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MTES, “복사냉방으로 쾌적·ZE 도전”

성남 운중동 PH, Aermec 쁘란코 TABS 적용

구체축열시스템(TABS: Thermally activated building system)이 에너지를 절감하고 쾌적성을 증대시킬 수 있는 미래 냉방시스템으로 부각되고 있다.


TABS는 건축물의 매스(mass)를 열전달과 저장에 활용하는 디자인으로 설비와 건축물의 조화가 특히 중요한 설계다. 에너지 및 피크부하 저감 등 장점이 많아 2007년 ASHRAE 저널에서 다뤄진 후 주목받기도 했다.


그러나 그간 시장에서는 TABS에 대한 이해와 소형 싱글 공기열히트펌프 등 제품기술이 부족해 중형 이상 건축물 외에는 적용이 어려운 것으로 평가돼왔다.


지난 5월 경기도 성남시 운중동에 준공된 100평형대 복사냉난방 프리미엄 패시브하우스(PH)의 경우 TABS를 적용한 소형건물로 건축돼 향후 관련분야에서 모델역할을 할 전망이다.


운중동 PH는 저비용으로 최대한의 효율을 보이도록 설계됐으며 화석연료를 일체 사용하지 않는 에너지 패러다임과 열적쾌적성을 최대한 높인 점이 좋은 평가를 받고 있다.


건축·설비설계가 사전에 충분히 교감하고 협업을 진행한 사례로 향후 전전화주택, 패시브건축물, 제로에너지빌딩에 대한 가능성을 보여줄 것으로 기대된다.


PH, TABS 적용 ‘최적’
이번 운중동 주택에 적용된 설비부문 TABS는 에어맥(Aermec)의 ‘쁘란코 시스템’으로 이뤄졌다. 이탈리아 공조브랜드 Aermec은 현재 유럽 공조시장 1위를 달리고 있는 냉방·히트펌프분야 글로벌기업이다.


100년 역사를 가진 기업인 Aermec은 세계 최초로 분리형 히트펌프를 시판하기도 했다. 또한 자동차브랜드 페라리와 디자인 콜라보레이션을 진행한 모델을 지난 4월 국내에 출시하는 등 기존 공조업체들과의 차별화를 꾸준히 시도하고 있다.


국내에서는 엠티이에스(MTES, 대표 김종헌)가 Aermec의 파트너로 활동하며 영업과 서비스를 맡고 있다.


김종헌 MTES 대표는 “시스템디자인을 책임지고 있어 이번 운중동 PH에도 깊이 관여했다”라며 “TABS는 패시브건축물에 최적인 시스템”이라고 밝혔다.


PH에 TABS가 적합한 이유로는 먼저 PH의 단열이 외단열을 기본으로 한다는 점 때문이다. TABS는 복사냉방을 포함하는데 단열층 내부의 슬래브에 축냉을 하는 복사냉방은 외부의 열이 확실히 차단될 때 효율이 높다. 외단열시스템은 이를 위한 이상적인 조건을 형성해 준다.


또한 PH는 열회수환기장치를 필수적으로 설치한다는 점도 TABS와 어울린다. 기밀성이 높은 PH는 신선한 공기유입과 오염된 공기배출을 적은 에너지로 수행하기 위해 열회수환기장치를 적용한다.


이때 쁘란코 복사냉방 설계는 환기장치를 지난 공기가 싱글 공기열 히트펌프의 냉·온수를 거치면서 실내 쾌적조건에 적합한 온도로 공급된다. 별도로 열원을 사용하지 않고 복사냉난방과 동일한 열원을 사용하기 때문에 보다 효율성이 높다.


이탈리안 하이엔드 ‘쁘란코’
쁘란코 시스템은 Aermec의 엔지니어 ‘지안카를로젠’이 착안했다. △한 대 또는 병렬로 연결된 여러 대의 싱글 히트펌프 △급탕 전환밸브 △바닥 온도제어시스템 △급탕유닛 △환기장치 등으로 구성된다.


Aermec의 싱글 공기열 히트펌프 모델인 앙키(anki)는 이탈리아 베로나 공장에서 제작된다. 미국에서도 호평을 받고 있으며 –20℃의 혹한에서도 최대 60℃까지 난방과 급탕이 가능하다.


국제 성능인증인 유로벤트, 미국 ETL 등을 획득한 공인받은 제품으로 펌프가 내장돼 외부 펌프설치가 필요없는 점이 특징이다. 압축기 팬 펌프는 100% 인버터제어를 통해 에너지효율이 우수하다.


