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2023년 설비건설부문 학술강연회 성료

설비공학회‧건설기계설비협의회 주최 세미나 개최

대한설비공학회(회장 정재동) 설비건설부문위원회와 한국종합건설기계설비협의회(회장 이상태)가 주최한 ‘2023년도 설비건설부문 학술강연회’가 서울 코엑스에서 열린 대한민국 기계설비전시회(HVAC KOREA) 부대행사로 전시장 내 세미나실 1에서 관련 업계 관계자 50여명이 참석한 가운데 진행됐다.

이상태 건설기계설비협의회 회장은 인사말을 통해 “현업으로 바쁘신 와중에도 전시회를 찾아주시고 또 세미나에 참여해 주셔서 감사하다”라며 “오늘 세미나가 조금이라도 관련 기술 발전에 도움이 됐으면 한다”고 밝혔다.  

기계설비공사 설계‧시공 개선 사례 소개 
조수한 현대건설 책임매니저는 ‘기계설비공사 설계‧시공 개선 사례’를 주제로 발표했다. 

조 매니저는 커뮤니티시설 급탕설비 개선공사와 관련해 “개선공사 전 급탕부하가 큰 사우나, 샤워실 급탕설비 등 설계 시 시간당 필요 급탕량과 전기온수기 저탕량을 비교해 장비를 선정, 급탕부하를 고려하지 않은 문제가 있었다”라며 “개선 후 온‧열탕이 있는 사우나는 가스보일러 및 지역난방 열교환기만 적용했으며 탕이 없는 사우나 및 피트니스 샤워실은 저탕계수 2.5를 적용하면서 전기가열코일 용량이 20% 추가 설계됐다”고 밝혔다. 

또한 보일러, 실외기 및 전열교환기 기류 검토와 관련 △보일러, 실외기 및 전열교환기 집중 배치 △실외기 기류, 보일러 가스 3면이 막혀 있는 공간에 토출 등으로 인해 각각 보일러 가스, 실외기 토출 기류 전열교환기 OA로 재유입 우려 △토출 기류 정체, 고층부 상승으로 실외기 냉방능력 저하 등 문제점이 발생했다. 

이에 따라 △보일러, 실외기, 전열교환기 기류 해석 시뮬레이션 △재유입률이 높은 실외기 위치 변경으로 별도 공용 공간 실외기 설치 △기본 건축물 배치, 평면 설계 시 각종 설비의 급‧배기 기류 영향 고려 등을 솔루션으로 제공했다. 

단위세대 기계환기시스템 개선 사례에서는 개선 전 문제점으로 기존 세대 기계환기시스템의 미세먼지 제거에 국한함으로써 유기화합물 및 바이러스 등에 대한 대책이 전무했다. 팬데믹 후 각종 바이러스에 대한 사회적 관심도가 증가한 점도 개선의 배경으로 꼽힌다. 

개선 후에는 △헤파필터와 광플라즈마 결합을 통한 살균청정환기 실현으로 오염물질, 세균 및 박테리아 등 95% 이상 살균 정화 △통합센서유니트를 통한 CO₂, 온‧습도, 미세먼지 VOC 감지를 통한 자동 관리로 실내 공기질 최적 상태 유지 가능 등의 효과를 봤다. 

주방 배기 시스템은 △기계환기 보조급기와 주방배기 연동으로 미세먼지 제거효율 향상 △주 소음원인 FAN 분리 및 사용자로부터 이격 설치로 기존 대비 소음 약 10dB 저감 등 개선 효과를 얻었다. 

단위세대 난방 불균형 이슈는 △온수분배기 에어벤트로 공기 빼기 작업 및 온수 순환 점검 △미세유량조절밸브 세팅값 재설정 △ZONE별 코일길이 최대 100m로 제한해 설계 △환수 전용 난방 구간 발생 방지를 위해 균등 설계 △투입 전 미세유량조절밸브, 정유량밸브 세팅값 적정성 검토 등 작업을 통해 개선 효과를 거뒀다.

