2021.01.11
빅데이터 및 AI, 에너지절감 등 핵심 기술 요소
[투데이에너지 홍시현 기자] 전세계적인 코로나19 팬데믹 현상은 사회·경제적으로 엄청난 파급효과를 불러왔다. 최근 코로나19 백신 개발·공급과 치료제 개발에 속도가 붙고 있지만 불안감을 여전하다. 사람들은 실내외에서 마스크를 착용 채 생활을 하고 있으며 추운 날씨에도 불구하고 환기를 위해 창문을 여는 등 감염 예방을 위한 최선의 생활패턴을 이어가고 있다. 특히 코로나19로 인해 실내에서 머무르는 시간이 길어지면서 실내공기질에 대한 관심은 어느 때보다 더욱 높아졌다. 코로나19로 온라인으로 수업이 진행되면서 오염된 실내공기는 집중력 저하에 영향을 미친다는 사실에 ‘공기질’을 챙기는 학부모도 늘었다. 이와 같은 상황을 비롯해 앞으로도 공기질에 대한 관심이 더욱 높아질 전망인 가운데 현재 환기시장의 현장이 어떤지 들여다보고자 한다. /편집자 주
■ 코로나 이전과 이후의 변화된 환기 시장
코로나19로 환기에 대한 관심과 중요성이 강조되면서 환기시장은 더 커질 것으로 예상된다. 공기청정기 시장은 2019년 기준 약 1조6,000억원의 시장을 형성했으나 코로나19 등 감염병으로 인한 우려로 앞으로 이 시장 규모는 더욱 확대될 전망이다.
비말을 통한 감염을 막기 위해선 ‘환기’가 필수적이다. 다중이용시설에서의 환기란 더욱 긴급하다. 코로나19 감염 확진자는 계속해서 증가하는 반면 날씨가 추워지는 요즘 문을 열고 환기하는 것은 쉽지 않을 것이다.
특히 코로나19 감염 확산을 방지하기 위한 제균기술을 결합한 환기청정기가 등장하고 있다. 이렇듯 단순환기장치가 아닌 IoT 연동, 냉방, 제균 등 복합환기청정기를 개발하는 업체들이 늘어나고 있다.
환기에 대한 중요성이 강조되면서 환기설비 지원사업을 추진하는 곳도 많아졌다. 문경시는 코로나19 감염병 예방을 위해 고위험시설을 개선해주는 지원사업을 진행했다. 감염병 예방 시설인 환기시설, 가림막 등을 설치하면 최대 900만원까지 지원이 가능하다. 또한 다중이용시설에 환기청정기를 기증하는 환기설비 업체들도 속속히 등장하면서 환기설비에 대한 관심이 높아졌다.
■ 올바른 실내 공기질 관리 방법
전문가들은 공간 방역을 위해서는 체계적인 소독과 환기가 함께 이뤄져야 한다고 입을 모은다.
미국 MIT 연구진은 바이러스를 함유한 에어로졸이 7~8m 가량 이동할 수 있다는 분석과 보건당국이 권장 하는 2m 거리 두기 기준을 더 강화해야 한다는 의견을 밝혔다.
먼저 미세먼지뿐만 아니라 이상화탄소, 휘발성유기화합물(VOCs), 라돈 등 다양한 실내공기질 오염 요소를 해결하기 위해서는 환기가 필수적이다. 질병관리본부에 따르면 창문을 한 시간 동안 열어 두면 해당 공간의 공기가 6회 정도 교체되는데 실내 공기를 1시간 이내에 5회 이상 순환시킬 수 있으면 바이러스 양이 1/100로 줄어든다며 환기의 중요성을 강조했다.
환기가전 전문기업인 힘펠은 181㎥(중고교 교실 평균 176㎥) 크기 실험공간에 에어컨 및 열회수 환기장치 가동 시 가습기를 분사해 비말농도 및 열회수량을 측정한 결과 시간당 실내 체적의 12배 이상 풍량으로 환기 시 10분 내 비말제거율은 87.7%였고 환기횟수는 6회 정도가 적합하다고 밝혔다. 결국 시간당 5~6회 정도의 환기를 해야 한다. 환기횟수 늘림에 따라 비말의 농도를 낮출 수 있고 이와 함께 마스크 착용은 감염의 가능성을 더욱 줄일 수 있다.
코로나19 환자가 치료받는 국가격리 음압 병상의 경우 통상적으로 한 시간에 12번 공기가 교체된다.
