프라운호퍼 IBP(Fraunhofer Institute for Building Physics)는 1929년 설립 이후 지난 90여 년 동안 건축물리분야에서 전문적인 연구·개발실적을 쌓아 온 연구기관이다. 독일 슈투트가르드(Stuttgart)와 홀츠키르헨(Holzkirchen)에 위치하고 있으며 건축자재 및 부재 개발, 건축 기계설비, 건축성능평가 알고리즘 개발, 건설기술표준 개발 등 분야에서 국제적 선도역할을 하고 있다. 특히 실증연구센터인 홀츠키르헨 지사가 이번 연구과제에 참여한다. 건축자재, 건축부재, 건축물의 열·습·음 관련 실증연구를 위해 6만㎡ 부지에 옥외실측시설, 기상스테이션, 습·열물성 측정 등 주요 연구시설들을 직접 운용·관리하고 있어 훌륭한 연구인프라를 보유하고 있다. 프라운호퍼는 세계적 건축선진국의 건축물리 개념 및 원리 기반연구를 대한민국에 정착시키고 이를 통해 한국기후에 최적화된 소규모건축물의 에너지효율화를 연구하기 위해 이번 소규모건축물 소비에너지 최적화 사업단에 참여했다. 프라운호퍼는 건축물의 품질확보를 위한 국내 기후 최적 외피구성을 한국패시브건축협회와 함께 개발하고 국제적 수준의 습물성 연구시설 구축 및 상호 신뢰도 검증을 위해
2019년이 막바지에 다다랐다. 올해는 국내·외적으로 많은 굴곡이 있던 해였다. 미국, 중국, 일본 등 우리나라의 주요 무역국가들에 대한 외교마찰이 끊이지 않았고 이로 인한 국내 대기업의 투자심리 위축, 건설경기 악화 등 여러 굵직한 악재가 기업들을 괴롭혔다. 칸kharn은 2019년을 마무리하며 산·학·연 전문가들의 의견을 조사해 올해 냉동공조·기계설비·녹색건축 등 관련산업을 관통한 10대 키워드를 선정했다. 올해 키워드 중 산업계를 넘어 국민들에게까지 강한 인상을 남은 것은 미세먼지였다. 미세먼지의 위험성은 진작에 밝혀졌고 어떻게 미세먼지의 위협에서 벗어날 것인가에 대한 고민과 실행방안에 대해 떠들썩했다. 이에 따라 정부는 부처에 관계없이 미세먼지 해결대책 마련에 분주했고 여러 관점에서 의견들이 제시됐다. 외부의 미세먼지는 당장 해결할 수 없으니 우선적으로 깨끗한 실내공간 조성이 급선무였기에 이를 가능케하는 설비인 환기장치에 관심이 집중됐다. 또한 장기적인 해결방법을 모색하기 위해 근본적인 대기오염물질 저감정책도 본격 시행됐다. 사업장 대기오염물질 배출규제는 물론이거니와 각 가정에서 배출되는 질소산화물 저감을 위해 보조금 지원예산을 대폭 확대하고 나섰다.
HVAC를 중심으로 한 종합 엔지니어링 전문기업 미션크리티컬엔지니어링(대표 김호영, 이하 MCE)은 데이터센터 구축관련 무급유 및 일반 터보냉동기, 사계절 운전용 및 재순환 방지형 냉각탑 등 다양한 제품과 솔루션을 보유하고 있다. 최근 클라우드 기반 어플리케이션 증가로 많은 양의 데이터가 생성됨에 따라 Hyper Scale 데이터센터 설계가 필수적으로 확산되고 있다. Hyper Scale이란 분산된 컴퓨팅 환경을 최대 수천개 서버로 확장할 수 있는 안전한 하드웨어 및 소프트웨어의 조합이다. Hyper Scale 데이터센터는 개별 랙당 전력이 공급되며 Hyper Scale로 구조를 분할하고 고강도 컴퓨팅 워크로드를 분류, 호스팅 서버에 냉각전력을 집중시킬 수 있어 냉각효율을 극대화할 수 있다는 장점이 있다. 전 세계 대부분의 데이터센터에서 가장 큰 운영비용은 실내 온도조절시스템에 전력을 공급하는 것이다. 2N+1 구성을 가진 일반 데이터센터와 달리 Hyper Scale 데이터센터는 서버간 워크로드를 복제, 중복해 냉방비용을 절감할 수 있다. 이번 기획연재에서는 이러한 Hyper Scale에 특화된 MCE의 데이터센터 설계를 소개한다. 블록 설계기술로 초기비용
