고 있으며 규격에 따라 다른 성능기준이 제시되고 있는 등 개선이 필요하다. 공기청정협회 등의 단체표준 등에서 해외규격을 바탕으로 필터의 성능기준을 제시하고 있으나 법규에서 인용하고 있는 KS규격의 재검토 및 개선 또한 필요하다.

성민기 교수는 “공동주택 환기용 필터에 대한 관심과 성능향상이 요구되고 있으며 외기도입용 필터의 미세먼지저감 성능분석과 국내·외 추세를 반영한 기준 개선이 필요하다”라며 “이와 함께 아직 관심이 낮은 민감시설을 포함한 다중이용시설의 환기용 필터의 성능기준 수립과 관리로도 이어져야 한다”고 강조했다.