신기술·신공법, 도전은 멈추지 않는다
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신기술·신공법, 도전은 멈추지 않는다
  • 장정흡 기자
  • 승인 2020.11.16 06:00
  • 댓글 0
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기후변화를 넘어 기후위기 시대가 도래했다. 대한민국도 기후 위기에 발맞춰 각종 정책들을 쏟아내고 있으며, 건설산업 역시 기후위기를 극복하고자 다양한 신기술들을 개발하고 있다. 기계설비산업 또한 신기술 개발에 박차를 가하고 있다. 기계설비신문은 신기술 연구개발 현장을 조명하고, 이러한 신기술들이 산업에 미치는 영향에 대해 조명한다. [편집자주]

제로에너지 건축물 적용 ‘단열두께’ 검토

기계설비 배관단열 두께 검토 프로그램

기계설비산업연구원, 초기 소프트웨어 등록 완료

LH공동주택서 제로에너지 건축 의무화 실증 진행

최근 세계적으로 이상기후 현상이 증가함에 따라 국가 온실가스 감축 목표를 이행하고, 기후 변화에 적극 대응하는 수단으로 제로에너지건축의 필요성이 높아지고 있다.

국내에서도 1000m²이상 공공건축물을 시작으로 2030년까지 제로에너지 건축이 단계적으로 의무화된다.

이에 건축물의 외피 단열성능은 매년 강화되고 있으나 건축물에서 에너지와 밀접한 요소 중 하나인 배관, 덕트 및 기기보온에 대한 단열기준은 지난 2002년 개정 이후 현재까지 동일한 기준이 사용되고 있어 개정이 필요한 상황이다.

대한기계설비산업연구원은 2019년부터 2021년까지 국토교통과학기술진흥원의 국토교통기술촉진연구사업인 ‘제로에너지건축물 적용을 위한 선진국 수준의 에너지 성능을 가진 기계설비배관 단열기준 개선 연구’를 수행하며, 기계설비 배관 단열기준 개선(안)을 제시하고 기계설비 배관 단열 두께 검토 프로그램 제작을 진행 중에 있다.

연구원에서 작성한 ‘건축물 기계설비 배관단열 두께 검토 프로그램’은 원통전열 이론을 바탕으로 냉난방·급탕 배관 등의 출입열량 및 결로 판정을 통한 건물 기계설비 배관의 단열두께를 검토하는 것이다.

현재 초기 버전의 소프트웨어 등록(등록번호 제C-2020-033611호)을 마친 상태다.

해당 프로그램은 단열재, 복사·대류 열저항에 의한 열전달 밀도가 같아지도록 표면 복사·대류 열전달률 값이 반복 계산되고, 표면 복사 열전달률의 결정에 필요한 단열재 표면온도를 계산하는 내용을 담고 있다.

또 배관 내 유체온도, 주변온도, 단위길이 당 배관 단열재를 통한 출입열량, 결로판정 등을 출력한다.

기계설비연구원은 제로에너지 배관단열 두께 제시 등 기능 추가와 사용자 친화적 모델로 프로그램을 제작할 예정이다.

연구원은 또 국토교통기술촉진연구사업의 기계설비배관 단열기준 연구를 통해 에너지 성능 기반의 기계설비 배관 단열 기준 개선(안)을 도출했다.

기계설비 배관 단열 두께 검토 프로그램 제작이 완료되면 한국토지주택공사와 함께 LH 공동주택에서 제로에너지 건축 의무화에 대비한 실증을 진행할 계획이다.

국토교통과학기술진흥원 관계자는 “기후변화를 넘어 기후위기가 도래한 시대 에너지 감축은 선택이 아닌 필수 사항이 됐다”며 “최적의 배관단열 두께를 건축물에 접목시켜 에너지 절감에 일익을 담당할 수 있도록 개발에 총력을 기울이겠다”고 밝혔다.

영하 10℃에도 백연 발생 ‘전무’ 결과 입증

풍천엔지니어링 냉각탑 백연방지장치

백연방지 장치기술, 동서발전과 공동연구 개발

냉각수 100% 핀코일 통과·‘Bypass’밸브 활용

산업현장이나 데이터센터 등에서 냉방이나 냉각작용에 사용되는 냉각탑은 연중 휴지 기간없이 가동된다. 습도가 높은 하절기나 기온이 낮은 동절기에는 냉각탑에서 배출되는 포화 습공기가 차가운 대기와 만나면서 응축돼 안개와 같이 흰색 연기가 발생되는데 이것을 백연이라 한다.

집단 주거지역 또는 밀집된 도시 내에서 백연이 방출되면 시야 방해로 인한 교통 장애가 야기되며, 동절기 저기압은 백연이 상승되는 것을 방해해 습한 공기가 냉각탑 주변에 넓게 퍼져 응축수분이 결빙되는 문제까지 초래될 수 있다.

또 백연을 포함한 연기로 인한 화재 오인 소방출동이 해마다 수천건씩 발생하고 있으며, 오염물질로 오인돼 각종 민원이 발생하고 있다.

이러한 냉각탑 백연발생을 방지하기 위해 풍천엔지니어링은 습공기 가열방식의 백연방지장치를 개발해 공인시험기관 테스트를 통해 영하 10℃의 기온에서도 백연이 전혀 발생되지 않는 결과를 입증했다.

습공기를 가열하는 핀코일의 열교환 효율을 극대화하기 위해 냉각수 유량의 100%가 핀코일을 통과하고 충진재에 분사하는 유량을 ‘Bypass 밸브’를 통해 조절함으로써 백연이 전혀 발생하지 않도록 했다.

또 공기가 핀코일을 통과하면서 정압이 상승해 팬 동력 상승과 풍량이 감소될 수 있다. 이러한 부분을 최소화하기 위해 핀코일을 2단으로 구성하고, 그 사이에 댐퍼를 설치해 백연이 발생하지 않는 기후조건에서는 댐퍼를 개방할 수 있도록 구성했다.

기존의 백연방지장치는 백연이 발생되는 것을 인지하고 수동으로 가동했는데 풍천엔지니어링은 백연발생 조건을 시스템에서 판단해 자동으로 운전하는 기술을 개발했다. 이러한 기술은 냉각탑 운영기간 내내 백연을 발생하지 않도록 해준다.

풍천엔지니어링의 백연방지장치 기술은 한국동서발전과 공동 연구로 개발했다.

그 성과를 입증해 2018년에 한국동서발전 올해의 기술개발 우수과제로 선정됐으며, 2019년 설비신기술대회 국토부장관상을 수상하기도 했다.

현재 한국동서발전 일산화력본부에 3기째 공사가 진행되고 있으며, 한국남부발전 영월발전본부에 1기가 설치돼 있다.

풍천엔지니어링 관계자는 “변화하는 세상에 발맞춰 나가는 노력만이 계속 발전할 수 있는 원동력이라 믿고 현재의 모습에 안주하지 않겠다”며 “나날이 친환경성 설비 구축을 요구하는 목소리가 높아지고 있는 만큼, 앞으로도 정비 포인트를 최소화시키고, 운영이 편리한 냉각탑을 공급하기 위해 최선을 다하겠다”고 밝혔다.

 


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