하이멕이 창립 60주년을 맞아 지난 5월15일 서울 코엑스 컨퍼런스룸 318호에서 '하이멕 60년, 엔지니어링의 미래를 설계하다: 랜드마크 프로젝트로 본 혁신과 기술' 특별 세미나를 개최했다고 밝혔다.

 

이번 세미나는 최상홍 회장이 1966년 회사를 창립한 이후 반세기를 넘어 60년의 업력을 쌓아온 하이멕은 그간 수행해온 수천건의 랜드마크 프로젝트를 돌아보고 AI·DX시대를 맞아 기계설비 엔지니어링의 미래 방향을 업계와 공유하는 자리였다.

 

△AX·DX기반 스마트엔지니어링 △Net-Zero 공공건축 △스마트빌딩 공조 △친환경 기계설비설계 △대규모 수열원시스템 등 하이멕의 핵심 기술분야를 망라한 5개 세션이 진행됐다.

 

이와 함께 올해 일본법인 '하이멕 재팬' 설립 소식도 공개됐다. 창립 60주년을 맞아 국내 시장을 넘어 글로벌 엔지니어링기업으로 도약하기 위한 첫 해외거점을 확보한 것으로 하이멕은 이를 발판 삼아 향후 글로벌시장에서의 엔지니어링사업을 본격 확대해 나가겠다는 의지를 밝혔다.

 

AX·DX 스마트 엔지니어링, 설계시간 40% 단축

강정모 하이멕 사업부장은 'AX·DX 기반의 기계설비 스마트 엔지니어링과 고도화 전략 사례'를 주제로 하이멕이 자체 개발한 HDX HUB 플랫폼을 소개하며 엔지니어링업무의 디지털전환 현황과 AI전환 비전을 공유했다.

 

강 사업부장은 "전체 설계일정 중 30~40% 이상이 반복작업이나 자료검색에 소비되고 있다"라며 "이 시간을 줄여 엔지니어가 본연의 창조적 업무에 집중할 수 있는 환경을 만들기 위해 HDX HUB 플랫폼을 개발했다"고 밝혔다.

 

하이멕의 디지털전환은 1996년 전산화 TF구성을 시작으로 PC·이메일 도입, CAD 전환, 인트라넷 체계화 등을 거쳐 현재 DX단계에 진입해 있다. 60년간 국내·외 4,300건 이상의 프로젝트를 수행하며 축적한 설계도면·계산서·프로젝트 이력데이터와 250명 임직원 중 200명에 달하는 기술인력이 플랫폼의 핵심자산이다.

 

HDX HUB는 △디지털 프로세스(HDP) △디지털 데이터베이스(HDB) △디지털 설계지원도구(HDT) 등 세가지 구성요소로 이뤄진다. HDP는 베테랑 엔지니어의 업무노하우를 표준 WBS(Work Breakdown Structure) 프로세스로 정립해 신입부터 고참까지 동일한 품질을 낼 수 있도록 설계됐다. HDB는 기존에 개인 PC나 부서 공유폴더에 분산됐던 설계자료를 중앙서버로 일원화해 버전 관리·통합 검색·권한 관리를 지원한다. HDT는 Python·VBA 기반 자체 개발 소프트웨어, 노코드 툴킷, 외부 상용 프로그램 연동 등 세 가지 방식으로 반복업무를 자동화하는 설계지원도구다. HDT는 현재 습공기 물성 계산, 프리쿨링 시간 계산, 히트펌프 외기영향 COP 계산 등 총 14종이 개발됐으며 일부는 특허를 획득했다.

 

HDX HUB 플랫폼 도입효과로는 설계시간 40% 단축, 휴먼에러 70% 감소, 데이터 검색시간 80% 단축, 1인 처리건수 50% 향상이 기대된다.

 

미래 전략으로는 DX를 넘어 AX(AI 전환)로의 고도화를 제시했다. 2028~2030년을 목표로 △AI설계 어시스턴트 △예측기반 검토 △지식그래프 △자동화 확장 △디지털트윈 등 5대 추진전략을 통해 AI기반 지능형 엔지니어링 기업으로 도약한다는 계획이다.

 

단기적으로는 2027년까지 HDX 플랫폼 전사 내재화와 AI 인프라 구축을 중장기적으로는 반복 설계 70% 자동화와 HDX 생태계의 고객·파트너사 개방을 목표로 하고 있다.

 

강 사업부장은 "DX에서 AX로의 진화는 선택이 아닌 필수"라며 "사람의 경험과 AI의 분석이 결합될 때 최고의 엔지니어링이 완성된다"고 강조했다.

 

저탄소 고효율설비, Net-Zero 공공건축 실현

홍지표 하이멕 본부장은 '저탄소 고효율설비로 실현하는 Net-Zero 공공건축'을 주제로 탄소중립 건축설계 전략과 하이멕의 실제 설계사례를 소개했다.