또한 여름철과 달리 창문을 여는 자연환기가 어려운 겨울철의 경우엔 방역을 위해 환기청정기를 통한 강제환기가 필요하다. 폐문 냉난방 시 강제환기에 따른 냉난방 에너지 손실방지를 위해서는 열회수 환기장치 적용을 통해 비 열회수 환기대비 70~80%의 열회수를 통한 에너지절감 환기가 가능하다. 이처럼 다중이용시설의 환기설비 필요성 및 공기질 관리에 대한 목소리는 더욱 커지고 있다.
다만 포스트 코로나 시대를 대비한 공간 방역의 개념에서 소독과 환기에 접근하는 것은 아직 누구도 가보지 못한 미지의 영역이다. 공간 방역을 위해서는 공기질 측정 데이터를 바탕으로 공간별 특성, 환기장치 성능과 필터 종류와 교체 주기, 재실자 현황에 따른 환기량, 발암 및 비발암 물질의 위해성 등이 모두 고려돼야 한다.
환기장치가 설치되지 않았다면 공기질 데이터를 바탕으로 한 자연환기와 소독을 병행해 최소한의 공간 방역을 달성할 수 있다.
가정 내 설치된 환기장치의 풍량과 필터 오렴도를 측정하고 있다.
가정 내 설치된 환기장치의 풍량과 필터 오렴도를 측정하고 있다.
■ 환기 제품의 개발 방향
국토교통부는 환기설비 설치 대상을 30세대 이상 공동주택 및 민간 노인요양시설 등으로 확대하고 환기설비 필터성능을 강화하는 등 ‘건축물의 설비기준 등에 관한 규칙’을 지난해 4월부터 적용 중이다.
환기설비 설치 확대를 위해 100세대 이상의 공동주택·주상복합 건축물에 의무화된 환기설비 설치를 30세대 이상의 공동주택·주상복합 건축물까지 확대했다(30세대 미만의 공동주택·주상복합 건축물, 단독주택은 환기설비 설치 권장). 또한 ‘실내공기질 관리법’에 따라 환경부 실내 미세먼지 기준을 고려해 현재 환기설비 설치 의무가 없는 민간 노인요양시설(1,000㎡ 이상), 어린이 놀이시설(430㎡ 이상), 영화관(300㎡ 미만) 등의 다중이용시설에 대한 환기설비 설치를 의무화했다.
환기설비 공기여과기 성능기준은 외부 미세먼지의 실내 유입 차단 성능을 향상시키기 위해 기계환기설비의 공기여과기 성능기준을 현행대비 1.5배 강화(입자크기 0.3㎛ 이하인 초미세먼지 포집률을 40%에서 60%로 강화)하고 자연환기설비의 공기여과기 성능기준은 현행대비 1.2배 강화했다(입자크기 6.6~8.6㎛ 이하인 미세먼지 포집률을 60%에서 70%로 강화).
정부는 에너지 효율혁신으로 2030년까지 에너지 사용량의 14.4%를 줄이는 선진국형 에너지 소비구조를 실현하려고 하는데 개별 기기의 에너지효율을 줄이는 것보다 시스템적으로 에너지 소비를 최적화하도록 2019년 8월 산업통상자원부 정책을 발표했다. 에너지효율 증가야 말로 최고의 에너지절약으로 냉방, 난방, 환기 등 각각 시스템의 공통부분을 통합하고 최적의 운전 조건을 통해 동일 성능의 분리형 제품에 비해 30% 이상의 에너지 절감효과 실현이 가능하다.
특히 IoT기반의 실내외 공기질 데이터와 이용자의 재실 환경에 대한 데이터를 서버에 저장해 빅데이터 활용을 위한 기반을 구축하고 AI제어 기반 기술을 확보함으로써 고효율의 에너지 사용 및 최적제어를 통한 쾌적한 공기질을 담보하는 능동형 통합 공조장치 상용화가 필요하다.
코로나19 감염 예방을 위한 바이러스 제균기능을 결합한 환기청정기가 속속히 개발되고 있다. 코로나19 이후 감염 확산 방지에 대한 환기 방역 기술을 개발하고 있으며 바이러스를 잡기 위해 환기장치에 제균 기능을 장착하는 연구개발이 활발히 이뤄지고 있다. 이는 기기의 세균 및 바이러스 오염을 방지하고 실내로 재유입되거나 외부로의 방출을 억제하기 위함이다. 취약계층이 주로 이용하는 시설에 실내공기질을 개선하기 위한 방안을 연구하면서 살균 필요성이 제기됐다.
