복사냉난방은 전세계적으로 온실가스 저감 및 제로에너지건물에서 에너지절감과 쾌적성 향상이 우수해 수요가 급증하고 있다. 이런 가운데 우리나라가 복사냉난방시스템 국제표준화를 주도할 기반을 닦는다.
김광우 서울대 교수는 최근 한국산업기술평가관리원이 국가표준기술력향상사업 신규지원과제으로 선정한 ‘건물부분 온실가스 저감을 위한 복사냉난방시스템 국제표준 개발’ 과제를 수주했다고 밝혔다. 한국건설생활환경시험연구원이 참여기관이다.
복사냉난방시스템은 건물의 구조체에 배관을 매설해 냉온수 열매체를 공급(습식)하거나 배관이 설치돼 있는 패널에 냉온수 열매체를 공급(건식)해 온도가 높아지거나 낮아진 구조체 또는 패널표면과의 복사열교환을 통해 실내를 냉난방할 수 있는 시스템이다.
기존의 공기 냉난방방식에 비해 비교적 낮은 온도의 난방수로 난방이 가능하고 비교적 높은 온도의 냉방수로 냉방이 가능하며 주변 구조체 및 인체와의 복사 열교환을 통해 온열쾌적 환경을 유지함으로써 기존의 공기 냉난방 방식보다 실내 설정온도를 다소 완화되게 설정할 수 있어 건축물의 에너지효율이 향상될 수 있다.
국내외 표준 제정 현황
국내에서는 복사난방의 사용빈도는 높은 반면에 표준화 실적은 상대적으로 미흡한 상태다. 조립식 복사패널의 난방에 국한돼 표준이 존재하나 복사난방 구성 부품규격(△KS F 2912: 건식 온수온돌판의 방열량 계산 및 시험 방법 △KS B 8025: 온수 난방용바닥 패널)에 국한돼 있다.
이에 반해 국외에서는 주로 유럽연합(CEN)이 주도해 표준 제정이 이뤄지고 있으며 대체로 실험에 따른 방열량 평가방법이 주로 제정되고 있다.
- EN 1264: Water based surface embedded heating and cooling systems.
• EN 1264-1: Definitions and symbols
• EN 1264-2: Floor heating: Prove methods for the determination of the thermal output using calculation and test methods
• EN 1264-3: Installation
• EN 1264-4: Dimensioning
• EN 1264-5: Heating and cooling surfaces embedded in floors, ceilings and walls. Determination of the thermal output
- EN 14037: Ceiling mounted radiant panels supplied with water at temperature below 120°C
• EN 14037-1: Technical specifications and requirements
• EN 14037-2: Test methods for thermal output
• EN 14037-3: Rating method and evaluation of radiant thermal output
- EN 14240: Ventilation for buildings
– Chilled ceilings – Testing and rating
- NT VVS 078: Ceiling cooling systems: cooling capacity
김광우 서울대 교수는 ISO/TC205/WG8(건축환경설계)에서 Convenor와 project leader로 활동하면서 국내 전통적인 온수온돌방식인 구조체에 매입된 형태의 습식 복사냉난방시스템 관련 표준(ISO 11855)을 방열량 평가 실험 및 설계, 제어, 운영을 포함해 7개 파트로 나눠 제정을 완료했거나 제정을 진행하고 있다.
EN 1264, EN 15377, ASHRAE Handbook 및 각국 전문가 의견을 통합한 국제표준을 발간했으며 그 결과 유럽표준인 EN 15377의 Part 1~5를 한국에서 주도한 국제표준 ISO 11855의 Part 1~5로 대체할 수 있었다.