 

홍 본부장은 “공공건축이 탄소중립 설계의 선도적 역할을 해야 한다”라며 “2025년 공공건축물 ZEB 의무기준 강화를 시작으로 2030년 ZEB 3등급 수준 확대, 2050년 전 건축물 ZEB 1등급 수준을 지향하는 정책 흐름 속에서 에너지절감뿐만 아니라 열원시스템 전기화, 저GWP 냉매 전환 등 탄소배출 저감까지 통합적으로 고려한 설비계획이 필요하다”고 설명했다.

 

Net-Zero 건축 설계전략으로는 부하저감→고효율시스템→신재생에너지 연계로 이어지는 통합 엔지니어링 접근법을 제시했다.

 

홍 본부장은 "기존 설비설계가 도면·도서 위주의 계획이었다면 저탄소건물을 위해서는 직사광 차폐, 자연채광, 소음 저감, 자연환기 활용 등 환경 전반을 아우르는 통합 환경조절시스템 설계가 엔지니어의 역할이 돼야 한다"고 밝혔다.

 

저탄소 열원시스템으로는 히트펌프 등 전기열원시스템을 중심으로 고온냉수·저온수시스템을 통한 효율향상과 부분부하 운전특성을 고려한 시스템선정이 중요하다고 설명했다. 공조·환기 측면에서는 외기처리와 실내공조의 분리, 거주역 공조, 변풍량·변유량 제어, 전열회수형 환기장치 적용이 핵심절감방법으로 제시됐다. 운영최적화와 관련해서는 BEMS를 계측·분석·최적제어를 위한 플랫폼으로 활용하고 운영데이터기반 지속적 튜닝이 준공 후 성능유지에 필수적이다.

 

설계사례로는 서울시교육청 신청사가 소개됐다. 지하 3층·지상 6층, 연면적 약 4만m² 규모의 이 건물은 올해 4월 개청했으며 하이멕이 기계·전기·소방·친환경 설계에 참여했다. 건물 중앙의 아트리움을 핵심설계요소로 활용해 부력기반 자연환기, 자연채광, 냉난방부하 저감효과를 동시에 구현했다.

 

아트리움에 면한 실들에 개구부를 두어 환기효과를 극대화하고 지붕천창은 면적을 최적화해 간접광만 실내로 유입되도록 했으며 로비 바닥복사냉난방을 적용해 거주역 위주의 쾌적성을 확보했다. 업무공간에는 바닥 급기 공조시스템과 지열 수축열시스템을 적용했으며 초과근무 시간대에는 EHP만 부분 운전해 에너지낭비를 최소화하는 운영방식도 도입됐다. 신재생에너지로는 태양광발전, 집광채광, 지열냉난방, 연료전지를 통합 적용했으며 BEMS를 통한 실시간 모니터링과 에너지분석체계도 구축됐다.

 

홍 본부장은 "시공단계에서 VE로 인한 핵심 성능저하를 방지하고 운영단계에서는 관리자교육과 성능기반 M&V 체계를 갖추는 것이 중요하다"라며 "건축주·건축가·설비 엔지니어·시공사·운영사 등 모든 참여자가 목표를 공유하고 생애주기 전반에서 협력할 때 Net-Zero 건축을 실현할 수 있다"고 강조했다.

 

UX중심 스마트빌딩 공조 설계⋯ 아모레퍼시픽 신사옥 사례 소개

최도석 하이멕 사업부장은 '미래형오피스의 기준, 사용자경험(UX)을 최적화한 스마트빌딩 공조시스템'을 주제로 기계설비 패러다임의 변화와 아모레퍼시픽 신사옥 설계사례를 발표했다.

 

기계설비 패러다임은 1세대 기본 냉난방 중심에서 2세대 에너지효율화, 3세대 사용자경험(UX) 중심으로 진화해왔다.

 

최도석 사업부장은 "스마트빌딩에서 사용자경험이란 결국 눈에 보이지 않는 쾌적함을 제공하는 것"이라며 "온도·습도·기류·공기질·소음 등 실내 환경 요소를 사용자 중심으로 최적화하는 설계가 중요해지고 있다"고 강조했다.

 

스마트빌딩의 핵심요소로는 △센서·디바이스를 통한 실시간 환경정보 수집 △BEMS기반 통합 제어 △지속가능성·에너지 최적화 △사용자 경험 최적화 등 네 가지가 꼽힌다.

 

설계사례로는 아모레퍼시픽 신사옥이 소개됐다. 서울 용산구 소재 연면적 18만8,723m², 지하 7층·지상 22층 규모의 이 건물은 건축설계 David Chipperfield+해안건축, 기계설비설계 Arup+하이멕이 참여해 2017년 준공됐으며 CTBUH MEP Engineering Award(2019년), 서울시 건축상 최우수상(2019년), 한국건축문화대상 민간부문 대상(2018년)을 수상했다.