케이웨더의 관계자는 “실내오염물질 저감을 위해 환기청정기를 개발해 유통 중에 있으며 현재 AI에 의한 자동 관리 서비스를 제공하고 있다”라며 “케이웨더에서 만든 공기정화장치만 관리하는 것이 아니라 타사에서 만든 공기정화장치도 점검·유지관리 서비스를 제공하며 향후 공기 관리 서비스 시장을 만들 예정”이라며 환기시장에서도 첨단기술인 AI도입이 활발히 이뤄지고 있음을 설명했다.
힘펠은 광촉매 살균 방식인 High Power UV LED와 TiO₂ 코팅 세라믹 적용으로 유해물질을 제거하도록 기존의 환기청정기에 제균 기능을 더한 제품인 ‘H-UV제균시스템 - 휴벤’을 공동주택에 적용했다.
힘펠 환기청정기는 실내의 오염된 공기는 밖으로 내보내고 실외의 공기는 필터를 통해 여과해 깨끗한 공기만을 실내로 들여보내며 공기청정기 기능 이상으로 이산화탄소, 라돈 오염물질까지 배출해 오염물질 효과적으로 제거한다.
새롭게 개발된 ‘H-UV제균시스템 - 휴벤’은 환기청정 뿐 아니라 미세먼지 99,95% 제거 가능한 헤파필터와 인체에 무해한 UV LED 모듈을 적용해 제균·살균 효과 기능까지 더해 기존 제품과 차별화했다. 광촉매 살균 기술은 High Power UV LED와 TiO₂(광촉매)의 작용으로 OH-을 생성해 유해물질을 제거하면서 이온화장치나 플라즈마 기술에 비해 인체 유해한 오존 발생이 없어 더 안전하고 효과적인 원리이다.
또한 공인시험기관의 실험 결과 UV LED가 부유바이러스 저감율 95.6%, 부유세균 저감율 99% 살균하며 기존 UV램프 타입다 전력소모도 적고 환경에 무해한 것으로 밝혀졌다.
이처럼 코로나19 감염 예방을 위한 제균기능부터 냉방, IoT 연동까지 다양한 기술들이 개발되고 있어 복합환기청정기의 무궁무진한 발전 모습을 보여주고 있다.
임태규 힘펠 IAQ연구소 소장이 환기장치에 대해 설명하고 있다.
빅데이터 및 AI, 에너지절감 등 핵심 기술 요소
[투데이에너지 홍시현 기자] 전세계적인 코로나19 팬데믹 현상은 사회·경제적으로 엄청난 파급효과를 불러왔다. 최근 코로나19 백신 개발·공급과 치료제 개발에 속도가 붙고 있지만 불안감을 여전하다. 사람들은 실내외에서 마스크를 착용 채 생활을 하고 있으며 추운 날씨에도 불구하고 환기를 위해 창문을 여는 등 감염 예방을 위한 최선의 생활패턴을 이어가고 있다. 특히 코로나19로 인해 실내에서 머무르는 시간이 길어지면서 실내공기질에 대한 관심은 어느 때보다 더욱 높아졌다. 코로나19로 온라인으로 수업이 진행되면서 오염된 실내공기는 집중력 저하에 영향을 미친다는 사실에 ‘공기질’을 챙기는 학부모도 늘었다. 이와 같은 상황을 비롯해 앞으로도 공기질에 대한 관심이 더욱 높아질 전망인 가운데 현재 환기시장의 현장이 어떤지 들여다보고자 한다. /편집자 주
■ 코로나 이전과 이후의 변화된 환기 시장
코로나19로 환기에 대한 관심과 중요성이 강조되면서 환기시장은 더 커질 것으로 예상된다. 공기청정기 시장은 2019년 기준 약 1조6,000억원의 시장을 형성했으나 코로나19 등 감염병으로 인한 우려로 앞으로 이 시장 규모는 더욱 확대될 전망이다.
비말을 통한 감염을 막기 위해선 ‘환기’가 필수적이다. 다중이용시설에서의 환기란 더욱 긴급하다. 코로나19 감염 확진자는 계속해서 증가하는 반면 날씨가 추워지는 요즘 문을 열고 환기하는 것은 쉽지 않을 것이다.
특히 코로나19 감염 확산을 방지하기 위한 제균기술을 결합한 환기청정기가 등장하고 있다. 이렇듯 단순환기장치가 아닌 IoT 연동, 냉방, 제균 등 복합환기청정기를 개발하는 업체들이 늘어나고 있다.
