한국에너지기술평가원(에기평, 원장 임춘택)이 지난 2일 서울 코엑스에서 개최한 ‘2019년도 2차 에너지수요관리 R&D 일반형 과제설명회’에서 ‘환기 열회수시스템’에 대한 세부 기술개발 내용이 발표됐다.

최근 정부는 건물부문에서 기후변화와 미세먼지에 대응하기 위해 제로에너지건물 의무화와 건강영향평가 및 실내공기오염도 저감정책을 추진하고 있다.

노인·어린이 맞춤형 미세먼지 대책을 추진하는 등 민감계층 보호를 강화하기 위한 정책을 추진하고 있으며 2020년 공공건물, 2025년 민간신축건물로 제로에너지건물 의무화를 확대할 방침이다.

제로에너지건물 추진에 따라 건축물의 기밀성능은 지속 향상될 전망이어서 실내환기의 중요성이 커지고 있으며 에너지절감을 위한 열회수형환기장치의 적용이 필수로 인식되고 있다.

이에 따라 환기시장규모는 미세먼지 여파로 급성장할 전망이다. 세계 실내공기질(IAQ) 시장은 2013년 3.6조원 규모에서 2020년 6.7조원으로 성장할 전망이며 열회수환기시스템의 시장규모도 2017년 2.3조원에서 2022년 4조원으로 급성장할 것으로 추정된다.

이에 대응하기 위해 환기설비가 없는 기존 교육시설, 공공시설, 주거시설 등 소규모 건물에 적용가능한 전자제품형 환기시스템 개발과 건물 용도별 모듈화 및 표준화를 통해 국내·외 시장창출이 필요한 시점이다.

이번 공고된 과제는 ICT 기술을 기반으로 PM2.5, PM10을 포함한 실외 미세먼지 유입을 차단하고 CO₂, TVOC 등 실내 유해가스를 제거하는 고효율 청정환기 열회수시스템을 개발하는 것이다.

건물, 환경, 사용자 등 다중정보를 바탕으로 자동원격제어를 구현해야 하며 시공이 간편해야 한다. 또한 PM2.5·10 농도, CO₂ 농도 등 실내공기질관리법의 기준을 필수적으로 만족해야 하며 운전비용대비 청정공기공급률(CADR/W), 소음, 풍량, 열교환효율, 에너지계수 등 정량목표가 제시돼야 한다.

과제사업은 총 3단계로 추진된다. 1단계는 공공건물을 대상으로 기존제품을 활용한 실증사업을 실시해 데이터를 확보한다. 실증장소에 모니터링 센서를 설치해 외기환경 및 운전조건에 따라 IAQ 변화를 측정한다. 실내 구조물·위치·시스템대수 등 설치조건에 따라 수집된 데이터를 분석해 해당 실증장소와 이해관계자에게 제공할 수 있는 모바일앱·웹사이트 개발도 1단계에 포함된다.

2단계에서는 확보한 데이터를 기반으로 제품을 설계·개발하고 제품모듈화 및 설치·시공한다. 실외 미세먼지 차단과 실내 유해가스 저감이 동시에 가능한 동립형 열회수환기공기청정시스템을 개발하게 되며 간편한 시공시스템, 고효율 열교환시스템, 급·배기시스템, 저소음 송풍기, 고성능필터, 결로방지장치, 현황정보제공 디스플레이패널 등이 적용된다.

또한 건물, 환경, 사용자 등 다중정보와 연계한 딥러닝형 자동원격제어도 개발된다. 실내외오염정보와 연계해 인공지능기반으로 공기질을 진단하는 모델과 온습도 환경과 연계해 미세먼지 저감을 위한 최적환기제어, IoT기반 필터교환 관리시스템, 수명예측 관리시스템 등을 적용한다.

3단계는 공기질 진단모델 기반의 최적환기제어 실증 및 개선이다. 개발된 제품을 실증해 미세먼지, CO₂, 부유세균 등 유해요인의 빅데이터를 확보하며 사용패턴에 따라 최적운영체계를 도출함으로써 제품개선을 위한 기반을 마련한다.

1단계는 2020년 3월, 2단계는 2020년 12월, 3단계는 2022년 4월까지 추진할 예정이다. 다만 시제품 현장설치는 늦어도 2020년 3월까지는 진행해야 한다.

이번 과제사업의 경우 사실상 기존설비의 운용·유지관리가 어려운 현실에서 이를 극복할 방안을 마련할 수 있는가가 관건이 될 전망이다. 이는 원격모니터링을 구현해 실증장소를 직접 방문해야 하는 필요성을 최소화하는 기술개발이 필요하다.

또한 현행 제도상 외피성능을 충족하면서 환기성능을 보장할 수 있는 정책개발이 필요하며 소모품·전자제품 사용에 따라 자원·에너지소비가 증가하게 되는 환경적 제한사항도 논의돼야 할 전망이다.