바닥열을 이용한 급기와 욕실팬을 연동하는 기본적인 환기시스템에 공기청정 기능을 겸용한 ‘공동주택용 공기청정 겸용 환기시스템’이 개발됐다.

주식회사 그렉스전자 손관현 상무는 11월 24일 서울 방배동 건축센터에서 열린 한국설비기술협회 ‘2017년 설비신기술대회’에서 손곽현 상무는“ 공기청정 겸용 환기시스템의 근간이 되는 바닥온돌환기시스템의 개발배경부터 개념, 성능검증, 바닥열이용 환기시스템의 주요 특징 그리고 바닥열이용환기시스템과 스마트환기, 공기청정 겸용 환기시스템의 개발 배경과 운전방식과 특징, 외부 미세먼지가 실내로 유입되는 것을 차단하기 위해 새로 개발된 현관 청정 시스템 등에 대해 소개했다.

실내에 발생한 먼지나 미세먼지는 보통 공기청정기를 사용해 제거하는 경우가 많은데 한 실에 국한돼 국부적으로 사용하는 공기청정기를 환기장비에 접목하면 세대 전체의 미세먼지 제거에 효과가 있지 않을까 하는 고민에서 ‘공기청정 겸용 환기시스템’을 개발하게 됐다,”고 개발 배경을 밝혔다.

이날 ‘공동주택용 공기청정 겸용 환기시스템’은 올해의 신기술로 한국설비기술협회장상을 수상했다.

바닥온돌 환기시스템

손관현 상무는 “기존 전열교환시스템은 겨울철 열교환소자의 동파 방지를 위해 프리히터를 설치해야 하고 이로 인한 전기요금 상승과 관리 및 교체비용 발생 등의 문제점을 안고 있었다.”며 “그렉스전자는 이를 개선하기 위해서 온돌난방 축열을 이용해 프리히터나 열교환소자 없이 순수하게 시스템만으로 열교환된 급기를 실내에 공급할 수 있는 사용자 중심의 편리성과 안전성을 확보한 한국형 온돌형 환기시스템을 개발했다.”고 밝혔다.

▲<한국형 온돌 환기시스템 구조>

 

 

이 시스템은 난방에 의해 축열된 구조체 열을 흡수해 겨울철 차가운 외기를 열교환 시킴으로써 실내로 공급하게 된다. 이때 급기온도는 실내 난방온도와 유사하게 유지, 프리히터 등과 같은 환기를 위한 보조적인 에너지가 불필요하며, 재실자의 열적 불쾌감(Cold Drafts)을 방지해주는 환기시스템이다.

▲바닥온돌 환기시스템 개념도

 

 

바닥온돌환기시스템의 개념을 보면 외부공기가 고성능 필터를 거쳐 급기팬으로 바닥온돌층을 통과해서 실내로 송풍된다. 시스템적으로는 여름철의 경우에는 외기온도 32℃ 정도의 공기가 온돌층을 통과해 실내로 공급되면 실내온도 26℃ 기준 시 송풍온도는 25~28℃ 정도이다. 이것은 외기온도 대비해서 온돌층은 실내외의 중간기 온도를 가지고 있어서 쿨링효과가 있는 것으로 나타났다.

 

반대로 겨울철에는 -11℃ 정도의 외부 공기가 고성능 필터와 급기팬을 거쳐 온돌층을 통과해서 실내로 송풍되면 실내온도 22℃ 기준 시 송풍온도는 18~22℃ 정도로 송풍온도가 거의 실내온도와 유사한 것을 알 수 있다.

손관현 상무는 “45~60℃가 되는 히팅파이프에 의해 축열된 온돌 축열층에서 열교환이 이루어져 거의 실내온도와 유사하게 공급이 되고 있다.”며 “이런 기능적인 것을 이용해서 급기덕트를 기포층에 매립함으로써 보조열원이 불필요 하고 층고 제약 없이 설치할 수 있다.”고 설명했다 .

또 손 상무는 “환기장치 내에 덕트 청소를 위한 자가 청소 기능과 사용자가 직접 필터를 교체할 수 있도록 수납식 필터를 적용해 유지관리 비용도 절감할 수 있다.”고 덧붙였다.

바닥온돌환기시스템은 건설신기술로 Net 인증과 녹색기술 인증을 획득했다.

바닥열을 이용한 환기시스템

손관현 전무는 덕트 오염방지 기술을 적용한 ‘바닥열을 이용한 환기시스템’도 소개했다.

▲바닥열 이용 환기시스템

 

 

바닥열을 이용한 환기시스템은 덕트 오염 방지를 위해 외기 측에는 역풍방지댐퍼를, 실내 측에는 볼댐퍼를 설치해서 비가동 시 외부공기 유입 방지와 실내공기 역류방지를 통해 덕트 오염을 방지했다. 또한 볼댐퍼를 통해서 실간 소음전달을 차단했고 무동력이라 반영구적으로 사용 가능하다.

최근에는 ‘바닥열을 이용한 환기시스템’에 자가청소 기능을 장착해 유지관리의 편리성을 한층 높였다.

자가 청소 시스템은 환기와 별도로 진공청소 흡입용 모터를 하나 더 부착해 환기장치 정지 시 소비자가 자가청소 스위치를 누르면 20초 동안 흡입모터가 가동해 덕트 내의 잔류 미세먼지를 밖으로 배출하는 구조이다.

