공기를 이용해 공조하는 기존 냉난방방식과 비교했을 때 복사냉난방방식의 쾌적성과 에너지측면에서 장점은 이미 세계적으로 인정되고 있는 상황이며 최근 지구환경보전과 에너지절약에 대한 관심과 맞물려 복사냉난방에 대한 관심이 높아지고 있다.

복사냉난방시스템은 천장, 벽, 바닥에 설치된 복사패널을 이용한 복사열과 이로 인한 자연대류효과를 이용하는 냉난방방식을 말한다.

미국의 DOE(Department of Energy)는 지난 2002년 ‘Energy Consumption Characteristics of Commercial Building HVAC Systems’ 보고서에서 15종류의 최신 공조기술 중 천장 복사냉방이 에너지저감 잠재력이 가장 높은 기술이라는 연구결과를 발표하기도 했다. 뿐만 아니라 그동안 많은 연구문헌들을 통해 볼 때 복사냉난방시스템은 건물 냉난방에너지 저감 및 쾌적성에 대한 요구를 충족시켜 줄 수 있는 효과적인 방식 중 하나로 인식돼 가고 있다.

1970년대에 접어들면서 유럽과 북미대륙을 중심으로 복사난방뿐만 아니라 복사냉방시스템이 건물에 본격적으로 적용되기 시작했다.

2000년대에 접어들면서 적용사례는 시대적인 요구와 맞물려 급격하게 증가해 유럽과 북미대륙뿐만 아니라 중국과 일본을 비롯한 아시아지역도 복사냉난방시스템 적용 사례가 증가하고 있다.

이에 따라 전체 냉난방설비시장에서 복사냉난방시스템이 차지하는 비중은 점차 증가하고 있으며 관련 기업들도 증가하고 있다.

냉난방용 배관 중심이던 기업들이 복사냉난방시장이 커지면서 점차 전체 복사냉난방시스템의 일부분을 패키지화한 제품이나 완성된 조합체로 복사냉난방 패널 제품들을 선보이며 성장하기 시작했다. 전통적인 냉난방설비를 생산·판매하던 기존 기업들도 복사냉난방시스템에 관심을 돌려 관련 제품을 개발·보급하며 그 영역을 점차 넓혀가고 있다.

Uponor, REHAU, CLINA, TROX, RDZ, Lindner 등 관련 기업의 수가 해를 거듭할수록 증가하고 있으며 이들의 사업규모도 점차 증가해 가는 것을 볼 때 복사냉난방 시장이 전 세계적으로 성장해가고 있음을 알 수 있다.

2010년 Frost & Sullivan Report에서는 2020년 기준 복사냉난방시장의 전세계적인 규모를 약 16조4,000억원으로 예측하고 있으며 2014년 기준 465억달러였던 전세계 바닥복사시스템 시장은 2015년부터 2020년까지 매년 평균 8.7% 성장할 것으로 보고 있다.

녹색건축 핵심 ‘복사냉난방’

실내환경의 쾌적성이 현존하는 어떤 시스템보다 우수한 것이 바로 ‘복사냉난방시스템’이다. 실내의 온도분포가 좌우상하 편차가 적은 가장 이상적인 온도분포를 유지하고 실내 소음이 없어 아주 조용하다. 세균, 곰팡이, 먼지가 없는 실내를 만들어 준다. 인체와 직접적으로 복사열 교환이 이뤄져 열적 쾌적이 최고이며 기류에 의한 불쾌감이 없어 냉방병이 생길 수 없다.

복사냉난방시스템은 현존 시스템 중 가장 저에너지시스템이다. 인체와 직접적인 열교환에 따른 냉온열감이 우수해 대류시스템보다 실내온도를 1~2℃정도 높거나(여름) 낮게(겨울) 운전할 수 있어 약 8~10% 정도의 에너지가 절감된다. 저온의 온수(35~40℃)와 고온의 냉수(15~17℃) 사용에 따른 장비의 전력부하를 약 10~15% 절감할 수 있다. 에너지반송을 온수와 냉수, 즉 물을 이용하므로 공기를 이용하는 대류방식보다 열반송 동력비를 약 20% 절감할 수 있다. 저온의 온수, 고온의 냉수를 사용하므로 지열이나 태양열로부터 얻는 에너지를 직접 바로 적용할 수 있는 친환경 신재생에너지와의 접목성이 가장 우수하다. 공항, 역사, 대형 로비, 등 대형 공간인 경우 필요한 거주 지역만 냉난방이 가능하므로 이에 따른 에너지절감도 우수하다.

