Engineered System Solution Provider 유원엔지니어링(대표 박성규)이 대한설비공학회 2021년도 동계학술발표대회 특별세션에서 적용사례를 바탕으로 한 신사업을 소개해 주목받았다.
김성국 유원엔지니어링 전무가 좌장을 맡아 진행된 유원엔지니어링 특별세션은 △터보냉동기 친환경 신냉매 동향 △공간절약 무통기 배수시스템 설계 △업무용 건물 칠드빔 적용 사례 △대형 업무시설의 가압식 바닥공조 적용사례 등이 발표됐다.
L GWP냉매 적용 검토 시급
유원공조 신정호 부장은 ‘터보냉동기 친환경 신냉매 동향’ 발표를 통해 터보냉동기 선택 시 상용화된 Low GWP냉매에 대해 적극 검토할 것으로 제안했다.
지구온난화 방지에 대한 노력으로 High GWP냉매의 Phase out일정이 2016년 키갈리 개정의정서 합의에 따라 국내에서도 2019년 발효되고 2024년 HFC물질 기준수량대비 동결을 앞두고 있다. 한국은 A5국 그룹1에 속하며 기준수량은 2020~2022년까지 HFC 평균 생산소비량에 HCFC기준수량의 65%를 합산한 수치이며 2024년 동결, 2029년 10% 감축, 2035년 30% 감축, 2040년 50%, 2045년 85% 감축하는 일정을 따라야 한다.
냉매종류 | 저압냉매 | 고압냉매 |
R123 (baseline) | R1233zd | R514A | R134a (baseline) | R513A | R1234ze |
GWP (IPCC, AR5) | 79 | 1 | 2 | 1300 | 573 | 1 |
Efficiency (COP) | 8.95 | 8.85 | 8.91 | 8.47 | 8.28 | 8.45 |
Toxicity (ASHRAE34) | B | A | B | A | A | A |
Flammability(ASHRAE34) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2L |
신 부장은 “국내에서도 글로벌 냉동기 제조사를 중심으로 차세대 신냉매를 사용하는 터보냉동기 상용화가 이뤄지고 있다”라며 “국내 HFC물질 감축일정은 2024년 동결을 기준으로 글로벌 터보냉동기 제조사는 터보냉동기용 차세대 냉매를 적용하는데 GWP 750 이하 냉매를 사용하는 터보냉동기를 상용화했다”고 밝혔다.
이어 “2016년 합의하고 2019년 1월 발효 중인 키갈리 개정의정서에 HFC물질 감축은 필연적이며 글로벌 제조사들을 중심으로 이에 대응한 L GWP냉매를 사용하는 터보냉동기가 상용화됐다”라며 “2024년 HFC동결 일정을 앞두고 장비의 특성상 장기운용을 고려해야 하는 터보냉동기를 선택할 때는 상용화된 L GWP냉매에 대한 적극적인 검토가 필요하다”고 강조했다.
공간 절약·공기 단축 ‘무통기 배수시스템’
유원엔지니어링 이종석 대리는 ‘공간절약 무통기 배수시스템 설계’를 발표했다.
기존 국내의 배수계통은 배수관, 오수관, 통기관을 각각 개별로 사용하는 시스템으로 이뤄져 있지만 유원엔지니어링이 제시하는 ‘무통기 슈퍼튜브시스템’은 배수관, 오수관 통기관을 하나로 결합해 설비공간 확보에 매우 유용하다. 배관설치 공간을 줄일 수 있는 대상은 설비 배관 전용 통로 pipe shaft(PS)와 천정 및 바닥 밑 공간 등이다.
이 대리는 “국내의 경우 보편적인 오배수 분리 배출 통기방식을 적용하고 있으나 슈퍼튜브 무통기 오배수방식의 경우 오배수 통합 배출 무통기 방식”이라며 “슈퍼튜브 무통기시스템은 국내에 알려지지 않은 시스템이지만 합류식을 채택한 해외 주요국에서 적용실적을 통해 성능이 입증된 시스템”이라고 밝혔다.