환기에 대한 중요성이 강조되면서 환기설비 지원사업을 추진하는 곳도 많아졌다. 문경시는 코로나19 감염병 예방을 위해 고위험시설을 개선해주는 지원사업을 진행했다. 감염병 예방 시설인 환기시설, 가림막 등을 설치하면 최대 900만원까지 지원이 가능하다. 또한 다중이용시설에 환기청정기를 기증하는 환기설비 업체들도 속속히 등장하면서 환기설비에 대한 관심이 높아졌다.
■ 올바른 실내 공기질 관리 방법
전문가들은 공간 방역을 위해서는 체계적인 소독과 환기가 함께 이뤄져야 한다고 입을 모은다.
미국 MIT 연구진은 바이러스를 함유한 에어로졸이 7~8m 가량 이동할 수 있다는 분석과 보건당국이 권장 하는 2m 거리 두기 기준을 더 강화해야 한다는 의견을 밝혔다.
먼저 미세먼지뿐만 아니라 이상화탄소, 휘발성유기화합물(VOCs), 라돈 등 다양한 실내공기질 오염 요소를 해결하기 위해서는 환기가 필수적이다. 질병관리본부에 따르면 창문을 한 시간 동안 열어 두면 해당 공간의 공기가 6회 정도 교체되는데 실내 공기를 1시간 이내에 5회 이상 순환시킬 수 있으면 바이러스 양이 1/100로 줄어든다며 환기의 중요성을 강조했다.
환기가전 전문기업인 힘펠은 181㎥(중고교 교실 평균 176㎥) 크기 실험공간에 에어컨 및 열회수 환기장치 가동 시 가습기를 분사해 비말농도 및 열회수량을 측정한 결과 시간당 실내 체적의 12배 이상 풍량으로 환기 시 10분 내 비말제거율은 87.7%였고 환기횟수는 6회 정도가 적합하다고 밝혔다. 결국 시간당 5~6회 정도의 환기를 해야 한다. 환기횟수 늘림에 따라 비말의 농도를 낮출 수 있고 이와 함께 마스크 착용은 감염의 가능성을 더욱 줄일 수 있다.
코로나19 환자가 치료받는 국가격리 음압 병상의 경우 통상적으로 한 시간에 12번 공기가 교체된다.
또한 여름철과 달리 창문을 여는 자연환기가 어려운 겨울철의 경우엔 방역을 위해 환기청정기를 통한 강제환기가 필요하다. 폐문 냉난방 시 강제환기에 따른 냉난방 에너지 손실방지를 위해서는 열회수 환기장치 적용을 통해 비 열회수 환기대비 70~80%의 열회수를 통한 에너지절감 환기가 가능하다. 이처럼 다중이용시설의 환기설비 필요성 및 공기질 관리에 대한 목소리는 더욱 커지고 있다.
다만 포스트 코로나 시대를 대비한 공간 방역의 개념에서 소독과 환기에 접근하는 것은 아직 누구도 가보지 못한 미지의 영역이다. 공간 방역을 위해서는 공기질 측정 데이터를 바탕으로 공간별 특성, 환기장치 성능과 필터 종류와 교체 주기, 재실자 현황에 따른 환기량, 발암 및 비발암 물질의 위해성 등이 모두 고려돼야 한다.
환기장치가 설치되지 않았다면 공기질 데이터를 바탕으로 한 자연환기와 소독을 병행해 최소한의 공간 방역을 달성할 수 있다.
가정 내 설치된 환기장치의 풍량과 필터 오렴도를 측정하고 있다.
가정 내 설치된 환기장치의 풍량과 필터 오렴도를 측정하고 있다.
■ 환기 제품의 개발 방향
국토교통부는 환기설비 설치 대상을 30세대 이상 공동주택 및 민간 노인요양시설 등으로 확대하고 환기설비 필터성능을 강화하는 등 ‘건축물의 설비기준 등에 관한 규칙’을 지난해 4월부터 적용 중이다.
환기설비 설치 확대를 위해 100세대 이상의 공동주택·주상복합 건축물에 의무화된 환기설비 설치를 30세대 이상의 공동주택·주상복합 건축물까지 확대했다(30세대 미만의 공동주택·주상복합 건축물, 단독주택은 환기설비 설치 권장). 또한 ‘실내공기질 관리법’에 따라 환경부 실내 미세먼지 기준을 고려해 현재 환기설비 설치 의무가 없는 민간 노인요양시설(1,000㎡ 이상), 어린이 놀이시설(430㎡ 이상), 영화관(300㎡ 미만) 등의 다중이용시설에 대한 환기설비 설치를 의무화했다.