- ISO 11855: Design, dimensioning, installation and control of embedded radiant heating and cooling systems
• ISO 11855-1:2012 Definition, symbols, and comfort criteria(완료)
• ISO 11855-2:2012 Determination of the design heating and cooling capacity (완료)
• SO 11855-3:2012 Design and dimensioning(완료)
• ISO 11855-4:2012 Dimensioning and calculation of the dynamic heating and cooling capacity of Thermo Active Building Systems(TABS)(완료)
• ISO 11855-5:2012 Installation(완료)
• ISO 11855-6:2012 Control(완료. 수정보완 진행 중)
• ISO/NP 11855-7 Input parameter for the energy calculation(진행 중)
또한 배관이 설치된 패널을 이용하는 건식 복사냉난방시스템 관련 표준(ISO 18566)을 6개 파트로 나눠 제정하고 있다. EN 14037, EN 14240, ASHRAE Standard 138, ASHRAE Handbook, REHVA Guidebook 및 각국 전문가 의견을 통합한 국제표준 발간을 진행하고 있다.
- ISO 18566: Design, test methods and control of hydronic radiant heating and cooling panel systems
• ISO/DIS 18566-1 Definition, symbols, technical specifications and requirements (진행 중)
• ISO/DIS 18566-2 Determination of heating and cooling capacity of ceilling mounted radiant panels (진행 중)
• SO/DIS 18566-3 Design of ceilling mounted radian panels (진행 중)
• ISO/DIS 18566-4 Control of ceilling mounted radiant heating and cooling panels (진행 중)
• ISO/NP TR 18566-5 Ceiling mounted radiant panels (진행 중)
• ISO/NP 18566-6 Input parameter for the energy calculation (제안예정)
국제표준 제정을 통한 기대효과
국제표준 제정으로 건물에서 에너지절감 및 주거 쾌적성 증진을 위한 핵심 성능기반 기술을 축적하고 저에너지, 패시브건축 시장 확대 및 핵심기술의 선도적인 위치를 선점할 수 있다. 또한 국제 수준의 복사냉난방시스템 설계·실험·제어·운영 기술 선점 및 국내 표준을 재정비할 수 있다. 이와 함께 학계 및 연구소의 기술 개발 성과의 국제적 실용화도 촉진할 수 있다.
Lawrence Berkeley National Laboratory에서 발표한 보고서에 따르면 복사냉난방시스템 적용 시 일반 공조시스템대비 총 45.3%의 건물에너지 절감이 가능할 것으로 전망하고 있다. 즉 건물 냉난방 에너지절약을 통한 비용 절감 및 건물분야 온실가스도 저감할 수 있다.
대류냉난방시스템대비 공조기·덕트·플레넘 사이즈를 50% 이상 줄일 수 있어 이로 인한 초고층 건물 등의 층고 저감도 가능하며 산업체에서 복사냉난방 시스템의 설계·실험·제어·운영에 관한 업무를 유기적으로 연계해 생산에 소요되는 비용 절감 및 시스템 품질 향상을 기대할 수 있다.
또한 국내 기업체에서 관련 기술의 상품화, 품질 확보 능력 향상 및 미래성장동력 강화를 통해 세계시장 진출 기반 확립 및 해외시장선점도 가능하며 국내 실정에 맞는 복사냉난방시스템의 설계 절차 및 기술 지침서 작성이 가능하다.
국제표준화 제정을 통해 해외기술도입(설계/컨설팅) 비용절감, 국내시장 보호 및 수입 대체효과도 기대할 수 있으며 국제표준에 맞는 관련 교육을 통한 전문 인력 양성, 보급으로 일자리 창출도 기대된다.
미국 에너지성(DOE)은 건물 냉난방시스템 중 복사냉방시스템이 우수한 에너지절감효과는 물론 투자비 회수 기간도 가장 단기간인 시스템으로 보고하고 있다.
결국 복사냉난방시스템의 저변 확대에 따라 에너지절약 및 이산화탄소 저감에 크게 기여해 국가 에너지 위기 해소에 일익을 담당할 수 있다.
특히 복사냉난방시스템의 활발한 적용으로 건물 재실자 쾌적성 증진 및 업무효율성이 향상되며 복사냉난방시스템을 정책적으로 제로에너지건물의 필수요소기술로 적용해 재생가능에너지 활용 가능성을 제고할 수 있다. 특히 KS 규격화 관련 성능 신뢰성 확보 및 국내산업 육성이 기대된다.
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