전세계 에너지소비의 40%가 빌딩에서 사용되며 그 중 50%가 HVAC(냉난방공조)에서 사용되고 있다.
냉난방계통은 열을 생산하는 열원설비인 냉동기, 보일러, 쿨링타워와 열을 반송하는 반송설비인 각종 펌프, 열을 사용하는 공조기, 팬코일 유닛, 라디에이터 등과 이를 종합적으로 감지하고 제어하는 제어시스템(BEMS) 등으로 구성된다.
이들을 유기적으로 연결해 주는 인체의 혈관과 같은 배관시스템(Hydronic System)과 인체의 호흡기와 같은 공기를 전달하는 덕트시스템으로 구성된다. 여기에 차압조절장치, 유량조절장치, 온도조절장치 등도 설치돼 빌딩 내 사용에너지의 최적화를 위해 다양한 설계가 적용되고 있다.
HVAC시스템에서 에너지를 가장 많이 다루고 있는 수(水)배관 분배공학 기술(Hydronic Engineering)을 이용, 냉난방 수배관시스템의 최적화를 통해 시스템효율을 개선하면 30% 이상의 에너지절감을 실현할 수 있다. 수배관시스템의 최적화는 밸런싱밸브, 차압제어밸브, 컨트롤밸브의 최적 선정을 말할 수 있다.
수배관시스템의 중요성이 커지고 있는 가운데 국내에서 수배관시스템 전문기업으로 도약하고 있는 기업이 있어 주목받고 있다. 하나지엔씨(대표 박동일)는 스웨덴 기업으로 ‘TA’라는 브랜드로 더 잘 알려진 IMI사와 지난해 5월 Distributor계약을 체결하며 본격적으로 냉난방 수배관사업에 나서고 있다.
IMI사는 130여년간 오직 공조분야 냉난방 수배관만 전문으로 엔지니어링부터 기술지원으로 마무리 단계까지 기술 컨설팅과 각종 밸런싱, 차압, 자동온도 조절 복합밸브, 팽창탱크, 수질정화장치 등을 20개 공장과 1만4,000여명의 임직원과 전세계 69개국과 Agent를 맺고 있는 글로벌 기업이다.
30% 에너지절감 방안 제시
하나지엔씨는 미국냉동공조학회(ASHRAE) 기술기준을 근거로 빌딩 내 30%의 에너지절감 실현방안으로 △냉온수 온도 편차를 ±0.5℃로 지속 유지, 공급 △정밀도 100% Rangeability Valve 사용 △펌프 Head를 20~30m이내 설계 설정 △환수온도를 13~15℃로 유지 △수배관 설계방법을 Hyselect 수배관 Program 이용 수배관 최적화(대한설비공학회 권장) △EQM 특성을 갖는 Valve 사용 △부분부하 운전 시 수배관내 측정 진단 조정 가능 밸브 사용 등을 제시했다.
박 대표는 “HVAC시스템 구성기기들은 BEMS로 감지, 분석, 지시해 시스템을 가장 효율적으로 에너지관리가 이뤄진다”라며 “그러나 BEMS의 지시에 따라 정확한 Action을 수행할 수 있는 시스템과 Valve장치, 검증 Tool이 필요하다”고 밝혔다.
박 대표는 이어 “냉난방시스템의 열원 전달은 아주 복잡한 수배관으로 연결돼 수배관을 최적화함에 따라 에너지사용량을 최소화할 수 있는 공학적 기술이 필요하다”라며 “현재 수배관 분배공학은 유럽, 미국, 싱가폴 등 지역에서 이미 사용되고 있는 시스템으로 국내에서는 아직 생소하며 초보적 단계를 벗어나지 못하고 있는 실정”이라고 지적했다.
이렇다보니 우리나라는 설계-시공-시운전-조정단계에서 수배관시스템을 설계부터 과학적, 기술적 접근으로 확인할 수 없고 검증기준과 Tool을 갖지 못해 Overflow, Underflow가 이뤄지고 있다. 또한 Balance가 제대로 잡히지 않아 과유량에 따른 제어 불량과 저유량에 따른 펌프동력 과소비로 많은에너지를 낭비하고 있는 실정이다.
