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문제 정의
- 본 연구에서는 공기조화설비의 기존에 제시된 내구연한과 유지관리 수준에 따른 최적경제수명 비교분석을 위해 각종 기기 및 시스템의 성능향상, 경제성 및 에너지 절감에 미치는 영향을 생애주기비용 분석을 통하여 규명함으로써 다음과 같은 결과를 얻었다.
- 이로 인해 현장에서 기능상 설비를 교체하고자 하는 건물의 관리자와 내구연수가 남았다고 생각하는 건물 소유주간의 갈등을 빛을 수 있고, 최적 수명이 지난 설비를 사용함으로써 막대한 양의 에너지 손실을 야기할 수 있다. 이에 본 연구에서는 건물의 관리자에게 설비별 특성에 맞는 적용 가능한 내구연한을 제안하기 위해서 LCC 분석방법을 통해 유지관리 수준을 고려한 내구연수 선정 방안을 분석하고자 한다.
- 이에 본 연구에서는 합리적인 설비 교체 및 관리방안을 결정하기 위하여 경제성분석을 통한 내구연한 선정 방안을 제안하고자 한다.
가설 설정
- 앞에서 언급한바와 같이 유지관리 수준에 따라 4가지 CASE로 나누어 분석하였다. 각 CASE별 가정 시 보일러 업체의 현장관리자에게 자문을 얻어 3년 단위의 유지관리를 하는 CASE C의 경우 관리 시 기존 효율의 약 10 % 효율이 상승되고, 매년 정기점검 하는 CASE D 경우도 기존 효율의 10 %가 상승된다고 가정하였다. 하지만 이러한 사항은 보일러의 용량 및 용도에 따라 매우 다르므로 본 연구에서는 선정 기기를 기준으로 가정을 하였고, 보일러 내구연한 선정 시 이 방법을 활용할 때에는 보다 세분화된 기기별 현장 data를 분석하여 활용해야 한다.
- 5라고 가정하였다. 그리고 설치비를 포함한 초기투자비용은 284,950천원으로 가정하였으며, 전력요금을 계산하기 위하여 봄(4～6월) 최대부하 3시간, 중부하 2시간, 여름(7～8월) 최대부하 5시간, 중부하 2시간, 가을(9월)에는 최대부하 4시간, 중부하 2시간씩 매달 25일 동안 운전한다고 가정하였다. 유지관리 수준은 유지관리를 전혀 하지 않은 경우, 1년마다 정기적으로 유지관리를 한 경우, 6년마다 전반적인 개보수를 하는 오버홀을 시행한 경우로 나누어 각각의 유지관리 상태에 따른 내구연한을 분석하였다.
- 증기보일러는 3톤, 2톤 각 1대이며, 초기설치시의 정격효율은 95 %라고 가정하였다. 그리고 설치비를 포함한 초기투자비용은 총 92,920천원으로 가정하였으며, 연간 7개월(10월～4월)동안 월평균 4,067.85 ㎥의 도시가스를 사용한다고 가정하였다. 보일러 역시 전혀 유지관리를 하지 않고 사용하는 경우, 1년에 한번 세관 및 적정 시기에 맞춰 부품교체의 3년 단위 유지관리를 하는 경우, 매년 사용시설 안전점검 및 성능검사와 함께 세관 및 부품교체 등의 1년 단위의 유지관리를 하는 경우로 나누어 분석하였다.
- 냉온수 순환펌프는 불규칙적인 여러 가지 원인으로 효율감소를 보이지만 가장 교체 빈도가 높은 부품은 씰링(sealing)으로 조사되었다. 따라서 본 연구에서 펌프의 주기적인 수리는 씰링 부품 교체이며, 교체비용은 300천원/회이고, 교체시점의 효율에서 교체 후에는 20 %의 효율상승을 보인다고 가정하였다. 또한, 주기적인 수리는 5년 마다 1회의 유지관리를 하고, 2회 수리 후에 다음 수리 시점에서는 효율 저하 문제로 인해 펌프를 교체한다고 가정하였다.
- 따라서 본 연구에서 펌프의 주기적인 수리는 씰링 부품 교체이며, 교체비용은 300천원/회이고, 교체시점의 효율에서 교체 후에는 20 %의 효율상승을 보인다고 가정하였다. 또한, 주기적인 수리는 5년 마다 1회의 유지관리를 하고, 2회 수리 후에 다음 수리 시점에서는 효율 저하 문제로 인해 펌프를 교체한다고 가정하였다.
- 모든 분석에 있어, 이자율은 7.4 %, 물가상승률은 4.2 %, 전기요금 상승률은 1.4 % 및 도시가스 요금 상승률은 1.0 %로 가정하였다. 에너지요금과 금융정보는 모든 설비에 동일하게 적용하였고, 모든 설비는 내구연수까지 효율이 선형적으로 감소한다고 가정하였다.
- 시간경과에 따라 유지관리를 하지 않을 경우 효율이 20년 시점에 60 %가 되기까지 P = -0.1023t+5.5 식과 같이 선형적으로 감소한다고 가정하였고, LCC 분석을 통해 각각의 유지관리 사례별로 보일러의 최적경제수명을 파악하였다.
- 0 %로 가정하였다. 에너지요금과 금융정보는 모든 설비에 동일하게 적용하였고, 모든 설비는 내구연수까지 효율이 선형적으로 감소한다고 가정하였다.
- 인라인식 냉온수 순환펌프는 초기 설치 시 정격출력은 2.2 kW이고, 초기투자비용은 1,600천원으로 가정하였다. 그리고 매월 25일, 매일 6시간 동안 운전하며 전력요금은 일반용전력(을), 1,000 kW이상 고압A의 요금체계를 이용하여 운전비용을 산출하였다.
- 증기보일러는 3톤, 2톤 각 1대이며, 초기설치시의 정격효율은 95 %라고 가정하였다. 그리고 설치비를 포함한 초기투자비용은 총 92,920천원으로 가정하였으며, 연간 7개월(10월～4월)동안 월평균 4,067.
- 각 설비별 유지관리 수준에 따른 내구연한 설정방안을 제시하기 위하여 다음과 같이 기본가정을 하였다. 터보냉동기는 냉동능력이 600 RT 1대, 소비전력은 382 kW이며, 초기 COP는 5.5라고 가정하였다. 그리고 설치비를 포함한 초기투자비용은 284,950천원으로 가정하였으며, 전력요금을 계산하기 위하여 봄(4～6월) 최대부하 3시간, 중부하 2시간, 여름(7～8월) 최대부하 5시간, 중부하 2시간, 가을(9월)에는 최대부하 4시간, 중부하 2시간씩 매달 25일 동안 운전한다고 가정하였다.
- 각 CASE별 가정 시 보일러 업체의 현장관리자에게 자문을 얻어 3년 단위의 유지관리를 하는 CASE C의 경우 관리 시 기존 효율의 약 10 % 효율이 상승되고, 매년 정기점검 하는 CASE D 경우도 기존 효율의 10 %가 상승된다고 가정하였다. 하지만 이러한 사항은 보일러의 용량 및 용도에 따라 매우 다르므로 본 연구에서는 선정 기기를 기준으로 가정을 하였고, 보일러 내구연한 선정 시 이 방법을 활용할 때에는 보다 세분화된 기기별 현장 data를 분석하여 활용해야 한다. Fig 4와 같이 유지관리가 되지 않을 경우 보일러의 경제수명이 13년임을 도출하였고, 매년마다 유지관리를 하는 경우 거의 두 배에 가까운 28년이 경제수명으로 분석되었다.
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