냉난방공조 신재생 녹색건축 전문채널 칸 25.10.19

기사 전문 : https://www.kharn.kr/news/article.html?no=28909

친환경 냉난방공조 전문잡지 칸 10월호에 트루만(주)의 바닥공조 관련 특별기고 3부가 게재되었습니다.

전문을 아래와 같이 공유합니다.

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트루만이 제공하는 바닥공조시스템은 완벽한 변풍량제어솔루션을 자랑한다. 실내에서 부하변화는 지속적이며 불규칙적으로 일어난다. 이러한 부하변화에 적절하게 대응하지 못하면 거주자에 불편함을 제공함은 물론 업무저하로 이어져 회사에는 손해가 발생된다. 부하가 발생되면 필요한 만큼 공기를 보내주고 부하가 충족되면 줄일 수 있어야 한다. 이러한 제어를 부하 추종성제어라고 하며 트루만이 제공하는 솔루션은 이러한 실내부하 변화에 완벽하게 대응한다. 실내부하 변화를 감지하는 온도제어기(TEC)를 부하특성에 맞게 방위별, 존별, 실별로 배치하고 제어존을 구성한다. 각제어존 내 설치된 온도제어기의 센싱값과 설정값을 비교해 필요한 부하량을 계산해 제어존 내 설치된 바닥디퓨져(VAV)를 변풍량제어(Time Modulation 방식)한다.

이에 따라 부분부하운전 시 부하변화에 따라 변풍량제어되지만 각 바닥디퓨져 에는 항상 일정한 차압이 걸려 바닥 취출 속도를 일정하게 유지한다. 이것은 바닥에 설치돼 정교한 차압(ΔP=Ｃonst)을 센싱하는 차압센서(DPS)에 의해 가능하며 이로 인해 거주역까지 온도성층화가 형성돼 바닥에서 거주역까지 균일한 온도차(ΔT=3℃ 이내)를 유지한다. 결국 실내 부하가 변하더라도 거주자의 니즈에 맞게 변풍량제어가 가능하다.

외주부는 일반적으로 내주부 부하대비 약 3배~5배 정도 높다. 또한 건물구조, 점유유형 및 기후, 태양복사 등으로 인하여 내주부대비 가변성이 훨씬 높다. 현대식 건물의 우수한 단열벽체와 고효율 유리라도 이러한 외주부하를 완벽히 커버할 수는 없다. 일반적으로 외주부하는 27~55cmh/m², 내주부하는 5~13cmh/ m²이다. 실제 많은 건물에서 외주부하에 대한 대응이 제대로 안이뤄져 내주부에 심각한 영향을 끼치고 있다. 이는 결국 거주자 불만족으로 이어진다.

또한 외주부시스템과 내주부시스템을 각각 분리해서 제어하는 경우 효과적인 부하대응이 어렵다. 실내부하는 여러 요인에 의해서 변하기 때문에 해당존에 설치되는 외주부 및 내주부시스템은 통합제 어해야 효과를 발휘할 수 있다. 트루만은 차별화된 외주부 전용시스템(CLWMIT, IFCB, SoHo)을 제공하고 내주부와 통합해 효과적으로 제어할 수 있는 제어솔루 션을 제공한다.

통합제어를 통해 외주부와 내주부시스템의 시공 및 유지보수관리에 있어 책임소재의 제어 및 관리가 가능하고 거주자가 실제 느끼는 온도값에 의한 제어, 즉 내주부 환경을 고려한 외주부제어로 완벽한 외주부하 대응은 물론 거주역 온도성층화를 구현한다.

외주부 전용으로 사용되는 온수코일 내장의 CLWMIT, Chilled Beam타입의 IFCB와 Fan-convector타입의 SoHo 제품은 작은 사이즈로도 높은 부하를 처리 하며 디자인적으로도 우수한 장점을 갖고 있다.

트루만이 제공하는 자동제어시스템은 사용자 친화적인 환경으로 구축돼 중앙 감시실에서 층별, 방위별, 존별 및 실별 운전상황을 실시간으로 모니터링이 가능 하며 운전 시 발생되는 에러사항들이 실시간으로 관리자 Mobile 장치로 보내져 쉽게 시스템관리가 된다. 또한 타 시스템과 손쉬운 통합 및 호환이 가능하다. 중앙 감시실에서 전체 시스템에 대한 통합제어는 물론 심플한 1:1 부하 추종성의 독립적인 Local 제어도 가능하다.

변풍량 가압식 바닥공조 ‘환기효율·IAQ’ 업그레이드

최적의 실내공기질(IAQ) 제공을 위해 서는 실내에서의 공기 혼합(Mixing)이 최소화돼야 한다. 즉 실내 오염공기와 혼합에 의한 희석이 아닌 치환의 방법으로 실내 환기가 이뤄져야 한다. 트루만의 바닥 공조 솔루션은 일정 속도 이하로 균일하게 바닥에서 취출해 실내공기 유인 후 천장으로 매우 낮은 속도의 일방향 기류흐름을 제공한다. 이에 따라 실내공기의 혼합 및 정체가 발생하지 않는다.

