칸kharn은 지난 9월3일 서울 코엑스마곡에서 ‘All That ZEB 2026’ 컨퍼런스를 개최했다고 밝혔다. 이번 행사는 제로에너지건축물(ZEB)산업관련 정책과 연구 및 기술 전반을 아우르는 대규모 행사로 하루동안 6개 세션이 진행됐다.

 

2-1 ‘실내공간 및 환기’세션에서는 ZEB 구현을 위한 스마트환기와 제습·복합공조 등 실내환경 개선기술과 신기술의 시장확산을 위한 표준·인증체계 구축방향을 공유했다.

 

발표는 △스마트환기시스템(이윤규 한국건설기술연구원 센터장) △실내공간별 환기제어를 통한 에너지효율향상기술·환기청정기 휴벤 Eco(이관철 힘펠 이사) △경동나비엔의 IAQ해법 ‘에어케어 솔루션’(남영탁 경동나비엔 상품기획2팀 PM) △환기산업활성화방안 ‘단체표준’(최준영 KTL 연구위원) △복합공조기 및 혁신제품(박문수 센도리 대표) △ZEB의 환기 및 냉방솔루션-휴미컨(이대영 휴마스터 대표) 순으로 진행됐다.

 

 

이동규 한국환기협회 사무국장은 인사말을 통해 “한국환기협회는 미세먼지와 유해가스 걱정 없이 누구나 마음 놓고 숨 쉴 수 있는 깨끗한 실내환경을 만드는 것을 목표로 설립됐으며 열회수형 환기장치 등의 실내공기질 개선효과를 검증하기 위한 실증연구와 초대형 성능시험방법 개발, 취약계층 대상 무상보급사업 등을 추진하고 있다”라며 “이번 컨퍼런스가 환기산업 활성화방안을 함께 논의하고 환기산업의 지속가능한 미래를 이끄는 뜻깊은 장이 되길 기대한다”고 말했다.

 

스마트환기 운전기준·성능평가체계 마련 시급

이윤규 한국건설기술연구원 센터장은 스마트 환기기술을 주제로 발표했다.

 

현재 국내·외 환기관련 기준은 대부분 설계단계에서 최소환기량과 설비용량 등을 확보하는 데 초점이 맞춰져 있다. 반면 실제 건물 운영단계에서 실내공기질(IAQ)이 적정수준으로 유지되는지, 재실인원과 오염원 변화에 따라 환기량이 적절하게 제어되는지를 판단하는 기준은 상대적으로 부족한 상황이다.

 

ASHRAE 62.1은 환기량을 중심으로 한 설계기준을, EN 16798은 건물에너지성능과 연계한 기준을 제시하고 있으며 ISO 52120-1 역시 건물자동제어시스템(BACS)의 기능체계를 다루고 있다.

 

싱가포르도 CO₂ 모니터링 등의 운영기준을 적용하고 있지만 하이브리드환기와 수요제어환기(DCV), 능동제어, IoT연동, 성능검증 등을 포괄하는 통합적인 ‘스마트환기’ 기준은 아직 국제적으로 확립되지 않았다.

 

이윤규 건설연 센터장은 “현재 대부분의 환기기준과 지침, 가이드는 설계중심으로 한정돼 있다는 점이 가장 큰 문제”라며 “스마트환기로 가기 위해서는 제어뿐만 아니라 재실자의 만족도와 에너지효율, 지속가능성 등 다양한 요소를 함께 고려해야 한다”고 말했다.

 

이에 따라 환기산업협회는 스마트환기에 대한 연구를 진행하고 있다. 현재 국내 환기정책은 국토교통부와 기후에너지환경부, 교육부 등 관계부처의 정책방향과 밀접하게 연계돼 있다. 기후부의 제5차 실내공기질관리 기본계획은 ‘기후변화에 대응한 실내공기질 관리기반 선진화’를 비전으로 제시하고 국민들의 실내공기질 정책만족도 80% 달성을 목표로 하고 있다. AI와 IoT를 활용한 실내공기질 관리, 환기설비 기술개발 등도 주요 정책과제에 포함됐다.

 

특히 학교 등에 적용된 환기설비의 경우 실제 실내공기질 개선효과가 있더라도 재실자가 체감하기 어려운 반면 운전소음은 즉각적으로 인식되기 때문에 만족도가 낮아질 수 있다. 이에 따라 실내공기질과 에너지효율뿐만 아니라 △열쾌적 △소음 △환기 지속성 △유지관리비용 등을 함께 고려한 평가체계가 필요하다.

 

건물부문 탄소중립과 환기성능을 동시에 확보해야 한다는 점도 주요 과제다. 정부는 2018년 5,210만톤 수준이던 건물부문 온실가스 배출량을 2030년 3,500만톤까지 감축하는 32.8% 감축목표를 설정했다. 이에 따라 ZEB와 그린리모델링 등을 통해 건물 에너지성능 향상이 추진되고 있으며 그린리모델링에서도 단열·기밀 강화와 함께 환기성능 확보가 주요 요소다.

 

특히 환기성능을 확보하기 위해서는 건축물의 기밀성능 확보가 선행돼야 한다. 건물의 기밀성능이 확보되지 않은 상태에서는 의도하지 않은 외기가 유입돼 계획한 환기효과와 에너지효율을 확보하기 어렵다.