복합쇼핑몰 시공사례 소개
허민 HDC 현대산업개발 매니저는 ‘복합 쇼핑몰 시공사례’를 주제로 코스트코와 스트리트형 상가 시공사례를 소개했다. 

코스트코 시공 사례에서는 △공기조화기를 이용한 공조 시스템 △제습용 공기조화기(데시컨트 방식)를 이용한 냉동, 냉장고 결로 방지 △급‧배기 FAN 및 전열교환기를 이용한 환기 시스템 등을 설치했다. 공기조화기 및 제습용 공기조화기 외산 제품으로 적용됐으나 제조사 국내 납품 불가로 인해 동등 이상 사양으로 검토 및 코스트코 승인 후 현장에 투입됐다. 

냉난방시스템은 △모듈형 냉각탑, 흡수식 냉온수기 등을 이용한 FCU 냉난방시스템 △EHP를 이용한 냉난방시스템 △외기 및 실내 온‧습도 설계 조건 등을 고려해 설치했다. 모듈형 냉각탑 및 흡수식 냉온수기가 코스트코 옥상층에 배치돼 소음, 진동 발생 등이 우려돼 소음기 부착, 방음, 방진 등 검토를 통해 하자를 방지했다. 또한 흡수식 냉온수기에 공급되는 가스사용량에 대해 코스트코 및 제조사와 검토해 가스사용량이 부족하지 않게 관할 도시가스 공급기업과 협의해 진행했다. 

급수 및 급탕은 △지하 저수조에 담수된 물을 부스터 펌프를 이용해 화장실 및 식수대 급수 공급 △지하 저수조 사양은 유효용량만 95t △ 전기온수기를 이용해 점포 및 화장실 급탕 공급 △전기온수기 사양은 450L X 4.5kW X 10대 등 조건으로 설치했다. 관련 시공은 △펌프 및 전기온수기 외산 제품 적용으로 공급 일정 확인 △주방, 화장실 등에 공급되는 급탕 용량이 부족하지 않게 계산서 검토 등 이후 전기온수기를 투입했다. 전기온수기는 코스트코의 특성상 대량의 온수를 저장할 필요가 없으며 순간 소량 부하를 대응하기 위한 점과 코스트코가 가스보일러 적용 시 연도 시공 불가로 전기온수기를 시공할 수밖에 없는 불가피함이 있었다.

스트리트형 상가 시공사례에서는 지열 천공 좌표 선정 시 지적도 및 토목 레벨을 반드시 확인해 천공하는 것이 필요했다. GPS 측량은 단지 주변 여건 및 주파수 방해로 부정확하기 때문이다. 

밀폐형 지열 보어홀 천공 시 대수층으로 인한 공 무너짐이 발생할 경우 하부는 콩자갈, 상부는 그라우팅을 적용해 목표 깊이까지 천공했다. 또한 혼합된 고효율 그라우팅(벤토나이트, 실리카샌드, 물) 시료를 시공 전 채취해 Gel화가 정상적인지 확인 후 그라우팅을 실시했다.

주방, 화장실 등에 공급되는 급탕 용량이 부족하지 않게 계산서 검토 후 급탕 보일러를 투입했다. 급탕 보일러에 공급되는 가스 사용량에 대해 제조사와 검토해 가스 사용량(18.3Nm³/h)이 부족하지 않게 관할 도시가스 공급기업과 협의해 진행했다. 

수냉식 냉방시스템 모듈러화로 경제성 향상 
최효관 현대엔지니어링 건축설비팀 책임매니저는 ‘수냉식 냉방시스템 모듈러화’를 주제로 발표했다. 강연 내용은 크게 △수냉식 냉방시스템 정의 △수냉식 냉방시스템 모듈러화 도입배경 △일반‧모듈러시스템 공법 비교 △일반‧모듈러시스템 경제성 분석 등으로 구성됐다. 