본격적인 겨울이 찾아오면서 당분간 미세먼지 농도도 짙어질 전망이다. 최근 수년간 미세먼지로 고통을 호소했던 국민들은 올해도 어김없이 우려를 표하고 있다. 정부와 각계의 미세먼지 대응노력에 따라 대기환경이 점차 개선되는 추세이지만 안심하기는 이르다. 특히 학생들에 대한 우려가 크다. 미세먼지가 뇌·호흡기 성장이나 관련질병에 악영향을 미친다는 국내·외 연구결과가 속속 발표되고 있기 때문이다. 전문가들은 성장기 학생들은 미세먼지 영향도 크게 받을 뿐만 아니라 적절한 회피행동을 하기도 어려워 피해가 더욱 크다고 지적한다. 이에 따라 과학기술정보통신부(장관 최기영)와 교육부(장관 유은혜)는 ‘에너지·환경 통합형 학교 미세먼지 관리 기술개발 사업단(이하 학교미세먼지사업단)’을 발족해 학교미세먼지를 종합적으로 관리하면서도 에너지를 효율적으로 사용해 미세먼지 발생을 억제하기 위한 방안마련에 나섰다. 지난 1월 사업공고, 4월 사업단장 선정, 8월 세부과제 총괄 선정 등을 거쳐 9월 킥오프미팅을 시작으로 현재 컨소시엄 구성·협약이 진행되며 체계를 갖춰가고 있다. 학교미세먼지사업단은 크게 4개 분야, 6개 사업으로 구분된다. 먼저 미세먼지 발생원 분석과 학생들의 건강영향을 주
‘에너지·환경 통합형 학교미세먼지관리 기술개발사업단(이하 학교미세먼지사업단)’은 보건학 전문가인 신동천 연세대 교수가 담당하고 있다. 환경보전분야에서 대통령표창, 국가무공훈장 녹조근정훈장을 수상했으며 2008년 세계의사회 총회 준비위원회 사무총장을 역임했다. 최근 보건학 관점에서 미세먼지가 국민건강에 어떤 영향을 미치는지를 알리는 등 국내·외에서 활발히 활동하는 보건학 전문가다. 이번 학교미세먼지사업단은 미세먼지 문제의 해결을 위해 그간 기계분야에서의 공학적 접근에서 나아가 보건·실내환경분야에서의 목표·방향설정을 통해 보다 학생·학부모에게 다가갈 수 있는 해법을 제시하기 위해 출범했다. 신동천 단장을 만나 이번 사업단의 목표에 대해 들었다. ■ 의학전문가로서 미세먼지 기술개발분야 사업단장을 맡게된 계기는세계적으로 저명한 보건·실내환경 전문가들 중에서는 공학을 함께 연구한 사람이 많다. 이들은 환경·환기·건강을 연구하면서 사람·보건이 중요성하다는 점을 인식하고 이와 같은 학문분야를 융합해야 한다고 말한다. 미세먼지의 핵심은 국민들이 건강에 대해 우려하고 있다는 점이다. 그간 환기·IAQ분야에서 많은 연구를 수행하고 병원 환기시스템 등 관리책임을 맡은 경험이 있
학교미세먼지사업단 1서브과제는 ‘기초·원천’분야로 학생 활동 등에 따른 비산먼지 발생 특성, 학교 실내공간 특성평가, 학생 건강영향평가를 수행한다. 이를 통해 학교 미세먼지 발생·유입·건강 영향 등의 기초자료를 확보하고 과학적 근거 기반의 체계적 지원 및 관리체계 수립을 뒷받침한다. 이중 1서브 1세부는 ‘외부환경 및 활동도 기반 학교건물 내 미세먼지 발생특성 규명’을 담당한다. 총괄을 맡고 있는 조영민 경희대 교수에게 연구목표를 들었다. ■ 세부과제를 소개하면1서브 1세부가 맡는 것은 현황이 어떤가를 조사하는 것이다. 미세먼지가 어디에서 오는지 발생원 규명에 초점을 맞춰 연구하고 있다. 사업단 내에서 가장 일선학교와 많이 접촉하게 될 것으로 예상된다. 총 3개 세세부로 구성되며 △학교 실내미세먼지 오염원 확인 및 발생특성 규명 △외기 미세먼지 실내전달현상 규명 및 시간별 실내미세먼지 농도예측모델 개발 △주변환경에 따른 학교 미세먼지 오염특성연구 등이다.종합적으로 보면 교실·급식실·특별활동실·체육관 등 공간별로 내부에서 발생하는 먼지의 종류·농도를 측정하는 팀, 외부환경을 측정하고 현황을 분석하는 팀, 내·외부환경을 연결해 외부에서 얼마나 들어오고 내부에서