 

이 센터장은 “환기를 이야기할 때 가장 먼저 고려해야 할 것이 기밀”이라며 “건축물을 기밀하게 만든 뒤 계획적으로 환기하고 실내공기질을 개선하는 방향으로 접근해야 한다”고 강조했다.

 

실내공기질을 확보하는 방법은 크게 오염물질 발생 자체를 줄이는 소스컨트롤(Source Control)과 공기청정기 등을 활용한 제거컨트롤(Removal Control), 환기컨트롤(Ventilation Control)로 나뉜다. 이중 환기는 비용대비 효과가 높은 실내공기질관리수단으로 환기경로 확보와 전반·국소환기의 조화, 자연·기계환기 연계 등이 중요하다.

 

환기의 개념은 시대에 따라 변화해 왔다. 19세기 후반에는 실내 오염물질을 제거하기 위한 목적으로 환기가 건축물에 본격적으로 적용됐다. 이후 21세기에 들어서는 단순 오염물질 제거를 넘어 건강과 쾌적성, 안전까지 고려하는 수요기반 환기로 패러다임이 확대되고 있다.

 

하이브리드환기와 DCV 등은 이러한 스마트환기의 핵심 하위개념으로 평가된다. 자연환기와 기계환기를 상황에 맞게 조합하거나 재실인원과 실내공기질에 따라 필요한 만큼 환기량을 능동적으로 조절하는 방식이다.

 

스마트환기시스템을 구현하기 위해서는 △실내공기질 △열쾌적 △소음 △에너지효율성 △환기 지속성 △유지관리비용 △성능지표 및 통합관리 등을 종합적으로 고려해야 한다. 이를 판단하기 위한 주요 매개변수로는 실내공기질 확보수준과 재실자수, 실내·외 온·습도, 대상오염물질 농도, 급·배기팬과 공기청정장치 운전상태, IoT·센서 및 통신기술 등이 있다.

 

국내에서는 실내공기질 개선기술 개발을 통해 레인지후드와 연계한 실내공기질 관리형 열회수환기설비를 비롯해 벽체·창문설치형 열회수환기설비, 복합필터 다기능 열회수환기설비, 학교·주택용 하이브리드환기시스템 등을 개발했다.

 

또한 실내·외 공기질과 재실정보 등 다양한 환경데이터를 분석하고 BEMS와 연계해 건물의 실내환경과 에너지사용을 동시에 제어하는 환경·에너지 통합플랫폼도 개발되고 있다.

 

한국건설기술연구원은 실증을 통해 실내·외 PM과 CO₂, 라돈, HCHO, TVOC 등 다양한 환경데이터를 센서로 수집하고 재실패턴과 연계해 환기설비를 능동적으로 제어했다.

 

실증결과 시스템 가동 후 PM1.0은 57.6%, PM2.5는 59.3%, PM10은 60.7% 감소했으며 △CO₂ 14.3% △라돈 50.8% △TVOC 37.0% 등의 저감효과가 나타났다. 환기에너지소비량도 기존대비 약 41.9% 줄어든 것으로 분석됐다.

 

실증시설을 대상으로 실시한 설문조사에서는 전체 실내공기질 만족률이 시스템 적용 전보다 79% 증가했으며 불만족률은 80% 감소한 것으로 조사됐다. 이는 스마트환기의 성능을 단순한 오염물질 기준치 충족 여부로 판단하기보다 재실자가 실제로 쾌적한 환경을 체감하는지까지 평가해야 한다는 의미다.

 

스마트환기 확산을 위해서는 현행 환기 관련 법령의 해석과 개정이 시급하다. 현재 공동주택 환기설비에는 시간당 0.5회 이상의 환기량을 확보하도록 하는 기준이 적용되고 있다. 문제는 이를 설비가 확보해야 하는 최대용량기준으로 볼 것인지, 24시간 지속적으로 시간당 0.5회를 운전해야 한다는 운영기준으로 볼 것인지 명확하지 않기 때문이다.

 

이 센터장은 “스마트환기를 적용하기 위해서는 법 개정뿐만 아니라 현재 기준을 어떻게 해석할 것인지에 대한 논의도 필요하다”라며 “재실조건에 따라 환기량을 능동적으로 조절하는 것이 법 위반으로 해석되지 않도록 제도적인 정리가 필요하다”고 말했다.

 

이에 따라 한국환기산업협회 차원의 스마트환기인증제도 구축도 추진되고 있으며 향후 자연·기계·하이브리드 등 환기설비 유형별 인증기준을 마련하고 공동주택과 교육시설, 다중이용시설 등 건물용도에 따라 단계적으로 적용하는 방안이 검토돼야 할 것으로 파악된다.

 

이 센터장은 “스마트환기가 단순히 센서를 설치하거나 환기장치를 자동으로 제어하는 수준에 머물러서는 안된다”라며 “실내공기질과 에너지효율, 재실자 만족도를 동시에 확보할 수 있는 운영기준과 성능평가체계를 마련해야 한다”고 강조했다.