이어 “시스템에 대한 기술력은 이미 50여년 전부터 축적해 높은 배수기술력을 확보하고 있다”라며 “현재 국내에서도 오배수 통합방안이 연구 계획 중으로 합류식 방식이 채택된다면 동등한 배수성능과 함께 배수배관 계통을 효과적으로 줄일 수 있으며 공사기간 단축과 경제성을 확보할 수 있다”고 강조했다.
유원엔지니어링은 공동주택(23층)과 근린생활시설(2층)이 포함된 지상 25층 주거복합건축물에 무통기 배수시스템 설계를 적용한 결과 PS대비 27% 공간절약을 통해 6,900여만원의 분양수익이 창출되지만 설치공사비는 기존 배관시스템대비 6,000여만원 초과됐다. 이에 따라 슈퍼튜브 무통기시스템이 일반식 통기시스템보다 약900여만원의 수익효과를 가져왔으며 배관물량이 40% 줄어 시공기간을 단축할 수 있따는 사실을 간접적으로 확인했다.
이종석 대리는 “모든 새로운 시스템 적용과정에서는 법제의 검토 및 보완이 선행돼야 하며 다소간 시행착오도 필요하다”라며 “무통기 배수시스템은 공간절약, 시공단축에 대한 분명한 장점이 있기 때문에 해외에서는 지속적으로 사용하고 있으며 인구밀도가 초고밀화되고 부동산가격이 높은 서울의 경우 PS규모가 작기 때문에 장기적인 측면에서 확실한 장점으로 발휘할 수 있을 것”이라고 강조했다.
칠드빔, 쾌적성·E절감 동시 만족
김찬곤 유원엔지니어링 과장은 ‘업무용 건물 칠드빔 적용사례’를 발표했다.
칠드빔은 냉수코일의 대류냉각효과를 이용해 실내의 현열부하를 처리하는 장치로 거주공간의 쾌적성과 에너지절약을 동시에 만족시킬 수 있는 공조장비다. 환기부하가 크지 않고 냉방부하 중 현열부하 비중이 많은 곳에 적용하면 효율적이며 백남준박물관, LH 본사 등에 적용된 사례가 있다.
국내 칠드빔시장은 수입품이 주종을 이루고 있으며 국내에서 개발된 제품도 시범적으로 적용된 바 있다. 액티브(능동형) 칠드빔 공조시스템은 수-공기방식을 기반으로 반송동력을 최소화해 에너지소비를 전공기식 대비 30%까지 절감이 가능하며 외기공조기로 처리한 전외기를 1차 공기로 이용할 수 있어 일반적인 환기방식에서 발생하는 실내공기 환합 재순환에 의한 오염전파의 우려가 적은 장점이 있다. 이에 따라 코로나19 등 공기오염에 의한 질병확산 예방과 방지에도 부합되는 공조방식으로 평가받고 있다.
유원엔지니어링은 판교 00건물에 외주부는 칠드빔으로, 내주부는 복사판넬과 AHU가 결합된 공조시스템을 적용했다. 능동형 칠드빔 약 2,800여개가 외주부 부하를 감당하고 있으며 열원으로 터보냉동기(600RT) 2대가 운영된다. 외기공조기에 의해 100% 외기만을 처리해 공급하는 외기전용공조 방식으로 실내 잠열부하를 외기공조기가 100% 처리하고 공기를 재순환하지 않기 때문에 실내 쾌적성을 향상시킬 수 있다.
김찬곤 과장은 “칠드빔 공조시스템의 경우 초기투자비가 많이 발생되나 칠드빔 공조시스템이 공공건물에 적용됐을 때의 장점은 탄소배출량 저감과 에너지절약이 동시에 가능하며 코로나19시대에 부합하는 공조시스템”이라며 “칠드빔은 천장면을 따라 기류가 확산돼 기류 덤핑위험이 낮고 공간 내 온도차가 적어 열쾌적성 측면에 유리하며 덕트 스페이스 저감과 건축 디자인과 통합성이 높다”고 밝혔다.