수냉식 냉방시스템은 각 사용처에서 필요한 환경(온‧습도 등)을 일정 공조컨디션으로 유지해주기 위한 시스템을 말한다. 전기차 배터리나 반도체 공장 등의 클린룸이나 드라이룸은 물론 호텔, 병원, 지식산업센터 등 냉방을 필요한 대형 건물에도 적용된다.  

자동차, 반도체, 배터리 등 제조산업의 특수성을 이해하면 수냉식 냉방시스템 모듈러화 도입 배경을 이해하기 쉽다. 공사기간 최소화로 빠른 완제품 생산 및 판매와 이윤 획득 목적을 달성한다. 또한 제품별 제조 및 저장 방식 차이에 따라 공조 컨디션의 다양성 역시 배경의 하나다. 

다만 선행공정 지연에 따른 후속공정 공사기간 단축 필요성 상시 유발된다. 냉각탑, 냉동기, 순환펌프, 자동제어, 전기공사. 배관공사 등 분할 발주에 따른 간섭 심화가 심하다. 시운전이나 공장 가동 중 하자 발생 시 각 항목별 하자 이행에 대한 보증 문제가 발생할 수 있다. 

수냉식 냉방시스템 모듈러화 도입으로 인한 기대효과는 △모듈화에 따른 선‧후공정 지연 및 간섭 감소로 공기단축 △단일기업 수행에 따른 하자이행, 가동 및 운영에 대한 통합 보증이 가능해 품질확보 △습식공사(수조, 장비PAD), 철골공사(옥외파이프랙) 등 수량이나 금액 감소로 인한 원가절감 등이다. 

일반‧모듈러시스템에 대한 경제성은 전체 사업비대비 설비공사 범위가 늘어나며 전체 사업비 절감 가능폭이 줄어든다. 또한 △공종 간 간섭 최소화 △건축공사(습식, 철골) 물량 절감 △시공 중이나 공장 가동 중 하자대응 일원화 등을 기대할 수 있다.

설비공사, 각종 종합기술의 집합체 
이갑수 호반건설 부장은 ‘설비공사 주요시스템’을 주제로 연단에 올랐다. 

이 부장은 “깨끗한 환경을 제공하며 건축 구조물과 생산현장에 생명을 부여하는 것이 중요하다”라며 “급수, 급탕, 냉난방, 환기, 공조설비 자동제어 등 건축물을 인체에 비유하면 소화기관, 순환기관, 호흡기 기관 등에 해당한다”고 말했다. 

이어 “열역학, 유체역학, 재료공학, 에너지공학 등을 기초로 한 종합 기술의 집합체로서 설비공사를 구성하는 것이 필요하다”고 덧붙였다. 

설비공사 주요 시스템은 △위생설비 공사 △급탕배관 공사 △난방설비 공사 등 크게 3가지로 분류된다. 위생설비 공사 시 급수시스템은 부스터펌프 방식으로 시상수도를 지하 저수조에 1차 저장 후 부스터 펌프를 통해 각 세대에 급수하는 방식이다. 배관시스템은 지역난방 개별난방으로 나뉘는데 지역난방은 지역난방공사 1차 측열원을 공급받아 단지내 열교환기를 거쳐 각 세대별 급탕수를 365일 24시간 공급한다. 개별난방은 세대 개별보일러를 통해 급탕수를 공급하는 방식으로 개별 온도조절이 가능하다. 

급탕배관 공사 시 이중관 헤더공법 방식은 급수분배기와 이중관배관을 결합한다. 화장실 세면기 하부 미니분배기 이중관배관을 이용한다. 이중관 헤더공법의 장점은 △신뢰성 △시공성 △보수성 △기능성 등 4가지다. 

환기시스템은 △세대 실내환기 △욕실 드레스룸 환기 △세대 주방환기 △지하주차장 환기설비 등으로 분류할 수 있다. 대표적인 전열교환 시스템인 열회수형 환기장치는 실내 공기를 배출할 때 외부공기와 열교환을 통해 냉각 또는 가열해 냉난방 부하를 절감한다. 각 실별 급기 및 배기구를 통한 환기로 쾌적한 실내공기를 유지할 수 있는 시스템이다.