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특별기획

[인터뷰] 민준기 대한설비공학회 냉난방수배관委 위원장(경희대 교수)

최적 냉난방 수배관 설계·시공 초기투자비·E절감 잡는다


 

수배관위원회 구성배경은

냉난방 수배관시스템(Hydronic System)은 건축물의 냉난방에 대한 기본 생활권과 쾌적성에 중요한 역할을 한다. 그러나 냉난방 수배관시스템을 소홀히 할 경우 초기투자비 증대, 에너지낭비 및 운영관리 부실 등의 여러 문제점이 나타난다. 그동안 냉난방 수배관시스템에 대한 중요성을 인식한 대한설비공학회의 많은 회원들이 냉난방 수배관시스템의 과설계 방지와 에너지절감, 냉난방 수배관시스템을 합리적으로 활용하기 위한 노력의 결과로 지난 1월 정기이사회에서 냉난방 수배관시스템위원회신설이 확정돼 활동을 시작했다. 현재는 60여명의 위원으로 구성돼 매 짝수월마다 정기모임을 갖고 각종 현안 및 활동들에 대한 정보를 교류하고 있다.

 

위원회 첫 위원장으로서 소감은

올해 초에 신설된 수배관위원회 위원장으로서 위원회의 구성과 역할에 대한 정립이 무엇보다 더 중요하다. 우선 위원회 구성을 위해 기존 창립맴버 10명 외에 다양한 분야의 산·학 관계자 50명을 추가로 영입해 위원회를 60여명으로 확대, 구성했다.

 

위원회의 또 하나의 역할은 냉난방 수배관시스템의 중요성을 홍보하는 것이다. 그동안 설비엔지니어로서 20여년간 설계실무에 종사했지만 냉난방 수배관시스템에 대한 중요성을 인식하지 못했으며 최근에야 그 중요성을 인식하게 됐다. 그나마 참으로 다행이라 여기고 있다. 인식에 대한 전환이 필요하며 이러한 것이 위원장 역할인 만큼 앞장 설 것이다. 앞으로 위원장으로서 활동은 사회에 봉사하는 마음가짐으로 냉난방 수배관의 중요성에 대한 인식 전환 역할과 설정된 목표가 달성될 수 있도록 최선을 다하겠다.

 

위원회 역할 및 목표는

위원회는 냉난방 수배관시스템에 대한 발전방향을 논의하고자 정기모임을 짝수월 첫째주 목요일에 진행하고 있다. 그리고 냉난방 수배관시스템의 올바른 이해를 돕기 위해 지난 2월과 8월 위원회가 주관하고 국민대 에너지인력양성센터(센터장 한화택 교수) 후원으로 냉난방 수배관 계산 프로그램강습회를 성공적으로 개최했다. 또한 그동안 과정을 검토하고 앞으로의 발전적인 대안을 찾기 위해 106일 학술강연회를 마련했다.

 

이번 학술강연회는 기후변화에 대응하는 건물에너지절약 특급대책이란 주제로 냉난방 수배관시스템과 관련된 밸브, 펌프, 방열기, 열교환기, 복사냉난방, 수열원시스템 및 커미셔닝 등의 최적화를 위한 토론의 장이 될 것이다. 또한 앞으로도 효율적인 냉난방 수배관시스템 보급을 위한 위원회의 활동은 지속적인 정기모임, 분기별 강습회 개최 및 매년 최신기술 토론의 장이 되는 학술강연회를 개최할 것이다.

 

특히 표준 수배관 계산 프로그램 개발 및 교육, 냉난방 수배관시스템 관련분야 표준설계지침서와 표준시방서 제안 및 제정 등을 추진할 계획이다.

 

건물에너지절감의 중요성은

건물에너지분야의 에너지소비현황은 전체 에너지소비량의 30~40% 차지한다. 정말 많은 비중이다. 그동안 건축물에 친환경을 도입해 기본적으로 쾌적하고 자연친화적인 건물도 요구됐지만 혁신적인 에너지절감에 대한 관심이 높다. 더 나아가 제로에너지건축물까지 요구하고 있다.

