서울과기대 오규성 씨 등 논문서 주장

지역난방 이용 공동주택의 배관시공비 절감 및 열손실 감소, 에너지 절감을 위해 통합배관시스템 적용이 관심을 얻고 있는 가운데, 계절에 따라 기존 시스템보다 효율이 떨어지는 단점을 보완하기 위해  제습식냉방 및 흡착식냉방을 함께 적용해야 한다는 의견이 나왔다.

서울과학기술대학교 주택도시대학원 오규성 씨와 같은 대학 건축학부 김영일 교수, 김선혜 교수는 최근 대한설비공학회 설비공학논문집에 게재된 ‘지역난방 이용 공동주택 통합배관시스템의 효용성 검증’이라는 제목의 논문을 통해 이같이 주장했다.

오규성 씨 등은 논문에서 “초기 공급한 공동주택의 경우 난방배관의 개체공사 및 재개발 시점에 도달했는데, 이들 대부분 공사비용 부담으로 개별난방(도시가스)으로 전환하고 있고 이 같은 난방방식 변경은 국가 에너지 이용 효율 감소 및 온실가스 발생 증가의 한 요인이 될 수 있다”며 “이러한 현실에서 배관시공 절감으로 경제성과 사용자시설 측의 열손실 감소가 기대되는 ‘통합배관시스템’에 대한 연구가 진행됐고, 한국지역난방공사의 열사용시설기준에 통합배관시스템 기준이 신설되는 등 확산 가능한 환경이 조성됐으나 아직까지는 성능에 대한 우려로 확산되지 못하고 있다”고 밝혔다.

이에 오 씨 등은 연구를 통해 통합배관시스템의 열적 신뢰성과 열손실 감소효과를 검증하고자 했다.

오 씨 등은 “가열수를 이용해 급탕을 위한 열에너지를 공급한 후 난방을 하는 통합배관시스템의 특성에도 불구하고 시뮬레이션 결과 분석대상 기간인 1년 8760시간의 1%인 89시간만이 실내온도가 설정온도인 20℃ 결과와도 유사한 것으로 봐 통합배관시스템의 난방성능은 양호하다고 볼 수 있다”고 설명했다.

또한 “세대 급탕열교환기의 성능 및 급탕사용시간을 고려해 가열수의 온도를 55~60℃로 설정해 시뮬레이션한 결과 최대유량으로 2시간 연속 급탕사용 조건이었음에도 전체 급탕사용시간 중 14%만이 샤워 시 적정온도인 43℃ 이하로 떨어졌으며, 전체 사용시간의 2.1%만이 세면 시 적정온도인 40℃ 미만으로 하락한 것으로 봐 통합배관시스템의 급탕성능은 양호하다고 볼 수 있다”고 언급했다.

다만, “가열수의 온도를 외기보상온도로 설정해 시뮬레이션한 결과 전체 급탕사용시간의 50.8% 동안 43℃ 이하로 하락했으며, 전체 사용시간의 11.3% 동안 40℃ 이하로 하락, 통합배관시스템 적용 시 급탕성능을 보장하기 위해서는 가열수의 온도를 55~60℃ 이상으로 설정해야 한다”고 당부했다.

아울러 “통합배관시스템과 기존 시스템의 에너지 사용량 비교결과 통합배관시스템 적용 시 실제 에너지 사용량으로는 12.7%, 시뮬레이션 결과로는 5.7% 연간 에너지 사용량이 감소해 통합배관시스템 적용 시 에너지 절감효과가 있다고 볼 수 있다”며 “시뮬레이션을 통해 확인된 연간에너지 감소량의 66.6%가 배관열손실 감소에서 나타나 통합배관시스템의 주된 에너지 절감요인은 배관열손실 감소임을 알 수 있다”고 전했다.

논문에 따르면 연간 에너지 소비량은 통합배관시스템이 더 적은 것으로 나왔지만, 월별 에너지 사용량 분석 결과 난방사용량이 적거나 없는 6~10월에는 통합배관시스템이 기존 시스템보다 열사용량이 더 많이 발생했고 5~9월에는 통합배관시스템의 배관열손실이 더 큰 것으로 나타났다.

그 이유에 대해 오 씨 등은 “난방과 급탕의 계통이 분리돼 있는 기존 시스템의 경우 난방을 사용하지 않는 시기에는 난방배관을 차단해 난방에 의한 에너지 사용과 배관 열손실이 없는 반면, 통합배관시스템은 계절과 무관하게 동일 조건으로 가열수를 공급해야 하므로 기존 시스템보다 배관 열손실이 더 많이 발생하기 때문”이라고 주장했다.

이러한 단점에 오 씨 등은 “가열수를 열원으로 하는 제습식냉방 및 흡착식냉방을 통합배관시스템과 함께 적용한다면 단점을 보완함과 더불어 하절기 냉방을 위한 전력사용량 절감도 예상된다”고 제언했다.