 

패시브 디자인으로는 외부수직루버와 42mm 로이(Low-E) 삼중유리가 핵심이다. 수직루버는 일사부하가 큰 남서·남동 측에 가장 큰 사이즈를 적용하고 방위별로 차등 배치했으며 에너지 시뮬레이션 결과 이중유리대비 연간 냉방부하 27%, 냉방에너지 31%, 연간 에너지사용 요금 25% 절감 효과가 확인됐다. 외피 단열성능은 외벽 0.28W/m²·K, 외부창 0.98W/m²·K로 법적 기준을 크게 상회한다. 자연채광과 자연환기는 건물의 3면 개구부 형태를 활용해 구현했으며 옥상녹화는 하절기 냉방부하 저감과 함께 근무자 휴식공간으로도 활용되고 있다.

 

액티브시스템으로는 빙축열시스템(1,700RT, 44%)·지열이용히트펌프(1,017RT, 26%)·터보냉동기(1,138RT, 30%)를 결합한 냉열원시스템과 증기보일러 기반 온열원시스템이, 신재생에너지로는 지열·태양광·태양열 등이 통합 적용했다. 기준층에는 바닥공조시스템이 도입됐으며 입형 공조기(ACU)에 4-PIPE방식을 적용해 인접 존이라도 냉방·난방을 독립 운전할 수 있다.

 

외주부에는 바닥 매입형 팬코일유닛(FCU)을 설치해 창측 콜드 드래프트를 차단하고 필터 교체와 밸브제어가 용이하도록 컨트롤박스·밸브박스를 일체화했다. CFD 시뮬레이션으로 검증한 결과 전 영역에서 실내온도 26℃ 이하, 기류속도 0.2m/s 이하가 유지됐다. 라이즈드 플로어 높이는 650mm로 설계해 팬코일 배관·덕트·전기 트레이 등 스프링클러를 제외한 모든 MEP 설비를 바닥 내에 수용했으며 건축가의 노출 콘크리트 디자인 의도를 살리면서 유지관리 편의성도 확보했다.

 

최 사업부장은 "하이브리드 워크 확산, AI기반 예측관리, ESG경영 강화 등으로 미래오피스의 변화가 가속화될 것"이라며 "IoT센서기반 실시간 환경모니터링, AI기반 지능형제어, 모바일·클라우드 통합관리가 확대되면서 제로에너지빌딩을 향한 고효율설비 설계의 중요성이 더욱 커질 것"이라고 밝혔다.

 

환경순응형 공조시스템, 남양 성모성지대성당 사례

이진영 하이멕 전략부문사장은 ‘자연과 하나 되는 공간, 남양 성모성지: 건축미를 극대화한 친환경 기계설비 설계’를 주제로 경기도 화성시 남양읍에 위치한 남양 성모성지대성당의 환경순응형 공조시스템 설계사례를 발표했다.

 

2021년 준공된 이 성당은 건축면적 2,624.76m², 연면적 4,953.32m², 지상 2층·지하 1층 규모로, 지상 1층 대성전(1,500명)과 지하 1층 소성전(350명)으로 구성됐다. 건축설계는 세계적 건축가 마리오 보타(Mario Botta)와 HnSa 건축사사무소가 공동으로 맡았으며 건축주인 이 성당 신부는 에너지소비를 최소화하는 친환경성당을 목표로 설계에 임해달라고 요청했다.

 

이 사장은 건물의 지형적·형태적 특성에서 설계 아이디어를 도출했다고 설명했다. 성당 부지는 산에 둘러싸인 골짜기에 위치해 연중 0.5~1.5m/s의 산곡풍이 일정하게 부는 자연환경을 갖추고 있었다. 건물 전면의 타워형 매스는 연돌효과 활용에 유리했고 건물 양 측면이 지중에 묻히는 구조는 별도의 공사 없이도 지중열 활용이 가능한 조건을 제공했다. 이 사장은 이러한 특성을 바탕으로 산곡풍 유입, 연돌효과를 이용한 부력 환기, 지중열을 활용하는 에어터널(열미로)시스템을 핵심 요소기술로 제안했다.

 

에어터널은 건물 측면의 지중 이중벽을 공조시스템으로 전환한 구체형 지열활용 환기시스템이다. 터널 통과길이 120m, 통과 풍속 1m/s 내외로 설계됐으며 겨울철에는 평균 7℃ 예열 및 가습, 여름철에는 평균 3.2℃ 예냉 및 제습효과를 발휘한다. 공조기 난방코일 용량은 외기 직접 유입대비 약 19.1%(123kW) 저감됐다. 대성전에는 천장고 9~15m의 대공간 특성을 고려해 거주역 위주의 바닥공조시스템이 적용됐으며 취출구 토출 풍속은 1m/s 미만으로 유지해 불쾌감과 소음을 최소화했다.