환기모드 시에는 흡입모터 부분을 차단, 실내로 급기를 공급해주고 자가 청소 모드 시에는 환기측 댐퍼를 차단, 덕트 내의 잔류 미세먼지를 흡입모터에 의해 밖으로 배출한다. 3way 댐퍼를 적용 환기모드와 자가 청소 모드를 동시에 사용할 수 있도록 구현했다.

손현관 전무는 “덕트 청소 기능으로 유지관리의 편리성을 증대시키는 한편 덕트 내부에 잔존할 수 있는 미세먼지를 제거하는 ‘환기와 자가 청소기능’ 등을 통합한 토탈 벤틸레이션 시스템을 구현했다.”고 강조했다.

바닥열 이용 급기+스마트 배기

손관현 상무는 공동주택에 적용한 바닥열을 이용한 급기와 스마트배기(욕실팬)를 연동한 환기시스템에 대해서도 소개했다.

이 환기시스템은 기본적으로 바닥열을 이용해 고성능 외기 청정필터를 거쳐 신선공기를 해당실에 공급하고 스마트팬(욕실 겸용 환기배기팬)을 이용해 개별 및 집중배기가 가능하도록 구성한 연동제어 환기방식이다.

일반 고정압팬을 사용하는 경우에는 욕실배기와 거실배기가 동시에 이루어지는데 반해 스마트팬을 사용하게 되면 욕실배기를 차단하고 환기배기만 전담할 수 있게 구축할 수 있다.

공기청정 겸용 환기시스템

손관현 상무는 이러한 바닥용 환기시스템을 기반으로 공기청정 겸용 환기시스템을 개발하게 됐다고 말했다.

 

 

초미세먼지(PM2.5)는 2.5㎛ 미만의 미세먼지로 머리카락 굵기의 약 1/30 정도이다. 국제 암연구소에서 미세먼지를 1군 발암물질로 지정할 정도로 보이지 않는 암살자로 불린다.

 

국내에서는 아직 주택에 대한 미세먼지 기준이 없다. 실내공기질관리법에는 어린이집의 실내미세먼지 기준은 PM10-100㎍/㎥ 이하, PM2,5 70㎍/㎥ 이하로 규정하고 있다.

손관현 상무는 “ ‘공기청정 겸용 환기시스템’에는 건설신기술과 녹색기술 인증을 획득한 세대환기시스템, 초미세먼지까지 걸러 줄 수 있는 H13 헤파필터를 장착한 공기청정시스템, 또 CO2센서나 미세먼지 센서를 적용한 지능형 자동운전(옵션) 통합해서 신선외기 공급은 기본이고 실내 초미세먼지까지 제거하는 스마트 환기시스템이다.”이라고 강조했다.

‘공기청정 겸용 환기시스템’에는 급기와 욕실팬을 연동하는 기본적인 환기모드와 실내공기를 순환시키는 공기청정모드가 적용되어 있다. 여기에 실내 미세먼지와 CO2 센서에 따라 환기모드와 공기청정모드를 자동으로 전환해주는 자동모드가 있다.

공기청정모드는 실내 미세먼지 센서가 50㎍/㎥에서 작동해 외기도입관이 닫히면서 실내공기를 순환(헤파필터)시킨다. 환기모드는 실내공기 순환으로 인한 CO2 증가로 실내 CO2농도 1,000ppm 이상 시 환기모드 또는 혼합 모드로 전환된다.

초미세먼지 등과 같은 오염된 실내 공기는 헤파필터 13등급을 적용해 0.3㎛ 먼지를 99.75% 걸러준다. 그래서 공기청정기 대비 초기투자비가 저렴하고 각 실에 신선공기를 공급하므로서 전체적인 세대내 공기청정을 이룰 수 있다.

손관현 상무는 ‘공기청정 겸용 환기시스템’은 쾌적성, 경제성, 편리성 측면에서 우수하다고 소개했다.

쾌적성 측면에서는 각실 환기(청정) 시 실내온도를 유지하면서 고성능 필터를 통한 쾌적한 환기해주고 공기청정기 수준의 오염된 공기를 제거(HEPA13등급 필터)해준다.

경제성 측면에서는 공기청정기 대비 초기투자비가 저렴하다. 가정용 공기청정기 4대 이상의 효과로 연간 공기청정기 렌탈 비용 약145만 원 정도의 절감이 예상된다. 또 실내 순환으로 겨울철 외부공기를 열교환하는 에너지 비용을 감소할 수도 있다.

편리성 측면에서는 환기와 공기청정 기능을 통합함으로써 개별 공기청정기가 필요 없는 편리한 시스템이며 실내 공기의 오염 농도에 따라 자동으로 환기시켜준다.

손관현 상무는 마지막으로 최근 새로 개발된 외부 미세먼지 제거 겸용 현관 청정시스템에 대해서도 소개했다.

현관 전용 진공청소기와 에어샤워를 결합한 시스템으로 외출 시 생길 수 있는 옷 등의 미세먼지는 진공청소기로 흡입하고 부유 미세먼지는 에어샤워(헤파필터))를 이용 신선공기로 변환(공기 순환 방식)하는 시스템이다.