ANKI 모델명

020

025

040

045

070

075

080

V/ph/hz

220V/1N/60Hz

380V/3N/60Hz

12/7

냉방능력

kW

5.85

7.31

9.39

11.78

13.7

16.4

18.6

40/45

난방능력

kW

6.23

7.80

9.35

12.33

15.4

17.8

20.3

높이

mm

1028

1028

1481

1481

1481

1481

1481

mm

1000

1000

1000

1000

1000

1000

1000

깊이

mm

346

346

346

346

450

450

450

무게

kg

80

80

115

115

178

178

178

Aermec 앙키 스펙


쁘란코에 적용된 레쁘로는 Aermec의 대표적인 환기모델이다. 우리나라에서도 지난해부터 시판됐으며 프리미엄 환기 모델로 인기를 끌고 있다.


운중동 PH에 적용된 레쁘로는 일반적인 환기장치 외에 추가기능이 더해졌다. 실내급기 시 온·습도까지 쾌적수준으로 맞춰 공급하는 냉온수 코일이 적용됐다. 이와 함께 △음이온 플라즈마 공기청정장치 △UV 자외선 살균장치 △400W 제습히터도 내장됐다.


일반적인 공기청정기는 주변공기만 흡입해 필터를 거친 뒤 실내로 내보내는 순환역할을 하지만 레쁘로와 같은 환기장치는 외기를 F7 필터를 거쳐 실내 각방으로 공급하므로 깨끗하고 쾌적한 실내가 유지된다. 운중동 PH의 시간당환기횟수(ACH)는 0.5 이상으로 하루 열두 번 이상 교체된다.


급탕제품으로는 ‘세프’가 사용됐다. 세프는 히트펌프 열원을 쓰는 급탕탱크, 펌프, 열교환기로 구성된다. 바닥의 난방용수를 직접 급탕용수로 사용하지 않고 중간열교환기와 펌프를 정밀하게 제어하도록 개발된 시스템이다.


세프의 급탕탱크는 앙키와 연결되며 세대의 온수밸브가 열리면 내장된 펌프가 자동으로 하부의 온수와 열교환해 급탕용수로 공급된다. 또한 태양열 집열판과 연결이 가능하며 다른 신재생 열원도 사용할 수 있다.


쁘란코 시스템에서 유일하게 Aermec 제품이 아닌 부분이 서모스탯(Thermostat, 온도 조절 장치)인 ‘에코비’다.


에코비는 캐나다의 스타트업회사로 스마트 제어기기를 생산하고 있으며 현재 미국에서 많은 호응을 얻고 있다. 세계 어느 곳에 있어도 실내온습도를 핸드폰에서 확인할 수 있고 냉난방, 제습을 제어할 수 있다. 예약운전도 가능하며 시간대별로 온도를 설정할 수 있다.


김종헌 대표는 “에코비는 차별화된 디자인, 품질안정성, 사용자친화형 인터페이스, 안드로이드·애플 앱 제공 등 장점이 많다”고 밝혔다.


쾌적·E절감 ‘일거양득’
ASHRAE의 열쾌적지표(PMV: Predicted Mean Vote)는 온·습도뿐만 아니라 표면의 복사온도도 큰 영향을 준다. 실내공기의 측정온도가 같더라도 바닥면의 온도에 따라 인체가 느끼는 열쾌적감은 차이가 크다.


이는 인체의 열전달 중 복사가 40%를 차지하기 때문이다. 이에 따라 복사냉방이 주목받고 있다. TABS는 복사면의 온도를 제어하고 대류공조에 비해 송풍량을 줄여준다.


또한 건축물의 슬래브 축냉을 최대한 이용해 피크부하를 낮추고 냉방 시 고온의 냉수, 난방 시 저온의 온수를 이용함으로써 에너지소비를 최대한 절약할 수 있는 장점이 있다. 운중동 PH도 일반적인 복사시스템이 적용돼 거주자의 만족도가 높은 것으로 알려졌다.


한편 운중동 PH의 앙키는 공기열 히트펌프지만 실내에 설치돼 있다. 응축에 필요한 공기일부는 자연환기구를 통하고 나머지는 환기장치의 배기를 이용한다. 실내의 배기에너지를 이용해 앙키에서 재활용하게 돼 에너지효율이 높다.


김종헌 대표는 “쁘란코 디자인으로 저에너지 전전화주택 실현이 용이하며 열쾌적감도 대류가 아닌 복사 베이스의 시스템으로 만족도도 대단히 높다”라며 “운중동 PH의 쁘란코는 4,000만원 미만이라는 점에서 화석연료 없는 제로에너지주택이 눈앞에 다가왔다”고 밝혔다.