힘펠, 휴벤Eco 활용 E효율향상 기여

이관철 힘펠 이사는 실내공간별 환기제어를 통한 에너지효율 향상기술과 환기청정기 ‘휴벤 Eco’를 소개했다.

 

힘펠은 전열교환기(ERV)를 중심으로 환기제품의 성능향상과 제어기술 고도화를 추진하고 있다. 최근에는 고효율 ERV에 실별 공기질과 재실조건을 반영한 각실제어기술을 결합해 공기질과 에너지사용량을 동시에 관리하는 스마트환기시스템 개발에 주력하고 있다.

 

힘펠의 ‘휴벤 Eco’는 150·200·250CMH 풍량운전이 가능한 고효율 ERV로 난방열교환효율 80% 이상 확보했다. 환기와 바이패스, 자동운전, 공기청정모드를 지원하며 옵션으로 UV살균기능을 적용할 수 있다. 제품에는 프리필터와 H13등급 HEPA필터 등이 적용됐다.

 

힘펠은 각실제어를 위해 독립형 실내공기질 모니터도 개발했다. IAQ모니터는 CO₂와 PM2.5, 온·습도, TVOC 등을 측정할 수 있으며 블루투스와 Wi-Fi통신을 지원해 입주자가 독립적으로 사용할 수 있도록 구성됐다.

 

전체 시스템은 휴벤 Eco ERV와 전동디퓨저, 실별 IAQ센서, 주방후드 등을 세대 내 로컬제어기로 연결하는 방식이다. 각실 디퓨저에도 △온·습도 △미세먼지 △CO₂ △TVOC 등을 측정할 수 있는 센서를 적용하며 여러 디퓨저와 환기장치를 통합제어할 수 있도록 구성했다. 향후에는 재실정보와 실내공기질, 주방후드·욕실팬 운전 등 다양한 정보를 하나의 폐루프제어체계로 통합할 계획이다.

 

힘펠은 각실제어 효과를 확인하기 위해 한국산업기술시험원과 7시간 운전시나리오를 적용한 비교시험을 실시했다. 시험은 4개 실을 대상으로 △200CMH 정풍량으로 모든 디퓨저를 개방하는 방식 △기본 환기운전방식 △재실조건과 CO₂농도를 반영해 1,200ppm 이상인 공간을 우선 환기하는 방식 등 3개 케이스로 구성했다.

 

시험결과 재실조건과 CO₂농도를 반영한 CASE 3은 정풍량운전인 CASE 1대비 소비전력이 냉방조건에서 6.7%, 난방조건에서 7.7% 감소했다.

 

공기질도 함께 개선됐다. CASE 3의 4개실 평균 CO₂농도 변화량은 CASE 1과 비교해 냉방 시 약 20.8ppm, 난방 시 약 31.8ppm 낮게 나타났다. 이에 따라 필요한 공간에 환기량을 우선적으로 배분하면 전체 환기량을 무조건 높이지 않고도 공기질을 유지하면서 팬 소비전력을 줄일 수 있을 것으로 나타났다.

 

이 이사는 “각실제어는 적용하는 로직에 따라 에너지사용량을 줄이면서 실내공기질도 개선할 수 있다는 점을 실증을 통해 확인했다”라며 “재실과 오염조건에 따른 제어로직을 지속적으로 고도화할 계획”이라고 밝혔다.

 

실제 공동주택과 유사한 환경에서의 적용성도 검증했다. 힘펠은 84㎡형 실생활 모델하우스에 ERV와 실제 덕트시스템을 구축해 △풍량 △압력균형 △각실제어성능 등을 시험했다.

 

환기설비는 제품자체의 효율뿐만 아니라 현장에 설치되는 덕트의 설계와 시공상태에 따라 실제 성능이 크게 달라질 수 있다. 이에 따라 장비성능을 최대한 유지하기 위해 말단디퓨저 크기와 덕트의 형상·규격 등을 조정하며 최적 덕트워크를 검토했다. 

 

실측결과 150·200·250CMH 전 운전단계에서 급·배기풍량은 설정값대비 94.8~98.5% 수준을 확보해 모두 ±10% 이내 목표를 충족했다. 각실 디퓨저의 개폐와 풍량단계 변화에 따른 자동제어 운전도 확인했다.

 

이 이사는 “세대 내 압력불균형을 해소하기 위한 CFD분석도 수행했다”라며 “공동주택에서는 주방후드와 욕실팬 등 대용량 배기설비가 가동될 경우 세대 내부가 과도한 음압상태가 될 수 있어 생활배기설비가 작동하면 ERV의 급기(SA)와 배기(EA)를 독립적으로 제어해 압력을 보상하는 방식을 검토했다”고 말했다.

 

CFD분석결과 주방후드 운전 시 세대 내 평균 절대압력은 10.20Pa에서 5.04Pa로 낮아져 약 50.6% 개선됐으며 욕실팬 운전 시에는 4.04Pa에서 1.02Pa로 줄어 약 74.8% 개선됐다. 주방후드 운전 시 기계적 순유출량도 239CMH에서 167CMH로 30.1% 감소했다.

