[창간기획] 스마트 건축, HVAC 설계로 한층 진화
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[창간기획] 스마트 건축, HVAC 설계로 한층 진화
  • 김주영 기자
  • 승인 2019.11.25 06:30
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펼쳐갈 100년 - 글로벌 리포트
亞·EU 지능형 HVAC 관심 집중
안심하고 숨 쉴 권리. 미세먼지로 인해 외부 공기가 오염되면서 공기질 관리의 중요성을 강조하는 시대가 도래했다.
국내에도 온도, 습도 조절 뿐 아니라 미세먼지를 여과하는 공조설비에 대한 관심이 높아지고 있다. 해외에서는 사물인터넷(IoT)와 결합된 공조설비가 도입돼 쾌적한 환경을 조성할 뿐 아니라 에너지 절약도 실현했다.
미국 펜실베이니아주에 있는 PNC타워 외관. [SMACNA 제공]
미국 펜실베이니아주에 있는 PNC타워 외관. [SMACNA 제공]

미국 대표적 공업도시 중 하나인 펜실베이니아주(州) 피치버그시(市)에 ‘첨단 공조시스템’을 채택한 고층 빌딩이 들어서 지역 랜드마크로 부상했다. 독특한 설계와 최첨단 기능의 결합으로 ‘호흡하는 빌딩’이라는 별명까지 얻었다. 

지상 33층, 7만4322㎡(2만 2천여평) 규모의 PNC파이낸셜 서비스 글로벌 본사는 총 4억 달러(4642억원)의 사업비를 투입한 ‘더블스킨 구조’의 건축물이다. 더블스킨 구조는 외부 벽체가 기둥, 대들보 역할을 하는 까닭에 실내공간 확보가 수월하다는 장점을 지녔다. 이는 결국 자연 외기순환에도 탁월한 성능을 보인다.

미국 SMACNA(덕트·공기조화기술협회)에 따르면, PNC타워는 비슷한 규모의 다른 건물보다 효율적으로 공조시스템(HVAC)을 운영 중인 것으로 조사됐다. 실제로 1년 중 6개월 가량을 자연 환기로 운영한다.

그 비결은 초연결시대에 부합하는 ‘지능형 자동제어’에 있다. 급수, 조명, HVAC 등 전반적인 설비 관련 요소에 모두 적용됐다. 심지어 창문 개폐까지도 자동제어로 진행된다. 4차 산업혁명 시대에 걸맞는 스마트한 건축이라고 지칭받는 이유다.
미국의 사례는 기계설비산업이 ICT 기술과 융·복합될 경우 기계설비산업 뿐 아니라 건설산업의 혁신을 주도할 수 있다는 가능성을 보여준다.

자동제어를 실현한 핵심 기술은 IoT다. 이는 기계설비 유지관리자에게 태블릿PC 등 스마트기기 등을 활용해 손쉽게 기계설비를 유지관리 할 수 있는 환경을 제공함으로써 편리함과 동시에 에너지 절약을 실현했다.  그 결과, 미국 녹색빌딩위원회(US Green Building Council·USGBC)는 관련 평가프로그램을 통해 PNC타워를 ‘최우수 환경친화적 상업용 빌딩’으로 지정하기에 이르렀다.

지능형 자동제어시스템은 과거의 방식과는 확연히 다르다. IoT로 연결된 센서와 센서에서 수집한 데이터를 활용하는 방식으로, 관리자의 업무 강도가 줄어든다. 예를 들어, 센서를 통해 재실 중인 공간에는 조명을 점등하고, 장시간 비어있는 사무실의 온도는 자동으로 조절하는  방식이다. 특히 외부 기상조건에 따른 온도 조절도 용이하며, 실내 온도를 높이기 위해 자동으로 채광을 높이는 등의 대응이 가능하다. 

구체적으로 설계를 보면, 건물 중심부에는 열 배관이 통과한다. 이 배관은 기계적 환기를 사용하지 않고 열을 통제하고 있다. 또 상부는 검정색 코팅처리를 통해 태양광을 흡수하는 동시에, 건물 내부의 뜨거운 공기까지 배출하는 역할을 한다. 겨울철에는 차가운 외부 공기가 공조기에 도달하기 전에 가열할 수도 있다.

열교환기는 겨울철에는 습기와 온기를 더하고, 여름철에는 제습하는 역할을 한다. 덕트와 배관의 경우, 열 및 압력 손실을 최소화하는 배치로 설계돼 에너지 효율을 높였다. 

SMACNA 관계자는 “다른 건축물에 비해 기계설비 관점 뿐 아니라 외관 등이 전반적으로 확실히 뛰어난 건물로, 매우 인상 깊다”라고 말했다. 

한편 지능형 공조시스템에 대한 관심이 늘고 있는 추세다. 상업용 건물의 경우, 냉난방 분야가 에너지 소비량의 절반 가량을 차지하는 만큼 지능형 시스템이 에너지 효율 측면에서 유리하다는 판단을 내린 것이다. 이미 싱가포르, 네덜란드 암스테르담 등에서는 시스템에 주목하고 속속 채택하고 있다. 


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