특히 모든 바닥디퓨져에 동일한 차압이 걸리게 제어해 균일한 바닥취출 속도가 만들어지고 이로 인해 바닥에서 1.4m 높이에서 기류흐름이 0.25m/sec 이내를 유지(ASHRAE Standard 62.1의 환기효율 개선을 위한 권장사항)해 천정공조대비 환기효율(EV)을 20~50% 이상 개선시 킨다. 부하가 충족된 경우나 실 부재에 따른 바닥디퓨져의 Close 상태에서도 항상 최소한의 급기(최소환기량)가 공급되는 솔루션을 제공해 항상 쾌적한 IAQ 상태를 유지한다.

급기플레넘으로 급기된 공기는 공기 이동에 따른 열적저하(Thermal Decay) 등을 고려해 가장 먼 바닥디퓨져는 ASHRAE의 권장사항인 15~20m 이내 설치되도록 설계하고 있다.

또한 공조계획에 따라 디바이더를 통해 제어존을 별도로 구획하기도 해 바닥 공조에서 가장 중요한 검토사항 중 하나인 ‘급기온도 상승(Thermal Decay)’을 막는다. 플레넘 내 제어되지 않는 급기온도 상승은 바닥공조 사용에 있어 치명적인 문제를 발생시킨다. 높은 급기플레넘 온도는 높은 취출온도를 만드는 주원인이 된다. 동일한 실내부하를 대응하기 위해서 더 많은 공기량을 필요로 하기 때문에 팬 에너지소모가 증가되며 높은 취출온도로 인해 거주자에게 불쾌감을 제공한다.

트루만이 제공하는 솔루션은 실내와 큰 차이가 없는 높은 급기온도를 사용해 열원에너지 절감효과가 매우 크며 외기 냉방운전을 최적화할 수 있는 솔루션으로 에너지절감은 물론 비수요기(2~4월, 10~11월) 근무자의 쾌적도를 향상시킬수 있다.

건물은 거주자의 사용용도에 따라 다양한 존으로 구성되며 방위별, 존별, 실별 부하특성도 다르다. 이에 따라 거주자의 사용용도 및 부하특성에 따른 바닥디퓨져 적용이 필요하다. 트루만이 제공하는 바닥디퓨져 솔루션은 약 200여종의 다양한 Model Line-up으로 구성돼 다양한 사용 용도 및 부하특성에 따른 바닥디퓨져 배치가 가능하다. 모델별 변풍량 및 정풍량 옵션은 물론 수동으로 Max 풍량을 조정할 수 있는 옵션도 제공한다. 이에 따라 각 제어존별 부하량 및 사용용도에 맞는 바닥디퓨져를 선정해 Layout에 맞는 도달거리 및 기류 흐름을 제공한다. 건축 미학적 특성을 충족시키는 10가지 기본컬러 외 다양한 옵션을 제공한다.

또한 무선디퓨져(Fully Wireless Diffuser)와 Plasma Air Ionizer 적용 디퓨 져를 개발해 현장에 적용하고 있다. 현장 공사를 최소화해 안전이 중요시되는 시대에 부합하는 제품임과 동시에 공기질 개선이 필요한 부분에 국소적으로 설치가 가능한 제품이다.

바닥공조 니즈 증가… 관련 기준 세분화

‘경제성, 효율성, 기능성, 신뢰성, 안전 성’을 두루 갖춘 바닥공조시스템에 대한 니즈가 증가하고 있음이 느껴지는 요즘이 다. 코로나 팬데믹 이후 실내 기류흐름과 관련해 ASHRAE는 ‘실내공기가 혼합되거나 정체되지 않도록 HVAC시스템을 설계 해야 한다’고 말한다. 이는 트루만이 지속적으로 ‘실내공기를 혼합하는 방식’이 아닌 ‘실내 급기에서 리턴까지 한 방향의 기류흐름 방식’으로 변경해야 한다고 주장한 것과 동일함으로 실내 오염물질의 혼합 및 정체가 일어나지 않는 가압식 VAV 바닥공조솔루션 적용이 그 답이라 할 수있다.

향후 신축과 함께 리모델링현장이 많아질 것으로 예상된다. 골조만 살리는 리모델링 특성상, 냉난방공조시스템을 천정 공조로 진행하게 된다면 동일한 천장고로 인해 드라마틱한 환경개선 효과를 얻는데 어려움을 겪는다.

한국은행 본관동 및 광화문 KT사옥의 경우 전체 리모델링으로 진행됐는데 두 현장 모두 천정고와 파사드 디자인에 대한 건축적 이슈뿐만 아니라 IAQ 개선과 에너지절감에 대한 강한 니즈가 있었다.