 

각실제어에 따른 장기적인 에너지절감량 분석결과 터보연속운전 시 월간 에너지사용량은 128.9kWh로 산출됐으며 일상생활형 시나리오는 63.3kWh로 50.8%, 표준형은 76.7kWh로 40.4%, 오염부하형은 91.8kWh로 28.7% 절감할 수 있는 것으로 분석됐다. 이는 실제 운전실적이 아닌 시뮬레이션을 통한 절감 잠재량으로 실제 절감률은 재실·오염분포와 외기조건, 제어지연, 각 운전단계의 지속시간 등에 따라 달라질 수 있다.

 

이 이사는 “힘펠은 향후 실별 재실·공기질정보와 주방후드, 욕실팬 등 세대 내 환기설비를 하나의 통합제어체계로 연결하고 실제 공동주택에서 장기간 실증을 통해 제어로직을 고도화할 계획”이라며 “스마트제어는 ERV 단품에서 끝나는 것이 아니라 실별 센서와 디퓨저, 주방후드, 제어시스템이 연계되는 스마트환기 패키지시장으로 확장돼야 할 것”이라고 강조했다.

 

경동나비엔, 환기·청정·제습 통합 ‘생활공기솔루션’ 주목

남영탁 경동나비엔 상품기획2팀 PM은 경동나비엔의 생활공기솔루션을 소개했다.

 

경동나비엔은 실내공기질의 본질을 단순한 ‘청정’이 아닌 ‘쾌적함’으로 보고 환기와 공기청정, 냉난방, 제습 등 다양한 공기관리기술을 통합한 생활공기솔루션을 확대하고 있다.

 

경동나비엔이 주목한 분야는 습도관리다. 기후변화로 고온·다습한 기간이 길어지고 건물의 기밀성능이 강화되면서 여름철 실내 고습으로 인한 곰팡이와 세균·바이러스 등 공기위생 문제에 대한 관심도 높아지고 있기 때문이다.

 

이에 따라 지난해 여름 기존 환기·공기청정기능에 제습을 결합해 청정도와 습도를 동시에 관리하는 ‘나비엔 제습 환기청정기’를 출시했다. 제품은 환기와 공기청정, 제습을 하나의 시스템으로 통합해 사계절 실내공기질을 관리하는 것을 목표로 한다.

 

남영탁 경동나비엔 PM은 ”ZEB 확대와 건축물 기밀성능 강화에 따라 기계환기에 대한 의존도는 더욱 커질 것”이라며 “앞으로는 실내공기질뿐만 아니라 적정습도까지 함께 관리하는 방향으로 환기기술이 발전할 필요가 있다”고 말했다.

 

나비엔 제습환기청정기 핵심은 듀얼제습솔루션이다. 데시컨트제습과 냉각제습을 결합해 실내온도의 영향을 최소화하면서 습도를 집중적으로 낮추는 방식이다. 데시컨트로터가 공기 중 수분을 흡착하고 냉각사이클을 통해 추가적으로 수분을 제거하는 2단계 제습방식을 적용했다. 이를 통해 하루 최대 28L의 제습성능을 확보했으며 자동배수방식을 적용해 별도의 물통 비움이나 이동 없이 지속적인 제습이 가능하도록 했다.

 

또한 전열교환기를 통해 외부에서 들어오는 고온·다습한 공기의 습도를 사전에 낮추고 실내공기의 온도변화를 최소화하면서 원하는 습도수준을 유지할 수 있도록 설계했다.

 

경동나비엔은 제습기능뿐만 아니라 환기효율도 강화했다. 고성능 로터를 적용해 하절기 냉방 시 전열교환효율 88%, 동절기 난방 시 79% 수준을 확보했다. 열회수효율을 최적화할 경우 자연환기대비 하절기 약 28%, 동절기 약 33%의 에너지절감효과를 기대할 수 있다.

 

경동나비엔은 실내공기질 센서와 연계한 자동운전기능도 적용해 에어모니터를 통해 실시간으로 실내공기질을 파악하고 상태에 따라 환기와 공기청정, 제습을 자동으로 운전할 수 있도록 해 사용자는 스마트앱을 통해 시스템을 제어할 수 있다.

 

남영탁 PM은 “환기를 사용자가 친숙하고 편리하게 이용할 수 있도록 사용편의성을 높이는 것도 중요한 부분”이라며 “사용자가 환기설비를 실제로 자주 활용하도록 만드는 것이 시장확대에도 중요하다”고 강조했다.

 

공동주택에 에어컨과 제습환기청정기를 자동연동해 온도와 습도를 동시에 최적화하는 시스템을 적용한 결과 129m² 규모 실증주택에서 2025년 6~8월 운전한 결과 동일한 체감온도를 유지하면서 냉방에너지 사용량을 평균 20% 이상 절감한 것으로 나타났다.

 

제품의 공동주택 적용성을 높이기 위해 기존 환기장치 설치공간을 활용할 수 있도록 제품크기와 구조를 설계했으며 자동배수시스템과 유지관리 편의를 위한 구조 등을 적용했다. 실제 기축 공동주택인 과천과 양주, 용인 등을 비롯해 신축 오산세교 공동주택에도 적용됐다. 향후에는 건설사와의 협업을 확대해 에어컨과 환기설비의 통합제어, 에너지절감 등 생활공기솔루션의 적용영역을 넓혀갈 계획이다.

