에너지절감을 위한 공조업계 기술트렌드를 살펴볼 수 있는 세미나가 5월13일 ‘2021 대한민국 기계설비전(HVAC Korea 2021)’ 부대행사로 개최됐다.

대한설비공학회(회장 김민수) 공조부문위원회·냉난방수배관시스템전문위원회(위원장 민준기)는 ‘코로나19와 건물에너지 절약적인 최적화 공조설비’를 주제로 2021년도 공조부문 학술강연회를 개최했다.

이번 강연회는 △고효율 EHP 에너지절감 능동형 AI기술 및 최대 단일용량 신기술(김하나 삼성전자 프로) △건축물 에너지절약시스템 4.0(윤재동 이투지 대표) △저엑서지를 활용한 대공간 복사냉난방시스템 적용(국민 에코에너다임 부장) △BIM 연계형 건물에너지절감 통합수배관시스템계산 프로그램 Hyd-One 개발(김중헌 BEL테크놀로지 대표) △수열원 활용 하이브리드 히트펌프 개발(방영호 지엔원에너지 이사) △대온도차 펌프 내장형 냉동기 신기술 개발(유승철 성지공조기술 이사) △반도체 클린룸시스템 실링 모듈화 공법 사례(이상희 원방테크 전무) △공조배관 6-Way 제어 및 커미셔닝 Kit(김남근 삼양발브종합메이커 이사) △코로나19 대응 실내공기 청정환기시스템(박동일 하나지엔씨 대표) 등으로 구성됐다.

민준기 위원장(경희대 교수)은 인사말에서 “포스트코로나시대에 대비한 공조설비에 대한 중요성이 높아지고 있으며 본격적으로 도래하는 BIM 설계시장에 대비하기 위해 이번 강연회를 마련했다”라며 “공조·냉난방수배관위원회는 앞으로도 효율적인 설비시스템 교육과 기술보급을 통해 국민건강과 건물에너지절감 확산에 기여할 것”이라고 밝혔다.

김동우 전임위원장(대림대 교수)은 축사를 통해 “공조설비는 에너지를 절약하고 코로나19의 피해를 최소화할 수 있는 기술”이라며 “기계설비법으로 인해 중요성을 더해가는 공조기술이 이 자리에 참석한 관계자들의 노력으로 더욱 발전할 것으로 확신한다”고 밝혔다.

김하나 삼성전자 프로는 발표를 통해 EHP신제품 ‘DVM S2’를 소개했다. 90cc 세계 최대용량 스크롤 인버터압축기를 적용해 넓은 주파수 영역의 고효율운전이 가능하며 능동형 AI기술을 적용, 최근 냉방사용패턴 및 환경을 학습해 최적화된 저압제어를 통해 기존대비 20% 빠른 냉방성능을 확보했다.

또한 냉매배관 축소로 최대 30% 추가충진돼야 하는 냉매량을 저감했으며 최대 단일캔용량 34HP 도입으로 설치공간 절감에 따른 옥내 자유공간 확대, 설치비 절감이 가능하다.

이어 윤재동 이투지 대표는 에너지절약 솔루션인 ‘TECS(Total Energy Cut-Down System) 4.0’을 소개했다. TECS 4.0은 공조장비, 열원장비를 일체화해 열원장비의 부분부하 운전에 적합하며 효율적인 운전이 되도록 에너지절약 프로그램을 적용한 자동제어시스템이다.

각종 장비의 융합 및 부분부하에 따른 냉동기·순환펌프제어 프로그램을 통해 작동하며 시스템 적용에 앞서 저유량냉동기, 인버터 순환펌프, 기능성밸브 등 신뢰할 수 있는 공조장비 선택이 선행돼야 한다. 저유량 정밀제어, 부분부하 대응으로 약 40%의 에너지절감이 가능하다.

국민 에코에너다임 부장은 저엑서지(Low-Exergy) 개념에 따라 대공간의 에너지효율을 극대화하는 복사냉난방시스템을 소개했다. 저엑서지시스템은 비가역과정의 에너지를 최대한 ‘0’과 가깝게 사용할 수 있도록 용량을 정해 낮은 온도의 에너지를 최대한 활용하는 시스템이다.