‘기초·원천’분야를 연구하는 학교미세먼지사업단 1서브 중 2세부과제는 ‘학교 미세먼지 노출특성별 학생 건강영향평가 및 중재효과분석’을 수행한다. 미세먼지가 학생들에게 얼마나 위험한지와 개선조치가 얼마나 효과적인지를 분석하는 것이다. 일반적으로 미세먼지가 건강에 미치는 영향이 연구되기는 했지만 발달·성장기에 있는 학생들을 대상으로 건강 영향평가를 수행한 경우는 드물다. 김창수 연세대 교수에게 이번 연구의 의미를 들었다. ■ 조사방법은서울·전주 두 지역에서 각각 2곳씩 총 4곳의 학교를 선정해 조사를 진행할 계획이다. 대기오염도가 높은 학교와 낮은 학교를 각각 선정해 초등학교 1~2학년 각 학교별 50명씩을 대상으로 과제 종료 시까지 5년간 추적조사한다. 통상 3~5학년 때 알레르기가 발현하기 때문에 연구기간 중 이를 확인할 수 있을 전망이다. 기존 연구에 따르면 미세먼지가 천식, 비염, 아토피 등을 유발하며 주의력결핍과잉행동장애(ADHD), 자폐증 등에 영향을 주고 이다. 이와 같은 질병 및 장애유발은 유전적 요인 등으로 생기지만 미세먼지와 같은 환경적 악조건은 발현을 앞당기는 방아쇠 역할을 한다. 환경적 차이에 따라 발생률이 어떻게 차이가 나는지를 적절한 시
신축학교는 기존학교보다 실내공기질(IAQ) 개선을 위한 시스템 반영이 용이하다. 학교미세먼지사업단은 2서브를 통해 보다 근본적인 솔루션을 도출할 방침이다. ‘신재생에너지 연계 실내·외 열공기환경 정보연동 청정공조환기시스템 개발’을 목표로 연구를 수행하는 장춘만 2서브 총괄(한국건설기술연구원 박사)을 만나 이야기를 들었다. ■ 2서브과제를 소개하면핵심은 신축학교에 적합한 신재생에너지 연계 공조·환기·청정시스템을 구성하고 이를 시방서로 만드는 것이다. 단순히 기능만을 추가하는 것에서 더 나아가 공조환기와 청정을 유기적으로 연계하고 IoT·AI로 모니터링·제어한다. 2서브는 △1세부 신재생에너지 연계 중앙공조·청정시스템 개발 △2세부 개별분산 청정·열교환환기·온습도제어 복합시스템 개발·실증 △3세부 학교 에너지부하 저감방안 개발 및 청정공조환기시스템 성능표준화 등으로 구성된다. 즉 중앙공조시스템과 개별환기시스템을 개발한 뒤 모니터링·제어시스템을 입히고 기밀성을 위한 패시브설계를 포함해 전체적인 건축·설비시스템설계 시방서를 제시하는 것이다. ■ 기존 솔루션과의 차별성은공기청정, 열회수환기 등 기능은 이미 시중에 유통되고 있다. 그러나 적극적으로 학교현장에 도입되지
기존학교는 학생들이 이미 생활하고 있는데다 노후된 곳이 많아 실내공기질 개선의 시급성이 크다. 특히 학교마다 주변환경이나 시설, 건축방식이 상이해 개선표준안을 도출하기 어렵다. 학교미세먼지사업단 3서브는 기존학교의 실내공기질을 진단·컨설팅하는 절차를 표준화하고 컨설팅 결과를 이행했을 때 효과를 균일하게 확보할 수 있는 방안을 연구하고 있다. ‘학교 유형별 컨설팅 및 맞춤형 공기환경 개선방안 실증’ 연구를 주도하고 있는 김태연 3서브 총괄(연세대 교수)을 만나 이야기를 들었다. ■ 3서브 핵심은3서브는 진단·컨설팅의 프로세스를 표준화함으로써 균일한 품질을 확보하는 연구다. 기존학교 중 100개소(교실·체육관 등)를 대상으로 실내공기질을 진단한 뒤 개선을 위한 컨설팅을 수행한다. 이를 토대로 50개소에 대해 시범사업으로 직접 개선까지 진행한다. 개선결과 효과가 있는지를 실증함으로써 컨설팅보고서가 얼마나 효과적인지를 판단한다. 효과성이 균일하게 도출된다면 이를 표준운영절차(SOP: Standard Operation Procedure)로 정립해 제도화까지 이뤄지게 하는 것이 목표다. 연구 후 제품을 개발하고 실증하고 종료되는 기존 연구와 달리 프로세스를 개발 및 제
