초록 ▼

최근 유가 상승 등으로 인한 건물내의 에너지 사용 비용이 증가하고 있으며, 이에 대응하여 에너지 절약 방법의 하나로 실내 환기량를 조절하고 있다. 그러나 이러한 방법은 실내 청정 공기량 감소에 따라 밀폐된 공간에서 발생한 오염물질 이 실외로 원활히 배출되지 않아 빌딩증후군(sick building syndrome, SBS)과 같은 질병이 재실자의 건강을 위협하고있다. 그리고 현대인들의 생활수준 향상에 따라 실내 공기질(indoor air quality, IAQ)에 대한 관심이 증가되고 있다.
특히 현대인들은 하루 24시간 중

최근 유가 상승 등으로 인한 건물내의 에너지 사용 비용이 증가하고 있으며, 이에 대응하여 에너지 절약 방법의 하나로 실내 환기량를 조절하고 있다. 그러나 이러한 방법은 실내 청정 공기량 감소에 따라 밀폐된 공간에서 발생한 오염물질 이 실외로 원활히 배출되지 않아 빌딩증후군(sick building syndrome, SBS)과 같은 질병이 재실자의 건강을 위협하고있다. 그리고 현대인들의 생활수준 향상에 따라 실내 공기질(indoor air quality, IAQ)에 대한 관심이 증가되고 있다.
특히 현대인들은 하루 24시간 중 90% 이상의 시간을 실내에서 보내게 되므로 실내의 인공적인 환경의 지배를 받고 있다. 건물의 자기정화기능이 없는 인공 환경하에서는 재실자들의 건강을 위해 에어컨, 공기조화기, 공기청정기 등에 의해서 쾌적한 환경이 기계적으로 조성되고 있다. 2000년대 아파트를 중심으로 한 건설 시장은 브랜드를 앞세워 건물의 고층화와 고급 주상복합의 건설을 이끌어 주거환경의 차별성과 편의 고급화를 이루어 가고 있다. 이러한 고층 아파트의 탄생은 건물의 기밀화로 인한 실내 공기질 문제를 극복하기 위해 기계식 환기의 중요성이 부각되었고 기존의 저층 아파트에 적용되었던 욕실 환기 시장에도 변화가 필요 했다.
최근에 에너지 절약과 친환경에 대한 관심이 고조되면서 건물 에너지 부하가 많이 조명되고 있다. 그러면서 주택 등급제 등과 같은 고단열 저에너지 주택 또는 아파트에 대해 많은 연구가 이루어지고 있는 실정이다. 그러나 욕실은 기본적으로 많은 습기와 냄새를 발생시키는 공간으로 기계식 환기가 필수적이기 때문에 앞으로 욕실 환기는 고성능 오염물질 제거기술의 개발 필요성이 절실하다.
현재 적용되는 욕실 배기팬의 경우 외부로 공기를 배출하는 구조로써 외부의 기후조건에 영향을 받게 되며, 또한 일반적인 공동주택의 경우 지붕에서 배출되는 구조를 선택하기 때문에 공동덕트를 적용하여 각 세대의 동시사용에 대한 부하조건 역시 고려되어야 한다. 이는 충분한 동시 사용률을 고려하여 공동덕트의 용적을 결정하지 않으면 배기불량으로 나타나게 되어 많은 민원을 야기하게 된다. 또한 현대의 공동주택은 초고층화 되고 있어 수직 방향으로의 배기 성능에 대해 차이가 많이 나고 있어서 평균적인 성능을 갖추어진 욕실 배기팬의 실질적인 적용은 세대간 만족도에 차이를 보이고 있으며, 맞춤식 설계는 많은 비용의 상승요인이 되고 있다. 욕실을 사용할 때 욕실문을 닫게 되어 밀폐구조인 욕실을 환기할때 현재 욕실 배기팬은 배기만 수행하므로 빠진 공기량만큼의 급기는 욕실팬에 의해 빼진 공기만큼 욕실이 음압이 형성되어 욕실의 틈새로 자연급기를 유도하게 된다. 그러나 기밀도가 높게 시공되는 현대의 건축물은 충분한 자연 급기를 유도하지 못하게 하고 이는 욕실 배기팬의 과도한 정압의 상승과 적절한 배기풍량을 확보하지 못하게 하고 있다. 따라서 현대와 같은 기밀도가 높게 시공되는 건축물에는 더욱 욕실 배기팬의 적용에 대해 불합리한 요소가 가중되고 있으며 새로운방안의 욕실 환기팬의 적용이 요구되고 있다.
본 연구에서는 이에 대하여 열전 모듈을 적용한 욕실용 재순환식 환기 장치개발을 제안하였다. 재순환 환기팬을 설치함으로써 기외정압의 영향을 받지 않아 지속적인 설계 풍량 확보가 가능하게 되었고. 열전모듈 및 냄새필터를 적용하여 습기와 냄새 등을 포함한 공기를 재순환에 의하여 두종류의 오염물질을 욕실 자체적으로 지속적인 제거가 가능해져 연속적인 공기청정 수행이 가능하게 되었다.
따라서 본 연구를 통한 개발 내용 및 방법은 우선 기존 욕실크기 등의 자료조사 및 CFD분석등을 바탕으로한 습기 및 냄새제거 실험을 통해 얻은 결과를 토대로 목표 환기량을 확보하였으며, 제습성능을 높이기 위하여 고성능 열전모듈을 선정하고, 흡열 및 방열부를 히트파이프식 히트싱크 구조로 한단계 높은 기술을 적용하여 목표성능을 만족할 수 있었다. 셀크기2.6의 허니컴형 광촉매에 368nm의 UVA Lamp를 적용하고, 특히 습식 가스의 성능저감효과를 열전모듈의 연동제어에 의하여 극복하였다. 본 과제를 통하여 확보된 기술은 오염원이 다수이고 오염도가 높은 곳에 기초자료로 응용이 가능하며, BLDC 모터를 적용하여 저전력 및 저소음을 실현하였으며, 향후 각종 배기 시스템의 기초설계 자료로 활용가능하다. 또한 개발과정에서 고흡입력 임펠러 기술(특허출원중)을 확보할 수 있었으며, 원거리의 오염원을 포집할 수 있는 기술 개발로 오염원 제거기술을 더욱 높일 수 있는 기회가 될 것으로 판단된다.

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 차 례 ... 2
• 요약서 ... 4
• 제 1 장 서 론 ... 6
• 제 1 절 개발대상기술의 중요성 ... 6
• 제 2 절 국내 ? 외 관련기술의 현황 ... 7
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법 ... 9
• 제 1 절 기술개발 목표 및 세부내용 ... 9
• 제 2 절 이론적 배경 ... 13
• 제 3 절 1차년도 세부개발내용 및 방법 ... 31
• 제 4 절 2차년도 세부개발내용 및 방법 ... 55
• 제 5 절 3차년도 세부개발내용 및 방법 ... 83
• 제 3 장 사업성과 ... 98
• 제 1 절 기술적 성과 ... 98
• 제 2 절 경제적 성과 ... 101
• 제 3 절 기타 성과 ... 102
• 제 4 장 결 론 ... 104
• 제 1 절 계획대비 실적 및 성과 ... 104
• 제 2 절 향후 개선 사항 ... 105
• 제 3 절 적용분야 및 기대효과 ... 105