 

사용자 만족도조사 결과 제습환기청정기 사용자 77명을 대상으로 조사한 결과 ‘만족’이 37.7%, ‘매우 만족’이 36.4%로 전체 만족비중은 74% 이상이었다. 장마철 제습기능을 실제 경험한 사용자 73명을 대상으로 한 조사에서는 ‘실내습도를 낮추는 정도’가 5점 만점에 4.1점, ‘장시간 쾌적습도 유지’가 4.0점으로 평가됐다.

 

남 PM은 “기존에는 환기와 청정이 실내공기질관리의 기본영역이었다면 앞으로는 사용자가 실제로 느끼는 쾌적함까지 제공해야 한다”라며 “환기장비의 고도화와 다양한 공기관리 애플리케이션의 연계를 통해 생활공기솔루션 영역을 지속 확대해 나갈 계획”이라고 말했다.

 

기술검증·시장확산 위한 환기부문 단체표준 추진

최준영 한국산업기술시험원(KTL) 연구위원은 ‘환기산업 활성화방안: 한국환기협회 단체표준(안)’을 주제로 발표했다.

 

최근 AI제어와 UV살균, 제습, 스마트제어 등 새로운 환기기술이 빠르게 개발되고 있지만 이를 객관적으로 평가할 기준과 인증제도는 충분히 마련되지 않은 상황이다. 특히 국가표준(KS)은 개정에 오랜 시간이 소요돼 새롭게 등장하는 기술을 시장에 적시에 반영하기 어렵다는 한계가 있다.

 

이에 따라 한국환기협회는 국가표준에서 다루지 못하는 신기술을 신속하게 검증하고 시장에 확산할 수 있도록 열회수형 환기장치 단체표준 인증제도를 마련해 가격중심 경쟁에서 벗어나 고효율·고성능기술을 중심으로 환기산업의 경쟁구조를 전환할 방침이다.

 

한국환기협회가 마련 중인 단체표준의 명칭은 ‘열회수형 환기장치의 성능시험방법’이다. 기존 KS B 6879를 기본적으로 준용하면서 국가표준에서 충분히 다루지 않는 성능과 신기술을 별도로 평가하는 데 초점을 맞췄다.

 

핵심 강화기준으로는 △바이패스운전 시 정격풍량의 90% 이상 △내부순환 운전 시 정격풍량의 80% 이상 등을 확보하도록 했으며 시간당 3,000m³/h를 초과하는 초대형 풍량구간도 신설해 대형건축물과 다중이용시설에 적용되는 고용량 환기장치까지 인증대상에 포함할 계획이다. 특히 ISO 5222-1·2·3과 ISO 16494-1 등 국제표준을 선제반영해 환기장치의 계절성능평가를 도입할 것으로 기대된다.

 

기존 환기장치 성능평가가 특정 정격조건에서의 열교환효율 등 단일 성능값을 중심으로 이뤄졌다면 새로운 기준은 실제 난방·냉방시즌의 외기온도와 바이패스운전, 팬 소비전력 등을 종합적으로 고려한다.

 

환절기 바이패스운전 여부에 따라 팬 소비전력이 달라지고 동절기 프리히터를 사용하는 제품은 추가적인 전력소비가 발생한다. 단체표준에서는 이러한 운전특성을 시험데이터에 반영해 난방·냉방기간 전체의 계절성능계수를 산정할 계획이다. 이를 위해 총효율과 바이패스 외기온도, 현열회수 계절성능계수, 건물난방균형온도 등 실제 연간 운전성능을 평가하는 데 필요한 용어도 새롭게 정의했다.

 

인증은 크게 규격별 기능확인과 통합성능평가의 2단계로 진행된다. 1단계에서는 KS B 6879에 따른 개별 기능과 구조를 확인하고 ISO 시험방법에 따라 난방·냉방 계절성능계수를 측정·산정한다. 제조사가 제출한 제품규격서와 시험성적서 등에 대한 검토도 함께 진행된다

 

2단계에서는 에너지회수성능과 소음, 풍량 등 제품의 전반적인 성능을 종합적으로 평가한다. 기존 표준에 규정되지 않은 신기술은 운영위원회의 별도 검증심의를 거치며 최종 평가결과 기준을 충족한 제품에 인증서와 인증마크를 부여한다.

 

최준영 KTL 연구위원은 “표준을 새로운 기술이 등장할 때마다 계속 개정하기는 현실적으로 어렵다”라며 “제조사가 새로운 기능과 성능을 제시하면 운영위원회에서 공학적으로 타당성을 검증해 인증에 반영할 수 있는 체계를 마련하는 것이 단체표준의 특징”이라고 설명했다.

 

제품분류도 확대된다. 정격풍량에 따라 소형·중형·대형에 이어 3,000m³/h 초과 초대형 제품군을 새롭게 마련한다. 기존 시험설비로 성능평가가 어려운 초대형 제품에 대해서는 시뮬레이션을 활용한 평가방식도 검토 중이다.