학부모단체를 중심으로 WHO 권고 수준의 학교 실내공기질 관리기준을 마련해 달라는 목소리가 높다. 학교미세먼지사업단은 4-1세부에서 법·제도 측면의 ‘학교미세먼지 관리체계 구축’ 연구를 수행해 적정 수준의 기준을 마련할 계획이다. 임영욱 4-1세부 총괄(연세대 교수)을 만나 연구목표에 대해 들었다. ■ 4-1세부 목표는최종목적은 학교보건법 개정안과 이를 준수할 수 있는 규격을 제시하는 것이다. 학교보건 관련법이 학생건강을 담보하도록 충분히 구체성있게 마련되지 않은 것이 현실이다. 현재 유흥시설 이격 등을 제한하는 수준으로 관리되고 있지만 선진국과 같이 대형차량 운행제한, 일정 수준 이상 오염원 이격 및 설치제한 등이 필요하다. 특히 실내공기질을 관리하는 내용이 부실하다. 환경보건법을 근거로 유지기준만 설정된 상태인데 학교·학생들의 상태를 감안해 공기청정기·환기장치 등 시스템이 규격화돼야 하고 초·중·고등학교별로 규정이 달라야 한다. 이를 위해 선진국처럼 신축학교의 입지조건, 기존학교 리모델링 조건, 주변 오염원과의 관계, 오염물질 유입영향력 등을 파악하고 평가하도록 구체성을 강화할 계획이다. 또한 학교 내에서 구성원들의 인식을 개선시키고 상황에 따라 적절히
학교미세먼지사업단은 모든 연구과제를 빅데이터 기반으로 수행할 계획이다. 내·외부공기질 등 기상·실내환경, 학생들의 건강상태·영향 등 보건분야와 같은 방대한 데이터가 축적될 전망이다. ‘빅데이터 수집·처리·분석기법과 에너지·환경 연계관리기술 및 통합지원체계 개발’을 맡고 있는 4서브 2세부과제는 이와 같은 데이터를 처리·분석해 사업단 내에서 교차제공함으로써 연구성과를 높일 계획이다. 김재현 4-2세부 총괄(서경대 교수)을 만나 핵심연구방향에 대해 들었다. ■ 4-2세부를 소개하면학교미세먼지사업단은 각 서브·세부과제마다 방대한 양의 데이터가 수집된다. 4-2세부는 1단계 3년동안 사업단 전체에서 수집된 데이터를 관리·분석하고 다른 세부과제에서 이를 요구할 경우 가공된 데이터를 제공하는 역할을 수행한다. 나머지 2단계 2년간은 축적한 데이터를 빅데이터 처리기법을 적용해 새로운 규칙이나 몰랐던 사실을 찾아내고 이를 바탕으로 학교·교육청·교육부 등에 관련 자료와 분석결과를 제공하는 것이다. 궁극적으로는 이와 같은 데이터를 활용해 법·제도적 개선 및 기술·솔루션 개발에 활용토록 할 계획이다. ■ 연구 핵심은4-2세부는 자체적으로 데이터를 생성하지 않는다. 기존 생성된
LG전자는 이번 학교미세먼지 기술개발사업단에서 2세부(현장진단·컨설팅 등 통합관리), 3세부(개선방안 실증)에 참여하고 있다. LG전자는 최근 실내공기질 향상에 관심이 높아지면서 사회·소비자의 요구에 기여할 수 있는 기술과 제품개발을 꾸준히 추진하고 있다. 이에 따라 에너지, 공기조화, 실내공기질 관련 다양한 제품라인업을 보유하고 있으며 다양한 기술·노하우를 확보했다. 또한 공기 중에 포함된 미세먼지, 유해가스, 부유균 등 건강에 유해한 물질들의 측정, 인체영향도 등을 통합적으로 연구하고 있다. 실내환경을 모사한 실험실을 확보하고 미생물, 집진, 탈취 등과 관련된 다양한 실험이 진행 중이다. 또한 사내·외 전문가들의 협업을 통해 실내공기질 개선을 위한 기술을 확보하고 이를 바탕으로 공기청정기, 에어컨, 제습기 등 LG전자의 에어솔루션사업 제품 전반에 적용하고 있다. 공기청정기 유용성 평가LG전자는 이번 학교미세먼지사업단에 참여해 교실환경에서 미세먼지 성능평가 및 실내환경 개선방안 실증연구를 수행하고 있으며 공기청정기의 공기정화 유용성을 평가할 계획이다. 미세먼지 유해가스 관리 및 환기장치와의 연동 등 실내공기질 관리 관점에서 개선안을 실증하고 공기환경 관리의