이어 “칠드빔의 반송동력을 줄임으로써 에너지절약성이 우수하며 유지보수비용 측면에서 필터교체, 팬모터, 팬코일 교체비용과 같은 부가적인 비용이 다른 시스템에 비해 적어 유지보수비용 측면에서 유리하다”라며 “칠드빔은 업무용 사무실빌딩, 병원 입원실, 호텔, 실험실 등에 적합하며 칠드빔 공조시스템의 지속적인 운영과 데이터수집을 통해 칠드빔시스템의 안정성과 장단점 분석을 통한 적용성 연구도 필요하다”고 설명했다.
바닥공조, 건물 가치·효율성 극대화
유원엔지니어링 조성일 부장은 최근 건축물의 고도제한에 따른 유효면적과 층고 확보방안의 중요성이 강조되는 지역을 중심으로 채택이 늘어나고 있는 ‘대형 업무시설의 가압식 바닥공조 적용 사례’를 발표했다.
바닥공조는 바닥에 설치된 디퓨저를 통해 급기가 공급돼 냉방 시 인체나 장비 등에서 발생하는 대류현상인 열기둥현상과 온도의 수직성층화를 적극적으로 활용해 열기를 배출함으로써 재실자의 쾌적성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다. 또한 기본적으로 설치되는 악세스 플로우 하부공간을 이용해 급기하므로 천정 속 덕트설치가 제외돼 천정고를 최소화할 수 있어 건축적으로 많은 이점이 있다.
유원엔지니어링은 경기도 성남에 위치한 16만2,775m², 지하 7층 지상 15층 건물 2개동이 연결돼 있는 00업무시설에 가압식 바닥공조시스템을 적용해 실내 근무자의 쾌적성 향상을 배가시키고 에너지절약이 가능토록 설계, 시공했다.
각 층의 코어부분에 위치한 다수의 존공조기를 통해 보내진 급기가 악세스 플로우 하부공간을 충만하도록 공급되고 악세스 플로우에 설치된 바닥디퓨저를 통해 실내로 유입되는 구조다. 바닥디퓨저는 트위스트방식의 원형 디퓨저가 적용돼 바닥에서 급기는 제한 혼합 및 치환적용을 통해 거주역에 공급되는 열기둥효과를 이용해 열부하를 효율적으로 제거한다. 또한 외주부 하부에 설치된 FCU는 외주부 부하만을 담당토록 했다.
실내공기는 천정의 환기구를 통해 존공조실로 유입되고 외주기에서 공급되는 외기와 혼합돼 존공조기를 통해 악세스 플로우 하부로 다시 급기되는 구조다.
조 부장은 “가압식 바닥공조시스템은 대부분 건물에 적용되는 악세스 플로우를 이용해 공사를 진행하므로 설치공간 및 층고 확보에 천정공조보다 상대적으로 유리하다”라며 “낮은 층고 적용으로 건물의 가치와 효율성을 극대화시키는 데 유용한 시스템이며 공사 절차에서도 건축, 전기, 통신 등의 타 공종과 긴밀한 협의를 통해 원할한 공사를 진행할 수 있다”고 밝혔다.
이어 “플로어 하부 급기공간의 기밀성은 각 공종간 조율과 일반적인 기밀방법 적용으로 큰 어려움없이 확보됐다”라며 “바닥공조 전용으로 개발된 압력센서와 압력제어기 적용으로 과도현상이 없는 안정적인 압력신호가 인버터 제어에 공급될 수 있어 12.5Pa의 플로어 하부 압력을 성공적으로 유지하면서 디퓨저를 통한 급기가 가능하다”고 덧붙였다.
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