실내공기질 개선 위한 ‘열회수형 환기장치’는 필수
단층 곡선유로 구조 열교환소자로 ‘교환 효율’ 높여

정부는 국가 온실가스 감축을 위하여 에너지 신사업 확산 및 건물의 에너지 절감을 위한 다수의 정책을 시행하고 있다. 특히 전체 건축물의 온실가스 배출량 중 52.3%가 주거용 건물(공동 및 단독주택)에서 발생하고 있어 주거용 건축물의 온실가스 배출 저감에 대한 대책이 필요한 현실이다.

이에 대한 해결방안으로 2025년까지 민간 신축건물을 제로에너지 건물로 시공하도록 해 현재 제로에너지 건물의 보급이 가속화 되고 있다.

그러나 제로에너지건물의 경우 고단열·고기밀로 시공되기 때문에 실내 쾌적성 및 실내 공기질을 위해서는 법적 환기량의 확보가 중요하고 외부 공기를 실내로 유입할 때 발생하는 외기부하(환기부하)는 건물의 에너지사용 측면에 영향을 미치는 중요한 요소다.

기계식 환기설비는 2006년 국토교통부에서 발표한 ‘건축물의 설비기준 등에 관한 규칙’에 근거해 100세대 이상의 아파트 등 공공주택에서 자연환기설비로 최소 환기량을 만족하지 못하는 경우 그 설치가 의무화 됐다.

또한 ‘실내공기질 관리법’은 현재 환기설비 설치 의무가 없는 민간 노인요양시설, 어린이놀이시설 등 다중이용시설에 대한 환기설비 설치를 의무화해 실내공기질 기준을 강화하고, 환기설비 및 환기량 기준을 도입하고 있다. 앞서 언급한 건물 에너지사용량 외에도 외부의 대기질 환경오염문제, 실내의 생활화학제품에 따른 건강 유해 측면의 문제도 보고되고 있다.

국내 대기 중의 고농도 미세먼지가 국민의 건강과 안전을 위협하는 중요한 환경적 이슈로 주목받고 있다.

실내에서 생활하는 시간이 길어지면서 외부에서 유입되는 미세먼지와 실내에서 발생하는 미세먼지를 제거해 거주환경을 청정하게 할 수 있는 환기의 중요성이 다시 한 번 강조되고 있는 것이다. 또한 건축자재의 화학물질사용 및 생활제품에서 발생하는 생활화학제품에 따른 인적피해 보고도 증가하고 있다.

정부에서는 국민건강을 대기오염 등 실외공기에만 중점을 두었던 관리정책을 실내공기질 관리에까지 확대하기에 이르렀다.

최근 코로나19에 대한 실내공간의 해결책으로 환기를 중요한 행동요령으로 권고하고 있으며, 환기에 대한 중요성이 지속적으로 인식되고 있다.

공동주택에서는 기계환기장치로 열회수형환기장치를 필수기술로서 적용해 환기를 실시하고 있다.

실내의 공기오염을 해소하고 뿐만 아니라 에너지 절감에 있어서 외기부하 저감에 의한 공조에너지 절감을 실현 시킬 수 있는 기술이기 때문이다.

우리나라의 대표적인 기계 환기 기술인 열회수형환기장치는 국가의 제도적 기틀인 ‘고효율에너지 기자재 인증’, ‘한국산업표준(KS, Korea Standard) 제품인증’, ‘단체표준 제품인증’ 등의 성능평가 위주의 제도적인 기반 속에서 기술이 고도화됐으며 빠르게 시장이 형성됐다.