우원엠앤이는 기계·소방설비설계, 친환경인증, 연구용역 등을 수행하는 회사로 1982년 설립이래 37년간 경험을 통한 우수한 기술과 인력을 확보하고 있다. 친환경 설비시스템, 첨단 지능형건축물시스템, 최적제어 공조시스템 등 각종 설비시스템 연구개발을 통해 미래가치를 높이고 있다. 우원엠앤이의 관계자는 “학교시설은 규모에 적합한 설비시설이 필요하지만 예산문제로 시설특성에 적합한 설비시스템을 갖추지 못하고 있다”라며 “청소년들의 거주환경 향상을 위해 중앙공조시스템이 적절하며 적용방안을 모색하기 위해 연구에 참여했다”고 밝혔다. 이번 학교미세먼지사업단에서 우원엠앤이의 역할은 크게 두 가지다. 학교시설 내 공기질을 청정하게 유지할 수 있도록 공조시스템을 계획하는 것과 학교시설 부하특성을 고려해 에너지비용을 줄일 수 있도록 신재생에너지와 연계하는 열원시스템 적용방안을 마련하는 것이다. 최종적으로는 학교시설의 시설특성과 운영특성을 고려해 신새생에너지와 연계한 냉난방‧환기시스템을 구축‧실증함으로써 설비시스템의 성능을 검증하고 향후 계획되는 학교시설에 적용 가능한 최적의 설비시스템을 보급할 수 있게 하는 것이다. 우원엠앤이는 이번 연구를 통한 사업화도 가능할 것으로 전망하고
은성화학은 1997년 법인설립한 전열교환 환기시스템 전문기업이다. 조달우수제품, 녹색제품인증 등 각종 인증과 품질관리·A/S체계를 확보해 학교환기를 포함한 공기순환기 조달부분 6년 연속 1위를 달성하고 있다. 은성화학의 관계자는 “은성화학의 기술개발 로드맵상 개발방향과 학교미세먼지사업단에서 요구하는 개발요구사항(RFP)이 일치한다”라며 “신수종사업으로 성장할 신제품을 개발하면서 학교미세먼지 관리사업에도 기여할 것”이라고 밝혔다. 은성화학은 2서브 2세부인 ‘개별분산 청정·열교환환기·온습도제어 복합시스템 개발·실증’을 주관하는 이정재 동아대 교수 연구팀과 협력해 히트펌프 제습유니트를 개발한다. 기존학교 교실 공조방식은 시스템에어컨과 전열교환 환기시스템의 조합으로 구성되는 것이 보편적이다. 이때 에어컨은 현열(온도)과 잠열(습도)를 함께 처리해야 해 에너지성능이나 쾌적성 측면에서 불리하다. 이에 따라 은성화학은 에너지절감을 위해 현열은 고효율 멀티에어컨, 잠열은 외기처리 복합유니트로 처리하는 기술을 개발하게 된다. 은성화학은 이번 연구개발을 통해 개발되는 복합유니트가 USP(Unique Selling Points)역할을 할 것으로 기대하고 있다. 이를 우수조달물
크린테크는 2007년 에이치알브이테크로 설립한 이후 열회수형 환기장치를 비롯한 환기관련 제품을 공급하고 있다. 이와 관련한 시공업을 병행해 제조부터 시공·사후관리까지 업무 전과정이 외주없이 처리 가능한 고효율 저비용의 최적사업환경을 구축했다. 초미세먼지의 심각성이 대두되면서 학생들의 건강확보에 대한 관심이 증대되고 있으며 쾌적감과 건강·위생 문제를 해결하기 위해 에너지절약적인 청정가습 및 제습시스템 개발이 요구되고 있다. 크린테크는 이러한 필요성에 따라 건강하고 안전한 학교 실내공기환경 구축과 2020년 시행되는 공공건축물 제로에너지건축물 의무화에 대응하기 위해 학교미세먼지사업단에 참여했다. 학교에 적용되고 있는 기존 공기순환기도 고효율·고성능이기는 하지만 변화하는 학교시설 특성에 맞지 않는 용량·기능들로 과도한 비용상승과 소음발생, 필터성능 저하 등 문제를 야기하고 있다. 이에 따라 크린테크는 학교시설에 적합한 고효율 공기순환기에 대한 연구 및 겨울철 가습기능에 대한 연구를 진행한다. 1차 목표는 고효율·고성능 환기장치 및 가습기능의 개발이다. 최종적으로는 소모성부품을 장수명화하고 소비자 또는 유지보수 담당자가 보다 쉽게 접근하도록 장치의 효율성 향상을 통
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