이에 따라 하나지엔씨는 이미 선진국에서 널리 사용하고 있는 전산 수배관 설계 프로그램, Device의 최적 선정 및 부분부하 시 수배관내를 검증할 수 있는 Scope 등 에너지 ICT 융복합 기술을 구현할 수 있는 수배관시스템을 통해 정부에서 추진 중인 2030년까지 온실가스 배출 37% 저감을 실현하는데 기여하는 것이 목표다.
박 대표는 “요즘 산업계의 화두는 ICT(Information, Communication, Technology) 융복합 기술”이라며 “복잡한 수배관시스템을 ICT 융복합 기술을 활용해 컴퓨터프로그래밍으로 수배관내 밸런싱, 압력조절 및 온도조절을 최적화해 에너지낭비 요소들을 해결하고 실제 부분부하 운전 시 설계치 대로 운전되는지를 측정, 진단할 수 있는 스코프를 이용해 확인하는 완벽한 Total Solution 제공으로 에너지를 30% 이상 절감할 수 있다”고 강조했다.
에너지 ICT 솔루션 핵심은 ‘B.M.W’
Big Data기능인 IMI-TA Hyselect program은 국내에는 없는 프로그램으로 유럽과 미국 그리고 동남아 싱가폴을 중심으로 사용되고 있는 프로그램이다. 펌프양정 최소화, 최적 배관 sizing계산, 컨트롤밸브 Authority 계산, 인버터 펌프 순환로 확인, 전체 수배관시스템 설정과 밸런싱, 시스템의 독립적인 순환로 분석, 전체 배관 길이및 관경 계산, 팽창탱크 선정용 체적 유량 계산, 투자비 경제성 검토 및 연간 CO₂배출량 산출 등 과거 아나로그방식 계산을 벗어나 디지탈화 작업으로 손쉽고 간편하게 배울 수 있고 정확한 기술지원을 할 수가 있다.
Mobile기능인 IMI-TA Scope는 Hyselect Program을 활용해 설계되고 선정된 하드웨어장치들이 실제운전 시 전부하(Full Load), 부분부하(Part Load)에서 최적의 운전 상태인지를 확인하고 이에 따른 에너지효율이 최적화되고 있는지를 스코프를 이용해 유량, 차압, 온도, 온도차, 동력까지 측정해 수배관 상태를 진단할 수 있다. 무선시스템으로 원거리 측정도 가능하며 Data를 전송해 컴퓨터에 보관할 수 있는 System이다.
Wareable기능인 IMI-TA 밸브류는 하드웨어부분에서 세계 최초로 밸런싱 밸브를 비롯해 수배관내 밸런싱, 압력, 온도컨트롤까지 한 번에 해결할 수 있는 압력독립형 밸런싱컨트롤밸브(PIBCV)를 개발해 전세계에 보급하고 있다. 유럽과 미국, 동남아시아에서 65% 이상의 시장점유율을 보이고 있다.
하나지엔씨가 국내에 공급하고 있는 에너지 ICT 융복합 솔루션은 세계 최고층 빌딩인 두바이 버즈칼리파빌딩, 타이페이의 101층 빌딩을 비롯해 세계 최초 패시브빌딩인 오스트리아의 AG빌딩, 캐피타그린 BCA, 쌍용건설이 시공한 싱가폴의 마리나베이 샌즈빌딩과 마리나베이 금융센터빌딩 등에 적용됐다.
또한 세계 최고 규모의 히드로공항 신청사, 2007년 최대 규모 프로젝트인 싱가폴 창이공항, 아시아 최대 규모 말레이시아 쿠알라룸푸르 공항, 중국 천진올림픽쎈터, 영국 런던올림픽센터, 브라질의 마라카나 월드컵 스타디움 등 에너지 다소비 건물 등에 적용됐다. 특히 세계 최대 규모의 여객선에도 적용됐다.
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