결과적으로 천정공조에서 바닥공조로의 변경을 통해 한국은행 본관동은 300mm 이상, 광화문 KT사옥은 500mm 이상의 획기적인 천정고 개선을 통해 실내환경을 크게 개선시켰다.

국내 공조설비는 크게 산업용과 보건용으로 나눠진다. 산업공조는 제품의 생산성에 영향을 주는 적절한 공조환경형성에 의해 평가 받지만 보건공조의 건축기 계설비분야는 더우면 벗거나 추우면 껴입 으면 된다는 식으로 가볍게 취급받는 것이 현실이다. 에너지소비량에서 건축물이 차지하는 비용(20% 이상)은 매우 크며 이중에서도 냉난방공조로 소비되는 에너지가 상당 부분을 차지한다.

또한 건물의 생애비용(L.C.C) 중 공사 비는 5% 정도이며 나머지 95%가 유지비 용이다. 유지비용의 70%가 기계설비분 야이며 이중 40~50%가 냉난방공조비용이다. 이에 따라 초기 투자비용과 유지비 용이 최소화되는 냉난방공조시스템 적용이 중요하다. 결국 건축물 요소와 부하량을 고려해 바닥공조시스템이 최선의 방안 이라고 한다면 여러 바닥공조 적용현장에서 실패한 사례를 주목해볼 필요가 있다.

상당수의 현장에서 각 절차마다 검증 해야 할 전문가 부족과 함께 제대로 된 설계기준 및 검증절차가 없기에 다양한 냉난방 문제가 발생하고 있다. 이에 따라 바닥공조 관련기준을 좀 더 세분화 및 구체화할 필요가 있다.

예를 들어 에너지사용 측면에서 에너지 절감효과를 측정하고 평가하는 방법에 대한 가이드라인, 경제성 측면에서 초기설치비용, 유지관리비용, 운영효율성 등 시스템의 비용효율성을 종합적으로 평가할수 있는 기준 등을 만들어서 시행하는 것이다.

또한 건설분야에서 많이 적용되는 V.E(Value Engineering)는 가성비, 기능, 효율, 가격 등을 고려하는 것이 원래 취지 이지만 건설사 주도하에 초기투자비 절감이 곧 V.E라는 잘못된 관행이 일어나는 경우도 많다. 운전비가 낮고 높은 효율의 바닥공조시스 템에 대한 V.E에 대한 명확한 기준 및 시행지침도 수립 돼야 한다.

트루만은 건축설계 시점부터 협업해 건축환경과 실내공기질을 개선하고 에너 지비용 절감, 환기효율을 개선하고 있다. 또한 도서관, 연구시설, 관제센터, 공연장및 종교시설과 같은 높은 천장, 천창을 통해 들어오는 추가부하가 있는 대공간 공조에 가장 효과적인 시스템으로 국내에서 이와 관련해 제대로 된 솔루션을 제공하는 기업은 트루만밖에 없으며 실제 여러 적용현장으로 검증했다.

최근 세계 HVAC산업의 선도적 기관인 ASHRAE가 새롭게 ASHRAE Standard 241을 제정해 COVID-19 팬데믹 이후 IAQ 표준이 재정비됐다. 실내공간에서 공기를 매개로 한 질병의 전파를 절감 해야 한다는 필요성을 인식한 ASHRAE가 병원균제어를 포괄적으로 해결한다 합의를 담아 새로운 표준을 개발한 것이다.

새로운 표준은 공기를 매개로한 병원 균에 대한 환기, 여과 및 공기청정 요구사 항을 담은 강력한 프레임워크이며 단순한 병원균 제어를 넘어 IAQ에 접근하는 방식을 재구성한다. 트루만은 늘 그래왔듯이 기존 ASHRAE와 New Standard 241 내용 및 이번에 처음으로 UFAD 관련 표준으로 지정된 ISO 7615-1 PART 1(후속으로 이어질 PART 2,3,4)을 기반으로 표준에 근거한 정직하고 올바른 설계안을 제시할 것이다.

최근 바닥공조설계 프로젝트가 굉장히 많아졌다고 느껴지고 기존 고객들의 만족도가 높다 보니 새로운 프로젝트가 있을 경우 연락이 오는 것을 경험하면서 성취감과 동시에 책임감도 느낀다. 고객이 있어야 기업이 있듯 고객이 실패하면 기업도 실패한 것이란 것을 항상 마음속에 간직하고 모든 일을 추진하고 있다.

트루만이 제공한 솔루션은 우리의 얼굴이자 양심이다. 지난 15년간 늘 그래 왔듯이 고객 기만이 아닌 실질적인 데이터를 기반으로 고객이 신뢰할 수 있는 솔루션을 제공하는 친환경 변풍량 가압식 바닥공조 전문회사로 성장해 나갈 것이다.