 

내부순환기능에 따라서도 일반형과 내부순환형으로 구분한다. 내부순환형은 외기를 도입하지 않고 실내공기를 순환시키는 운전모드를 별도의 성능기준으로 평가해 제품의 기능적 차별성을 인증할 계획이다. 인증절차는 △신청 및 서류제출 △1단계 기능확인 △2단계 통합성능평가 △인증서 및 인증마크 부여 순으로 진행된다.

 

단체표준 도입을 통해 신기술의 객관적인 성능검증이 가능해지면 제조사의 기술개발과 제품성능 향상을 유도하는 한편 소비자가 제품을 선택할 수 있는 신뢰기준을 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 그러나 실제 제도 정착을 위해 해결해야 할 과제도 남아 있다. KS와 단체표준을 비롯해 법령과 각종 인증제도에 따른 중복시험 부담을 줄이고 시험·측정방법의 국제정합성을 높일 필요가 있다.

 

특히 먼지 측정방법을 국제적으로 통용되는 KCl방식으로 개선하는 한편 향후 강화될 실내공기질규제와 센서기반 환기제어, G-SEED 등 건축물 인증제도 변화에 맞춰 단체표준도 지속적으로 고도화해야 한다.

 

최 연구위원은 “ZEB를 구현하기 위해서는 히트펌프뿐만 아니라 환기도 중요한 역할을 할 수밖에 없다”라며 “환기장치가 소비자에게 반드시 필요한 설비로 인식될 수 있도록 산업계가 기술과 성능을 지속적으로 높여야 한다”고 강조했다.

 

센도리, 실내공기질·공조기술 선도

박문수 센도리 대표는 센도리의 복합공조기 등 주요 공조제품과 혁신기술을 소개했다.

 

센도리는 열회수형 환기장치를 비롯해 복합공조기, 욕실팬, 조리실 공기조화기 등 건물 공기질과 냉난방에 필요한 다양한 제품을 개발·공급하고 있다.

 

환기장치의 장기간 운전에서 발생하는 필터오염과 유지관리문제를 해결하기 위한 자동필터청소기술과 실내 유해공기를 신속하게 배출하는 배연기술을 적용한 제품을 개발했다.

 

열회수형 공기순환기는 실내 오염공기를 외부로 배출하고 외부의 신선한 공기를 필터링해 실내로 공급하는 과정에서 배기열을 회수한다. 이를 통해 환기에 따른 에너지손실을 줄이면서 미세먼지와 이산화탄소, 라돈, 포름알데히드 등 실내오염물질을 저감할 수 있다.

 

다만 장기간 운전하면 필터에 먼지가 축적돼 풍량과 에너지효율이 떨어질 수 있다. 필터막힘에 따른 압력손실과 소음증가뿐만 아니라 정기적인 청소·교체에 따른 유지관리 부담도 발생한다.

 

박문수 센도리 대표는 “환기장치에서 필터는 매우 중요한 요소이지만 사용하면서 먼지가 쌓일 수밖에 없다”라며 “필터를 효과적으로 청소해야 장비효율과 실내공기질을 지속적으로 유지할 수 있다”고 강조했다.

 

센도리는 이러한 문제를 해결하기 위해 급·배기 자동먼지제거장치를 적용했다. 환기장치가 정지하거나 필터에 먼지가 쌓여 일정수준 이상의 차압이 발생하면 자동으로 청소모드가 작동하는 방식이다. 외기측과 환기측 필터에 적용된 브러시가 포집된 먼지를 떨어뜨리며 별도의 먼지배출송풍기를 통해 이를 외부로 배출한다. 

 

불필요한 댐퍼는 닫아 청소공기가 필요한 경로로 흐르도록 제어해 프리필터의 별도 청소·교체부담을 줄이고 후단 고성능필터의 사용기간도 늘릴 수 있다. 

 

성능시험 결과 자동먼지제거기능 적용 후 풍량복원력이 92% 이상, 차압복원력이 95% 이상으로 나타났으며 반복피로도 500회 시험에서도 파손이 발생하지 않았다. 헤파필터 교체주기도 기존 0.5~1년에서 약 1.5~2.5년으로 늘려 교체비용을 약 50% 줄일 수 있는 것으로 제시됐다.

 

또한 화재나 유해가스 발생을 감지하면 평상시 환기운전에서 배연운전으로 전환해 실내 오염공기를 외부로 신속하게 배출하는 방식이다. 특히 법정 배연설비 적용대상이 아닌 소규모 건축물 등에서도 생활안전을 보완할 수 있는 기술로 개발됐다.

 

공인시험을 통해 기존 전열교환운전과 비교한 결과 배연시간을 약 40.3% 단축한 것으로 나타났다. 센도리는 해당 기술을 통해 화재 등 비상상황에서 재실자의 대피시간을 추가로 확보할 수 있을 것으로 기대된다.

 

센도리는 자동먼지제거기술을 적용한 공기순환기로 조달 우수제품 지정을 받았으며 강제 급·배기 배연기술을 적용한 제품은 혁신제품으로 지정받았다.

 

박문수 대표는 “냉난방과 열회수환기 등을 하나의 장비로 통합한 복합공조기 ‘올인원 하이브리드 ERV’를 선보이고 있다”라며 “복합공조기는 △냉난방 △열회수환기 △공기청정 △온도·제습 △가습 △항균 등 최대 6가지 기능을 하나의 제품에서 구현하도록 설계됐다”고 말했다.