한국에너지공단이 1996년부터 시행하고 있는 고효율 에너지기자재 인증제도는 에너지사용기자재 중 에너지효율 및 품질시험 결과가 정부가 정한 일정 수준의 이상일 경우 제품인증서를 발급해주는 제도로써 ‘공공기관 고효율 에너지기자재 우선구매’, ‘조달구매 시 고효율 인증제품 우선구매’, ‘신축건축물에 고효율 에너지기자재 설치 의무 또는 권장’, ‘20세대 이상 공동주택에 고효율 에너지기자재 사용’, ‘에너지이용 합리화 자금 융자지원’ 등의 혜택을 지원하고 있다.

고효율 에너지기자재 품목에 HRV가 ‘폐열회수형환기장치’의 명칭으로 등록됐으며, 2018년 1월 1일부터 고효율기자재인증 품목에서 제외됐지만, 관련 법령에 대한 정비가 이루어지지 않고 있는 문제도 거론되고 있다.

현재까지 고효율 에너지 기자재에서 요구되어진 성능기준이 시장의 베이스라인(Base line)을 형성하고 있다. 또 조달청에서는 제품의 등록 시 최소성능을 열교환효율과 에너지계수 항목의 경우 최소녹색기준(냉방 시 유효전열교환효율 45% 이상, 에너지계수 8.00 이상 / 난방 시 유효전열교환효율 70% 이상, 에너지계수 15.00 이상) 이상이 되도록 명시하고 있다.

열회수형환기장치 내부에 설치되는 열교환소자는 실외 배출 공기와 실내 유입 공기의 열교환을 통해 실외로 배출되는 열을 회수해 실내에 공급하는 기능이 핵심 기술이다. 기술브릿지에서 소개하는 대영공조시스템은 폴리스틸렌계 열교환 소자 개발을 통해 종이계 열교환 소자가 갖는 교환비용, 오염, 부식 등의 문제를 해결하고자 했다. 환기장치 내부에 설치되는 열교환 소자의 오염으로 보고되고 있는 인적피해 사례도 다수 나타나고 있다.

대영공조시스템은 국내 최초로 단층 곡선유로구조의 폴리스틸렌 열교환 소자(폴리스틸렌 열교환소자)를 개발했다.

이 기술은 2019년 4월 특허 제 10-1971934호에 등록됐고, 국내 최초로 고효율 현열열교환 소자적용으로 열회수형환기기장을 선도하고 있다.

‘폴리스틸렌 열교환소자’는 물세척이 가능해 반영구적으로 사용할 수 있다. 기존 펄프소자(종이계) 사용에 따라 발생하는 곰팡이 세균 발생 문제와 주기적 열교환소자를 교체(일반적 교체주기 약 2만여 시간)하지 않고 세척해 다시 사용 할 수 있다.

열교환 소자의 에너지 교환 효율을 극대화 시키기 위해 열교환 소자의 공기유로를 곡선과 단층으로 구성해 열전단 면적율을 증가시키도록 제품을 개발했다. 실내에서 배출되는 공기의 열에너지를 회수해 외부에서 공급되는 공기에 전달하는 열전달 시간을 최장으로 하기위한 공기유로 설계 기술이 적용된 것이다.

국내의 공인시험기관을 통한 ‘KS B 6879 열회수형환기장치’ 표준에의한 온도교환효율 시험 결과 냉방 80%, 난방 89% 효율을 검증 받았다. 일반적인 종이계 냉방 온도교환효율은 55%, 난방 74% 수준으로 위치하고 있기에 고도의 에너지 교환효율이 높은 기술을 구현한 것이다.

이에 2016년 제10회 대한민국 녹색에너지 우수기업 ‘대상’을 수상했으며, 에너지효율 뿐만 아니라, 실내공기질 물질 중 1급 발암물질로 지정된 ‘라돈’의 인체위해성을 해결하고자 국내 최초로 라돈센서를 이용한 환기기술을 구현하고 에너지 효율적이며, 건강한 환경을 구현 하는 환기기술 개발을 지속해 나아가고 있다.

용어해설

◇실내공기질 : 실내에 있는 사람의 건강에 위험을 미치는 공기중의 오염물질의 오염수준.