 

설계과정에서 이 사장은 마리오 보타 사무소와 수년에 걸쳐 통합설계 조율을 진행했다. 건축가의 '군더더기 없는 마감' 철학에 맞춰 실내에 덕트·배관이 전혀 노출되지 않도록 에어통로를 모두 건축적 공간으로 처리했으며 천창 개구부 방향을 남향에서 북향으로 변경해 직달일사 유입을 차단하고 확산광 위주의 자연채광을 구현했다.

 

운영현황에서도 설계의도는 그대로 확인됐다. 2022년 5월 방문 당시 에어터널 내부 공기온도는 13℃로 지중온도와 유사하게 측정됐으며 공조설비 미가동 상태에서도 대성전 실내온도는 24℃를 유지했다. 실제 전기요금은 설계 예측치의 절반에도 미치지 않을 만큼 에너지절감 효과가 크게 나타났다.

 

이 사장은 "건축적 요소를 설비 대신 활용할 때 임팩트가 훨씬 크다"라며 "건물의 위치·형태·재료·운영 특성에 대한 이해를 바탕으로 한 통합 설비설계의 필요성을 이 프로젝트가 잘 보여주고 있다"고 강조했다.

 

삼성 무역센터 광역원수 수열시스템 설계·운영 노하우

안상훈 하이멕 사업부장은 ‘도심 속 탄소중립 실현, 대규모 수열원시스템 설계 및 운영의 핵심 노하우’를 주제로 삼성 무역센터에 적용된 대규모 광역원수 수열시스템 설계 및 운영사례를 발표했다.

 

광역원수란 수원지에서 취수장을 거쳐 정수장에 도달하기 전까지의 물을 말한다. 수열에너지의 일종인 광역원수 냉난방시스템은 이 원수를 히트펌프와 연계해 건물의 냉난방에 활용하는 방식이다. 수도권 광역원수 관망은 총 연장 약 1,000km에 달하며 매일 약 450만톤의 원수가 흐르고 있다. 연간 수온은 여름철 평균 20~25℃, 겨울철 평균 3~5℃로 공급된다.

 

무역센터 적용사업의 공식명칭은 '삼성 무역센터 수열에너지 보급·지원 시범사업'으로 설계는 2022년 8월부터 2023년 12월까지, 공사는 2024년 7월부터 2025년 12월까지 진행됐다. 수열용량은 7,000RT로, 무역센터 전체 냉방용량 약 2만5,000RT의 28%를 담당한다. 원수는 팔당 취수장에서 봉은사로를 지나는 관경 2,200mm 메인관에서 1,000mm로 분기해 지상 1층 DA를 통해 지하 4층 기계실까지 공급된다. 공급유량은 약 8만4,640LPM, 유속 1.8m/s, 공급압력 5.0kg/cm²으로 설계됐다.

 

신설장비로는 수열히트펌프(냉방용) 1,000RT 3대, 급탕히트펌프 500RT 1대, 터보냉동기 1,300RT 2대, 수열열교환기(냉방용) 2,000RT 4대(예비 1대 포함), 오토스트레이너 3,500RT 2대 등이 설치됐다. 기존 건물에 대구경 배관을 인입하는 작업은 외벽타공과 지하주차장 상부 배관 경로 확보 등 상당한 난이도를 요구했으며 현장조사와 구조검토를 거쳐 시공을 완료했다. 현재는 초기운전단계로 약 30~40% 수준의 가동률을 유지하고 있다.

 

기대효과로는 연간 약 10억8,000만원의 에너지비용 절감, 연간 탄소배출량 2,400톤 감소, 무역센터 신재생에너지 생산비율 32% 증가, 냉방예비용량 78% 증가가 예상된다.

 

안 사업부장은 “설계단계에서는 월별 수온데이터를 면밀히 검토해 극한환경에도 대응 가능한 히트펌프를 선정하고 장마철 탁도 급증에 대비한 완벽한 필터링 설비를 갖춰야 한다”라며 “광역원수는 상수와 달리 부유물질과 슬러지로 인한 열교환기 효율 저하 우려가 크므로 스테인리스 스틸·도복장강관 등 내구성 높은 배관 자재 선정이 중요하며 냉각탑 등 백업 열원설비도 반드시 구축해야 한다”고 강조했다.

 

운영단계에서는 강우 후 2~3일 내 탁도 악화에 대비한 기상모니터링, 온도·유량 실시간 모니터링을 위한 스마트제어시스템 구축, 배관과 열교환기의 정기적인 슬러지·스케일 점검이 핵심 과제로 제시됐다.