 

해당 제품은 필요에 따라 냉난방과 환기를 동시에 운전하거나 냉난방만 단독운전할 수 있으며 환절기에는 전열환기만 가동할 수 있다. 공기처리과정에서는 프리필터가 비교적 큰 먼지를 제거하고 고성능필터가 미세입자를 추가적으로 포집한다. 이후 전열교환소자를 통해 배기열을 회수한 뒤 냉난방코일을 이용해 공급공기의 온도를 조절하며 필요에 따라 제습·가습·살균기능 등을 추가할 수 있다.

 

특히 자동먼지제거구조를 복합공조기에도 적용해 프리필터에 쌓인 먼지를 자동으로 제거함으로써 제품의 초기성능을 95% 이상 유지하고 필터청소와 교체에 드는 유지관리비용을 절감하도록 했다.

 

센도리는 복합공조기를 다중이용시설과 업무시설, 대학 강의실·실습실, 학교 교실과 급식실, 공공시설 등에 적용하고 있다. 경상국립대와 순천대, 목포해양대를 비롯해 초등학교와 공공시설 등 다양한 현장에 설치됐으며 교실 적용 시 공기오염도를 기존대비 약 5분의 1 수준으로 낮췄다.

 

또한 일반적인 공조설비는 별도의 컨트롤러를 사용하는 경우가 많지만 센도리 복합공조기는 시스템에어컨 리모컨과 연동해 냉난방과 환기를 함께 제어할 수 있도록 구성했다.

 

박 대표는 “삼성전자 SmartThings와 SmartThings Pro를 연계해 모바일과 통합대시보드에서 설비상태와 에너지사용량을 확인하고 다수의 공조설비를 통합관리할 수 있도록 했다”라며 “원격운전뿐만 아니라 유지관리와 에너지운영까지 하나의 플랫폼에서 관리하는 방향으로 시스템을 확대하고 있다”고 말했다.

 

이어 “환기장치의 성능을 높이는 것뿐만 아니라 사용자가 실제로 유지관리하기 어려운 부분을 자동화하고 냉난방·환기·공기청정기능을 통합하는 것이 향후 환기산업의 경쟁력을 높이는 방향”이라고 강조했다.

 

제습·환기·청정 통합 ‘휴미컨’, ZEB 맞춤 솔루션 '주목'

이대영 휴마스터 대표는 ‘ZEB의 환기 및 냉방솔루션-휴미컨’을 주제로 발표했다.

 

ZEB 확산으로 건축물의 단열·기밀성능이 강화되면서 기존 환기장치를 단순 환기설비에서 습도와 공기질까지 관리하는 세대용 공조장치로 발전시켜야 한다.

 

휴마스터는 한국과학기술연구원(KIST)에서 장기간 실내공기환경을 연구해온 연구진을 중심으로 2018년 설립된 연구원창업기업이다. 제습·환기·청정관련 기술을 기반으로 생활환경과 산업환경, 소재·부품솔루션사업을 추진하고 있다.

 

특히 데시컨트 제습소재를 자체 개발하고 이를 습기필터 등 부품으로 가공한 뒤 완성형 제습·공조장비까지 생산하는 수직계열화체계를 구축했다. 주요 적용분야는 주택·리조트·호텔·공공건물 등 생활환경뿐만 아니라 제약·바이오·데이터센터·반도체 등 산업환경까지 확대되고 있다.

 

이 대표는 “제로에너지건축은 냉난방부하를 줄이기 위해 단열과 기밀성능을 크게 높인다”라며 “건물을 보온병이자 밀폐용기처럼 만드는 것인데 온도는 안정적으로 유지되는 반면 실내에서 발생하는 습기가 빠져나가지 못해 고습문제가 발생할 수 있다”고 말했다.

 

실제 패시브하우스의 여름철 온·습도를 측정한 사례에서는 실내온도는 쾌적범위에 머물렀지만 상대습도는 평균 70% 수준까지 높아진 것으로 나타났다. 상대습도가 70% 이상인 환경이 지속될 경우 곰팡이 발생위험도 커질 수 있다.

 

기밀성이 높은 지하공간에서도 유사한 문제가 확인되고 있다. 한국기술벤처재단 지하사무실에서는 시스템에어컨과 500CMH급 환기장치 2대를 운전하고 있었음에도 여름철 실내습도가 76%까지 상승했으며 환기장치 내부 누수와 급기디퓨저의 곰팡이가 관찰됐다. 제주지역 지하 다목적실과 학교시설에서도 고습에 따른 곰팡이 문제가 나타난 사례가 제시됐다.

 

일반건축물은 틈새를 통한 누기량이 일정수준 존재해 기계환기장치를 가동하지 않더라도 외기가 유입될 수 있다. 그러나 ZEB는 기밀성능을 높이면서 누기량이 최소환기요구량보다 낮아질 가능성이 커 기계환기를 지속적으로 활용해야 한다.

 

여름철에는 환기과정에서 고온·다습한 외기가 유입되기 때문에 온도뿐만 아니라 습기까지 얼마나 효과적으로 회수할 수 있느냐가 중요하다.