대공간의 공기기반 솔루션은 섬세한 제어를 위해 많은 노력이 필요하며 에너지소비·비용이 크기 때문에 복사냉난방시스템이 유용하다. 복사냉난방은 낮은 온도를 활용해 에너지를 약 30% 절감하며 쾌적하고 이상적인 실내온도 분포를 조성할 수 있고 공간활용성이 우수하다.

김중헌 BEL테크놀로지 대표는 설비공학회 수배관위원회가 개발한 BIM 연계형 건물에너지절감 통합수배관시스템 계산프로그램인 ‘Hyd-One’에 대해 설명했다.

Hyd-One은 BIM 기반으로 자동모델링을 수행하며 유량값, 배관길이, 밸브종류·계수, 기기차압값 등을 입력하면 △순환펌프 양정 △배관경 선정 △제어밸브 선정 △소방수리 계산 등 최적화 결과를 도출할 수 있다.

방영호 지엔원에너지 이사는 발전소온배수를 이용한 수열원 활용 하이브리드 히트펌프를 소개했다. 통상 15℃ 이상인 발전소온배수는 겨울철 약 7℃인 해수온도보다 높아 최적의 에너지열원으로 활용할 수 있다.

하이브리드 히트펌프는 해수열히트펌프시스템에 온배수 취수 후 해수와 열교환하는 계통을 추가한 시스템이다. 이에 따라 히트펌프 COP를 약 27% 향상시킬 수 있으며 공급열량이 약 38% 감소하는 장점이 있다.

유승철 성지공조기술 이사는 대온도차 펌프내장형 냉동기 신기술개발 사례를 소개했다. 대온도차 흡수식 펌프내장형 냉동기는대온도차 열교환기술을 통해 성능저하 없이 유량 50%, 펌프동력 약 60%를 감소시킬 수 있으며 냉각수·냉수펌프가 내장돼 기존 펌프면적·배관공간 축소로 기계실 면적을 줄일 수 있다.

실제 검토사례에서 기존 제품대비 초기투자비 17억원, 운전비 20년간 56억원, 유지보수비 20년간 6억원, 기계실면적 274㎡(약 83평) 등이 감소하는 것으로 나타났다.

이상희 원방테크 전무는 ‘반도체 클린룸시스템 실링 모듈화공법 사례’를 소개했다. 기존 공법은 천장슬라브에 스카이 및 리프팅장비를 활용, 상승·하강을 반복해 구조물을 설치하기 때문에 안전·품질문제에 취약하고 설치기간 증가, 현장운영 어려움 등이 발생했다.

신규 모듈화공법은 지상에서 구조물을 모듈단위로 조립하고 한번에 상승해 설치하기 때문에 고소작업 최소화로 안정성을 확보할 수 있다. 또한 공기단축, 투입인원 감소로 비용절감이 가능하다.

김남근 삼양발브종합메이커 이사는 ‘삼양 커미셔닝 키트’와 ‘6-Way밸브’를 소개했다. 삼양 커미셔닝 키트는 △바이패스 및 차단밸브 △PIBCV △차단밸브 및 스트레이너 △에어벤트 △드레인밸브 등으로 구성되며 현장여건에 맞는 부속품선택이 가능하고 제품적용단계를 간소화해 노임비를 절반 이하로 줄일 수 있다.

6-Way밸브는 FCU 내 PCB로부터 받은 신호로 구동기가 작동해 냉난방을 조절한다. 누수포인트 감소로 유지관리가 용이하며 자동제어 구성이 간단해 시공성 향상 및 노임비 감소가 가능하다.

박동일 하나지엔씨 대표는 코로나19에 대응해 살균·제균을 통한 다양한 실내공기질 개선방안을 비교했다. 공조설비를 통한 살균·제균방법으로는 △필터여과식 △UV △포토플라즈마 △이온클러스터 등 방식이 있다. 공조 시 외기도입을 늘리면 희석환기에 따른 이점이 있으며 필터등급을 높이면 에어로졸을 줄일 수 있어 실내 비말입자 농도를 줄일 수 있다. 다만 자외선소독 및 양극성 이온화 등 기술솔루션은 효과를 정량화하기에 충분한 독립적인 테스트 또는 실증경험이 없음을 감안해야 한다.