공기조화장치에 대해 설명해보세요.

[공기 조화 장치(air conditioning plant)]

공기 조화의 목적을 달성하기 위해 필요한 장치로, 공기 조화기를 기본적인 장치로 하고 보일러, 냉동기 등의 열원 장치와 송풍기, 펌프, 덕트, 배관, 취출구, 흡입구, 방열기 등의 열 운반 장치와 말단 장치 및 이들 장치가 공기 조화의 조건을 만족시킬 수 있도록 조작을 실행하는 자동 제어 장치 등의 총칭이다.

최근 공기조화장치 분야에서는 친환경 냉매로의 전환이 핵심 이슈이다. 기존에 널리 사용되던 R-410A(GWP 2088)를 대체하여 R-32(GWP 675), R-454B(GWP 466) 등 저GWP 냉매로의 전환이 가속화되고 있다. 2025년부터 유럽에서는 GWP 750 이상의 냉매를 3kg 이상 사용하는 분리형 에어컨의 제조·판매가 금지되었으며, 미국에서도 AIM Act에 따라 GWP 700 이하 사용이 의무화되었다.

한국도 몬트리올의정서 키갈리 개정안에 따라 2024년부터 HFC 냉매 소비량을 동결하고 2040년까지 기준치의 15~20% 수준으로 감축해야 한다. 삼성전자와 LG전자는 2022년부터 가정용 에어컨에 R-32 냉매를 채택하고 있다.

또한 히트펌프(heat pump) 기술이 냉·난방 통합 시스템으로 각광받고 있다. 핀란드, 스웨덴, 덴마크 등의 유럽은 데이터센터의 폐열을 난방에 사용하기 위해 난방 구조, 온도표준, 열수송 인프라 등에 제도적 마련을 실시해 나가고 있으며 연간 2만 5,000가구의 난방열을 확보하고 있다고 설명한다.

우리나라의 경우 세계 최초로 반도체 공장 등에서 발생하는 폐열을 회수하여 지역난방에 활용하는 2024년부터 시범사업이 진행되고 있는 중이다. 반도체 공정열을 재활용을 함으로써 폐열에 대하여 공공에서는 ‘백연(하얀 김) 지역민원 해소 효과 및 저탄소 에너지 수급체계 도약’, 그리고 기업에서는 ‘탄소감축을 위한 친환경 경영’이라는 두 마리 토끼를 안겨다 주었다. 한 업계에 따르면 평택 FAB에 적용되는 시스템을 통해 연간 331억 원의 난방비 절감 효과를 보이고 있다고도 말한다. 삼성전자는 신규 반도체 라인과 더불어 기흥,화성 사업장의 기존라인까지 확대할 계획을 밝히고 있다.

[공기 조화]

실내에서 사람이나 물품을 대상으로 온도, 습기, 기류, 공기 분포 등을 그 실의 사용 목적에 적합한 상태로 유지시키는 것을 말한다. 공기조화는 사용 목적에 따라 사람을 대상으로 주로 보건 위생과 쾌적감 유지를 위한 쾌감용 공기 조화, 의료 활동을 위한 의료용 공기 조화로 분류된다.

[공기 조화 계획]

대상 건물에 대해 그 건물의 특성, 입지 조건, 에너지 조건, 그 밖의 주변 사정 등을 고려하여 가장 알맞은 공조 시스템을 결정하여 건물의 기능적 성능을 충분히 발휘할 수 있도록 하는 것을 말한다. 공기 조화 계획은 건축 계획의 초기 단계에서부터 건축 의장, 구조 및 건축 설비 등도 계획에 포함시켜 균형 잡힌 건축물이 될 수 있도록 계획하여야 한다.

[공기조화설비의 구성]

(1) 열원 설비

(2) 공조기 설비

(3) 열반송 설비

- 펌프 - 배관계 : 열원 설비와 공조기 설비 사이에서 반송/순환시키기 위한 설비

- 송풍기- 덕트계 : 공조기 설비와 공조 대상 공간 사이에서 순환/외기 도입하기 위한 설비

(4) 자동제어 설비

위의 세 가지 설비를 전체적으로 요구되는 공조 조건을 만족하도록 유지/운전하기 위하여 자동적으로 제어하는 설비.

[설비방식에 의한 분류]

(1) 단일 덕트 방식

실내 또는 환기 덕트 내 자동 온도 조절기 또는 자동 습도 조절기에 의해 각 실의 조건에 맞게 조절된 냉풍 또는 온풍을 하나의 덕트와 취출구를 통하여 각실에 보내서 공조하는 방식이다

(2) 이중 덕트 방식

이중 덕트 방식은 냉풍, 온풍의 2개의 덕트를 만들어, 말단에 혼합 유닛에서 열부하에 알맞은 비율로 혼합하여 송풍함으로써 실온을 조절하는 전공기식의 조절 방식이다.

(3) 각 층 유닛 방식

각 층 유닛 방식은 각 층마다 조건이 다른 건물에 적합하며, 각 층 또는 각 구역마다 공기 조화 유닛을 설치하는 방식이다. 이 방식은 중간 규모 이상이거나 대규모 건물에 적합하다.

(4) 팬 코일 유닛 방식

팬 코일 유닛 방식(fan-coil unit system)은 전동기 직결의 소형 송풍기, 냉온수 코일 및 필터(filter) 등을 갖춘 실내형 소형 공조기(fan-coil unit)를 각 실에 설치하여 중앙 기계실로부터 냉수 또는 온수를 받아서 공기 조화를 하는 방식이다. 이 방식은 호텔의 객실, 아파트, 주택 및 사무실에 적용되며, 직접 난방을 채용하고 있는 기존 건물의 공기 조화에도 적용시킬 수 있다. 그러나 극장 같은 큰 공간에는 부적당하다. 유닛이 실내에 설치되므로, 공간 이용에 어려움이 많다.

(5) 복사 패널 덕트 병용 방식

복사 패널 덕트 병용 방식(panel air system)은 건물 바닥 또는 천장면의 구조체 파이프 코일을 설치하여 여름에는 냉수, 겨울에는 온수를 통하게 하며, 또 중앙의 공기 조화 장치로부터 공기를 덕트를 통해 공급하므로 실의 공기 조화를 한다. 이 방식은 일반적으로 덕트와 병용하여 사용하지 않으며, 여름에는 패널면에 결로가 발생할 우려가 있다. 그러나 실내의 현열비가 극히 크고, 또 실온이 높을 때에는 덕트가 없이도 냉난방이 가능하게 된다.