 

기존 열회수형 환기장치는 온도교환효율에 비해 습도교환효율이 낮을 수 있다. 이 경우 외기가 열교환소자를 지나면서 온도는 낮아지지만 충분한 습기제거가 이뤄지지 않아 포화상태에 가까워지면서 열교환소자 내부에서 결로가 발생할 수 있다. 이는 장비누수와 덕트·디퓨저의 곰팡이 발생으로 이어질 가능성이 있다.

 

이에 따라 ZEB용 환기장치는 온도교환효율뿐만 아니라 잠열·습도교환성능을 함께 높이는 방향으로 성능기준이 강화돼야 한다는 지적이다.

 

습도교환효율을 높이는 방법으로는 열교환소자의 크기와 성능을 확대하거나 로터리형 열회수환기방식을 적용할 수 있다. 이때 로터리형은 온도와 습기를 동시에 회수해 설계에 따라 높은 잠열회수성능을 확보할 수 있다.

 

이대영 휴마스터 대표는 “ZEB에서는 기계환기의 중요성이 더욱 커지는 만큼 습도교환효율을 온도교환효율에 가깝게 끌어올려야 한다”라며 “환기장치 자체에서 습기를 충분히 차단하고 내부결로를 최소화하는 기술이 필요하다”고 말했다.

 

환기장치의 잠열회수성능을 높이더라도 생활습기와 외부에서 유입되는 습기를 100% 제거할 수 없기 때문에 별도의 제습기술도 필요하다.

 

문제는 ZEB의 냉방부하 특성이 일반건축물과 다르다는 점이다. 단열성능 향상으로 현열부하는 크게 감소하는 반면 사람의 호흡과 조리·세탁 등에서 발생하는 잠열부하는 지속된다. 이에 따라 실내온도는 적정수준이지만 습도만 높은 상태가 나타날 수 있다.

 

기존 에어컨은 공기를 냉각해 결로를 발생시키는 방식으로 습기를 제거하기 때문에 충분한 제습을 위해서는 공기온도를 낮춰야 한다. 그러나 현열부하가 작은 ZEB에서는 온도가 먼저 설정값에 도달해 압축기 운전이 줄어들면서 제습이 충분히 이뤄지지 않거나 제습을 위해 과도하게 냉각할 경우 실내가 지나치게 추워질 수 있다. 이에 따라 온도와 습도를 독립적으로 제어할 수 있는 냉방·제습기술이 요구되고 있다.

 

휴마스터는 이에 대한 해법으로 데시컨트제습기술을 적용한 휴미컨을 개발했다. 휴미컨은 히트펌프와 데시컨트제습을 결합해 온도를 과도하게 낮추지 않고 공기 중 습기를 제거하는 제습·환기·청정 통합공조시스템이다. 습기필터에 수분을 흡착시킨 뒤 장비에서 발생하는 열을 활용해 필터를 재생하는 방식으로 지속적인 제습운전이 가능하다.

 

제품핵심은 휴마스터가 자체 개발한 고분자 제습소재다. 공인시험결과 최대흡습량은 상대습도 90% 조건에서 241%로 실리카겔대비 5배 이상이며 10만회 반복시험을 통해 흡·방습 반복성능도 검증했다. 암모니아와 트리메틸아민 등에 대한 탈취성능과 항균·항곰팡이성능도 확보했다.

 

휴미컨의 공인시험결과 제습효율은 3.53L/kWh로 에너지효율 1등급 제습기 기준대비 141%, 냉방조건 환기효율은 70%로 고효율제품 기준대비 156%를 기록했다. KTL시험에서는 부유세균 99.9%, 부유바이러스 98.7% 저감성능도 확인됐다.

 

휴마스터는 서울시 테스트베드 실증사업을 통해 서울시설공단과 서울에너지공사, SH공사 마곡엠밸리 등 18개소에 휴미컨을 적용한 결과 냉방에너지는 기존대비 30~60% 절감됐으며 실내미세먼지도 50% 이상 개선된 것으로 나타났다. 또한 전주 완산벙커에서는 문화시설 개장을 준비하던 과정에서 장마철 누수와 결로, 높은 습도로 인해 운영에 어려움이 발생했으나 휴미컨 적용 후 고습문제를 개선해 시설을 운영하고 있다.

 

국립고궁박물관 수장고에도 휴미컨이 적용됐다. 수장고는 유물보존을 위해 온·습도를 일정하게 유지해야 하지만 기존 항온항습기는 제습을 위해 공기를 과도하게 냉각한 뒤 다시 전기히터로 재열하는 과정에서 많은 에너지를 소비한다. 휴미컨을 기존 공조기에 추가해 온도변화 없이 습도를 직접 낮추는 방식으로 개선한 결과 적용 전후 소비전력을 비교했을 때 49%의 전력사용량 절감효과가 나타났다.

 

이 대표는 “ZEB에서는 환기장치를 의무적으로 설치하는 수준을 넘어 실제 실내환경을 책임질 수 있는 세대용 공조장치로 발전시켜야 한다”라며 “온도와 습도를 개별적으로 제어하고 환기·제습·청정을 통합함으로써 쾌적성과 에너지효율을 함께 확보하는 방향으로 공조기술이 발전해야 한다”고 강조했다.