건축적인 효율성도 어느 냉난방시스템보다 복사냉난방이 우수하다. All Air 공조시스템에서는 천장내 공간이 많이 필요하지만 복사시스템의 경우 최소 환기에 필요한 덕트 공간만이 필요해 천장내 공간을 최대 30cm까지 절감할 수 있다.

결국 덕트 샤프트 공간이나 공조기실 면적 등을 줄일 수 있어 건축비 절감이나 타 용도로 전용이 가능한 이점을 최대한 누릴 수 있다. 또한 천장타입을 적용할 경우 건축 천장재를 대체해 별도의 천장재 공사비를 줄일 수 있다.

복사냉난방시장 지속 성장세 유지

우리나라 주거의 전통적인 난방방식인 온돌은 복사난방의 대표적인 방식이다.

우리는 복사난방방식에 이미 매우 익숙해져 있다고 볼 수 있다. 구들이 있는 전통적인 온돌방식이 1970년대에 들어 온수배관을 이용하는 현대적인 온돌난방시스템으로 고층 아파트에 도입되면서부터 관련 난방기술의 지속적인 발전과 함께 바닥 복사난방 관련 시장도 지속적으로 성장해 왔다.

그러나 우리나라가 복사냉방에 관심을 두기 시작한 것은 최근의 일이다. 물론 ‘건물냉방’에 대한 요구가 생기기 시작한 것도 오래된 일이라 할 수는 없으나 기존의 복사난방을 냉방에도 활용하는 복사냉방에 대한 연구는 1990년대 말부터 본격적으로 시작됐으며 2000년대 초까지만 해도 국내에는 복사냉방까지 통합된 복사냉난방시스템의 적용은 거의 없었다.

전세계적인 추세에 따라 우리나라에서도 건물에너지 저감에 대한 관심이 높아지면서 복사냉난방시스템이 적용되기 시작했다. 현재 국내에는 이화여대 캠퍼스센터, GS건설 기술연구소, GS엠비즈(주) 사옥, 서울시 제로에너지하우스, 포스코건설 그린빌딩, 코오롱글로벌 E+ 주택 홍보관, 대한건축학회 건축센터, 서울대학교 교육연구동, 한국전력 신사옥, 한국토지주택공사(LH) 신사옥, JEI Platz 등에 이미 적용돼 복사냉난방시스템이 가동되고 있다. 뿐만 아니라 최근 한국타이어 중앙연구소, 현대자동차 오토월드 일산 복합거점, 한국교육개발원 등 대규모 건물에도 복사냉난방시스템이 적용돼 시공 과정에 있는 등 복사냉난방 적용 사례가 점차 늘어가고 있다.

김광우 서울대 교수는 “우리나라의 복사냉난방시장 성장세는 세계시장 성장에는 미치지 못하지만 점차 탄력을 받아 성장세에 접어 들 것”이라며 “기존의 복사난방을 포함한 전체 복사냉난방시장 규모는 2020년 기준 1조600억원에 이를 것”이라고 전망했다.

국내 환경 적합한 규격제정 시급

유럽과 미국에서 복사냉난방시스템은 오랜기간 축적된 수배관기술을 바탕으로 시장에 활성화됐으며 DIN, EN, ASHRAE, ISO 등에서 기술기준 및 인증규격 등을 통해 품질을 규정하고 있다.

그러나 국내에는 복사냉난방에 대한 기술기준이나 규격이 부족하다. 복사냉난방시스템에 대한 연구나 논문은 1990년대 초반부터 꾸준히 이뤄져 왔으나 실질적인 시스템 개발이나 실용화 노력이 이뤄지지 않아 EN이나 ASHRAE규격에 준해 소개되고 있어 시스템의 형태가 생소한 것이 사실이다.

우리나라도 국내 환경에 적합하고 적용성이 뛰어난 복사냉난방시스템의 KS규격이 빠른 시일 내에 규정되고 기술이 안정될 수 있는 연구기반이 마련돼야 한다.

또한 복사냉난방시스템도 신재생에너지와 같이 에너지절약계획서 혹은 ECO-2 등에서 에너지절약 기여도를 인정받을 수 있는 제도적인 가점 혜택이나 지원금을 받을 수 있는 환경이 마련돼 열원분야에 집중돼 있는 에너지절약기법이 더 다양하게 확대되는 계기가 마련되기를 기대해 본다.