건축분야 에너지효율과 내재탄소 감축을 위한 최신 HVAC시스템과 설계동향을 공유하는 자리가 열렸다.

ASHRAE 한국지회(지회장 성민기 세종대 교수)는 4월9일 래미안아트홀에서 Whole Life Carbon Zero를 주제로 DL(Distinguished Lecturer) 세미나를 개최했다고 밝혔다. 3명의 연사와 60여명의 회원들이 참여해 의견을 공유했다.

ASHRAE는 1894년 미국에서 시작된 건물 냉난방, 공기조화 및 냉동설비분야의 산·학·연 기술인협회다. 냉난방공조와 관련된 기술과 표준개발, 인재양성 등 많은 사업을 진행하고 있으며 미국연방이나 주 정부 정책에도 많은 영향을 주고 있다. 전 세계 30여개국에 지회가 있으며 한국에는 2014년 설립돼 90여명의 회원이 참여하고 있다.

이번 세미나는 에너지소비와 전생애 주기에서의 탄소평가에 대해 △데이터센터 냉각을 위한 고효율 이중화(예비) 운전전략(조진균 한밭대 교수) △Whole Life Carbon Zero(Luke Leung, PE, LEED Fellow) △저에너지 HVAC 시스템 설계(이진영 한일엠이씨 전략사업부장) 등을 주제로 3명의 발제자가 발표했다.

성민기 ASHRAE 한국지회장은 개회선언을 통해 “그동안 한국은 다른 지회들에 비해 활동이 활발하지 못했던 것이 사실”이라며 “한국이 속한 동아시아 ‘Region 13’의 다른 국가들은 ASHRAE의 자원과 시스템을 잘 활용해 기술교류와 해외진출 지원을 하고 있다”고 말했다.

또한 “최근 한국지회도 Region 13 활동이 활발해지고 있다”라며 “올해 Region 13의 가장 큰 행사인 챕터 컨퍼런스도 한국에서 개최할 예정으로 Ginger Scorggins 회장과 동아시아 지회들의 기계설비 관련 인사들도 참석할 예정”이라고 밝혔다.

이어 임재한 이화여대 건축도시시스템공학과 교수가 ASHRAE 전임회장인 정재원 한양대 건축공학부 교수의 축사를 대독하며 “지금 건축분야에서 탄소중립, 제로에너지 건축물 구현과 관련돼 많은 노력을 기울이고 있다”라며 “이제 건축물은 설계와 건축단계에 있어서 지속가능한 자재와 기술을 이용해 내재 탄소에너지 탄소감축이라는 목표를 달성해야 한다”고 말했다.

인버터제어 운전효율성 극대화

첫 발표에 나선 조진균 국립한밭대학교 설비공학과 교수는 ‘데이터센터 냉각을 위한 고효율 이중화(예비) 운전전략’에 대해 발표했다.

조 교수는 “데이터센터의 냉각시스템은 막대한 에너지사용량을 줄여야 하는 필요성과 IT장비가 오류 또는 중단없이 작동할 수 있는 최적환경의 조성 사이에서 균형을 유지해야 한다”라며 “안타깝게도 데이터센터 운영에서 장비 안정성을 높이면 에너지소비가 증가하는 경향이 있으며 에너지를 절약하기 위해 냉각시스템 구성과 운영조건을 완화하면 장비안정성이 저하될 수 있으므로 이 두 가지 목표 사이에는 종종 상반되는 부분이 존재한다”고 말했다.

이어 “통상적으로 리스크관리 차원에서는 Hot Standby가 가장 안정적이지만 에너지 관점에서는 비상시가 아닌 경우에 비효율이 없는 Cold Standby가 가장 적합하다”라며 “그러나 인버터제어가 가능한 각 장비의 운영부하율을 고려해 부분부하 운전효율성을 극대화할 경우 Hot Standby 기반 냉각시스템을 구성해 운영하는 것이 Cold Standby시스템보다도 효율이 높아 안정성과 효율성 두 마리 토끼를 모두 잡을 수 있다”고 강조했다.

재생에너지 통합전략⋯운영탄소 감소

이어 Luke Leung, PE, LEED Fellow가 Whole Life Carbon Zero를 주제로 발표했다. 이번 세미나의 메인 발표자인 Luke Leung은 Skidmore, Owings 및 Merrill LLP의 지속가능성 엔지니어링 스튜디오의 책임자다.

세계 최고층 빌딩인 버즈칼리파 포함 세계 최고층 빌딩 20개 중 4개의 건축물을 설계했다. 또한 △제너럴모터스 글로벌본사 △중국 베이징 파이낸스스트리트 △미국 인구조사국 △미국 공군사관학교 CCLD △중국 베이징 주재 미국 대사관 △멕시코 BBVA타워 △한국 서울 LG아트홀 △중국 밀레니엄플랜 등 많은 프로젝트를 수행했다.

Luke Leung 박사는 “과거에는 에너지와 탄소가 운영상 문제에 더 중점을 뒀다면 앞으로는 전생애 탄소가 새로운 초점이 될 것”이라며 “이제는 건축환경에서 자재 및 시스템분야는 내재탄소 및 전생애탄소로 중심을 옮기고 있다”고 말했다.

이어 “에너지효율, 유틸리티 에너지원 선택, 재생에너지 통합과 관련된 전략을 통해 운영탄소 감축에 큰 진전이 있었다”라며 “내재탄소는 사용 중 및 수명종료와 관련된 영향을 포함해 제조 및 운송 외에도 자재를 추출, 제조 및 작업현장으로 운송하는 것과 관련된다”고 말했다

또한 “탄소계산 방법론, 다양한 탄소계산의 예, 탄소배출을 총체적으로 줄이는 방법 등이 포함된다”라며 “2050년까지 1.5°C 넷제로 경제, 2035년까지 모든 재생가능한 전력망이라는 새로운 정부목표에 따라 우리는 모든 전기와 넷제로 미래를 향한 총체적인 탄소감축 노력을 가속화해야 한다”고 강조했다.

저에너지 HVAC 설계사례 발표

이진영 한일엠이씨 전략사업부장은 저에너지 HVAC 시스템 설계에 대해 남양 성모성지 대성당의 환경순응형 공조시스템 설계사례를 발표했다.

이진영 전략사업부장은 “남양 성모성지 대성당은 대지와 건물의 형상을 활용한 자연환기시스템으로 건물이 산 옆의 구룽지에 위치해 산에서 불어오는 산곡풍을 활용할 수 있었다”라며 “건물 전면부 타워 최상부에는 천창이 계획돼 있어 부력이 발생하는 특징을 가지고 있다”고 말했다.

남양 성모성지 대성당은 이를 활용해 타워의 최상부에 공기배출을 위한 개구부를 제안해 하부에서 유입된 공기가 공기밀도차에 의해 상부로 배출될 수 있도록 했다. 또한 점토벽돌, 석재 등 구조체의 축열성능을 활용하는 계절별 주간, 야간의 개구부 운용방법도 제안했다.

또한 "지중열교환 환기시스템으로 겨울철, 여름철의 환기부하 저감을 위해 건축물 측면, 지중에 묻혀있는 공간을 활용해 지중열교환 환기시스템을 적용했다"라며 "본 건물에서는 열미로 최상부의 외기유입구를 통해 들어온 외기가 약 120m의 열미로를 통과하며 지중과 열교환해 여름철에는 기온을 냉각시키고 겨울철에는 가열시켜 냉난방 코일 용량을 약 20% 저감시킬 수 있었다"고 밝혔다.