환기설비 공기여과기 성능기준은 외부 미세먼지의 실내 유입 차단 성능을 향상시키기 위해 기계환기설비의 공기여과기 성능기준을 현행대비 1.5배 강화(입자크기 0.3㎛ 이하인 초미세먼지 포집률을 40%에서 60%로 강화)하고 자연환기설비의 공기여과기 성능기준은 현행대비 1.2배 강화했다(입자크기 6.6~8.6㎛ 이하인 미세먼지 포집률을 60%에서 70%로 강화).
정부는 에너지 효율혁신으로 2030년까지 에너지 사용량의 14.4%를 줄이는 선진국형 에너지 소비구조를 실현하려고 하는데 개별 기기의 에너지효율을 줄이는 것보다 시스템적으로 에너지 소비를 최적화하도록 2019년 8월 산업통상자원부 정책을 발표했다. 에너지효율 증가야 말로 최고의 에너지절약으로 냉방, 난방, 환기 등 각각 시스템의 공통부분을 통합하고 최적의 운전 조건을 통해 동일 성능의 분리형 제품에 비해 30% 이상의 에너지 절감효과 실현이 가능하다.
특히 IoT기반의 실내외 공기질 데이터와 이용자의 재실 환경에 대한 데이터를 서버에 저장해 빅데이터 활용을 위한 기반을 구축하고 AI제어 기반 기술을 확보함으로써 고효율의 에너지 사용 및 최적제어를 통한 쾌적한 공기질을 담보하는 능동형 통합 공조장치 상용화가 필요하다.
코로나19 감염 예방을 위한 바이러스 제균기능을 결합한 환기청정기가 속속히 개발되고 있다. 코로나19 이후 감염 확산 방지에 대한 환기 방역 기술을 개발하고 있으며 바이러스를 잡기 위해 환기장치에 제균 기능을 장착하는 연구개발이 활발히 이뤄지고 있다. 이는 기기의 세균 및 바이러스 오염을 방지하고 실내로 재유입되거나 외부로의 방출을 억제하기 위함이다. 취약계층이 주로 이용하는 시설에 실내공기질을 개선하기 위한 방안을 연구하면서 살균 필요성이 제기됐다.
케이웨더의 관계자는 “실내오염물질 저감을 위해 환기청정기를 개발해 유통 중에 있으며 현재 AI에 의한 자동 관리 서비스를 제공하고 있다”라며 “케이웨더에서 만든 공기정화장치만 관리하는 것이 아니라 타사에서 만든 공기정화장치도 점검·유지관리 서비스를 제공하며 향후 공기 관리 서비스 시장을 만들 예정”이라며 환기시장에서도 첨단기술인 AI도입이 활발히 이뤄지고 있음을 설명했다.
힘펠은 광촉매 살균 방식인 High Power UV LED와 TiO₂ 코팅 세라믹 적용으로 유해물질을 제거하도록 기존의 환기청정기에 제균 기능을 더한 제품인 ‘H-UV제균시스템 - 휴벤’을 공동주택에 적용했다.
힘펠 환기청정기는 실내의 오염된 공기는 밖으로 내보내고 실외의 공기는 필터를 통해 여과해 깨끗한 공기만을 실내로 들여보내며 공기청정기 기능 이상으로 이산화탄소, 라돈 오염물질까지 배출해 오염물질 효과적으로 제거한다.
새롭게 개발된 ‘H-UV제균시스템 - 휴벤’은 환기청정 뿐 아니라 미세먼지 99,95% 제거 가능한 헤파필터와 인체에 무해한 UV LED 모듈을 적용해 제균·살균 효과 기능까지 더해 기존 제품과 차별화했다. 광촉매 살균 기술은 High Power UV LED와 TiO₂(광촉매)의 작용으로 OH-을 생성해 유해물질을 제거하면서 이온화장치나 플라즈마 기술에 비해 인체 유해한 오존 발생이 없어 더 안전하고 효과적인 원리이다.
또한 공인시험기관의 실험 결과 UV LED가 부유바이러스 저감율 95.6%, 부유세균 저감율 99% 살균하며 기존 UV램프 타입다 전력소모도 적고 환경에 무해한 것으로 밝혀졌다.
이처럼 코로나19 감염 예방을 위한 제균기능부터 냉방, IoT 연동까지 다양한 기술들이 개발되고 있어 복합환기청정기의 무궁무진한 발전 모습을 보여주고 있다.
임태규 힘펠 IAQ연구소 소장이 환기장치에 대해 설명하고 있다.