 

건물의 조건에 따라 다르지만 사무소 건물의 경우 조명 25%, 전원 10%, 냉난방 50%, 급탕 4%, 기타 11%¹) 순으로 냉난방에 대한 비중이 절반 이상을 차지한다. 여기에 물을 냉매로 사용하는 냉난방시스템의 경우 밸런싱만 최적화된다면 최대 35%의 에너지를 절감할 수 있어 건물에너지분야에서 10% 내외로 에너지절감이 가능하다.

 

? 냉난방 수배관이 중요한가

요즘 젊은 사람들이 가성비라는 말을 자주 쓴다. 비용대비 성능이 좋다는 얘기다. 다시 말해 설계 시 냉난방 수배관시스템에 대한 효율을 높이고자 한다면 수배관 계산 프로그램에 의한 순환양정, 배관경 및 콘트롤밸브를 선정해야 한다.

이러한 방식으로 최적의 수배관시스템 설계·시공이 이뤄진다면 초기투자비 및 에너지절감이란 두 마리 토끼를 잡을 수 있다. 다시 말해 가성비 좋은 한 설계가 될 것이다.

 

국내 냉난방 수배관 설치 시 문제점은

냉난방 수배관시스템에서 중요한 것은 순환펌프 선정을 위한 양정, 배관경 및 존별 콘트롤밸브 선정이다. 현재 설계 시 양정과 배관경 선정방식은 존별 수계산에 의한 것으로 안전율이 많이 반영돼 과대하게 선정되고 있다. 또한 컨트롤밸브 선정은 존별 부하(유량)값으로 자동제어나 밸브업체에 의뢰해 진행되는 방식으로 비합리적이었다.

 

기존의 설계방식은 해당존별 부하에 따른 유량을 계산해 배관경 목록에 제시된 배관경을 선정하고 제어 또는 밸브업체에 존별 유량을 제시해 해당 정유량과 컨트롤밸브 도서를 접수했다. 그리고 순환펌프는 배관과 부속마찰손실 및 안전율 등을 더해 양정을 산정해 해당 유량으로 선정했다.

 

이러한 냉난방 수배관설계는 단편적으로 존별 배관경 및 컨트롤밸브 선정 그리고 수계산에 의한 순환펌프 선정방식으로 피크치로 운영되는 방식에는 적합하나 실제로 운전되는 부분부하 운전시스템에는 부적합하다.

 

이에 따라 부분부하 운전 시에도 적용이 가능한 수배관시스템 프로그램에 의한 배관경, 정유량과 컨트롤밸브 및 순환펌프를 선정해 초기투자비를 합리화하고 운전비용을 절감할 수 있어야 한다. 그러나 개선된 수배관 프로그램 방식 적용 시 열악한 용역비에 시달리고 있는 설계사에는 부담이 가중될 수밖에 없어 고민이었다.

수배관 중요성을 인식시킬 방안은

전체적인 수배관시스템에 중요성을 인식시키는 작업이 가장 필요하다. 그 일환으로 수배관시스템 프로그램을 활용해 최적의 배관경, 양정(순환펌프) Authority(영향도)에 의한 콘트롤밸브 선정을 구현하고 그 결과를 설계, 시공 및 검증에 반영해야 한다. 결국 저변 확대를 통한 관련 종사자들의 인식 전환이 급선무다.

 

이에 따라 설계 시 기초적으로 필요한 공인된 수배관 계산 프로그램 개발 및 보급이 될 수 있는 방향을 찾고 설계기준과 표준시방서 개정작업도 병행할 계획이다. 특히 에너지절약계획서 기계설비분야에 수배관 계산 프로그램 적용에 따른 항목을 추가해 설계 시 필히 반영될 수 있도록 추진하는 것이 수배관위원회의 역할이다.