초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구는 증발냉각을 이용한 탄소저감형 고효율 전외기공조시스템의 제안을 통해 다양한 종류의 건물 및 기후조건 하에서 기존의 HVAC 시스템 대비 최소 40%이상의 연간 냉난방 에너지소비 절감과 연간 CO₂ 배출량을 기존 시스템 대비 50% 이상 저감할 수 있는 새로운 친환경 공조시스템을 개발하여 실용화하는 것을 최종목표로 한다.
(1) 1차년도 : Decoupled System 개념을 이용한 차세대 친환경 전외기공조시스템 개발
(2) 2차년도 : 파일럿 플랜트 구현을 통한 친

연구의 목적 및 내용
본 연구는 증발냉각을 이용한 탄소저감형 고효율 전외기공조시스템의 제안을 통해 다양한 종류의 건물 및 기후조건 하에서 기존의 HVAC 시스템 대비 최소 40%이상의 연간 냉난방 에너지소비 절감과 연간 CO₂ 배출량을 기존 시스템 대비 50% 이상 저감할 수 있는 새로운 친환경 공조시스템을 개발하여 실용화하는 것을 최종목표로 한다.
(1) 1차년도 : Decoupled System 개념을 이용한 차세대 친환경 전외기공조시스템 개발
(2) 2차년도 : 파일럿 플랜트 구현을 통한 친환경 전외기공조시스템 목표성능 실증
(3) 3차년도 : 에너지자립과 탄소배출 제로를 실현한 친환경 전외기공조시스템 구현
연구결과
본 연구에서는 직접식 증발냉각기(DEC)와 현열교환기가 직렬로 연결된 간접식 증발냉각 기인 Dry Coil IEC의 파일럿 유닛을 제작하고, 실제운전을 통해 우리나라와 같은 비교적 고온다습한 기후에서도 40%이상의 효율을 기대할 수 있으며, 냉각코일의 부하 절감에 큰 역할을 할 수 있는 것으로 나타났다.
그 결과, 본 연구진이 수행한 증발냉각기반 전외기공조시스템 관련 연구에서는 간접식 및 직접식 증발냉각 시스템과 기존 냉각코일을 함께 사용하여 급기의 온습도 제어성능 향상과 함께 간접식 증발냉각기의 효율에 따라 기존 HVAC시스템 대비 21~51%의 연간 냉난방에너지 절감을 이룰 수 있음을 입증하였다. 또한 우리나라 전 지역에 걸쳐 연간 총 코일부하 절감율이 기존 HVAC시스템 대비 38~47%의 연간 냉난방에너지 절감효과를 얻을 수 있다는 결과를 도출하였다.
연구결과의 활용계획
(1) 제습시스템을 통한 증발냉각효과 극대화
본 연구에서 개발된 시스템의 경우도 우리나라의 고온다습한 여름철 조건하에서 기존 HVAC시스템 대비 40% 이상의 냉각코일부하 절감을 달성하기는 여전히 어려운 문제이다. 이러한 한계는 물의 증발냉각효과를 극대화 할 수 있는 기술이 접목되면 극복할 수 있을 것으로 판단되는데, 추가적인 연구를 통해 제안하고자하는 제습 증발냉각기반 전외기 공조시스템에서는 액체식제습기가 제습(i.e. 잠열부하 제거)을 담당하고, IEC와 DEC가 현열부하를 담당하여 냉각코일의 운전 없이도 적정 급기온도 및 실내 온열환경을 유지하게 된다.
(2) 에너지자립형 시스템 구현
제습 증발냉각기반 전외기 공조시스템은 액체식제습기 운전 시 제습재의 재생과 냉각을 위한 열원이 추가적으로 공급되어야 한다. 본 연구에서는 제안된 시스템의 운전에 필요한 온수와 전기를 동시에 얻을 수 있는 태양열 및 태양광 복합시스템(photovoltaic and solar thermal system, PV/T)의 적용을 통해 저탄소 에너지자립형 제습 증발냉각기반 전외기 공조시스템을 구현하고자 한다.

Abstract ▼

Purpose&contents
The main objective of this research is to development of 100% outdoor air system with low carbon emission using advanced decoupled system technology. The new HVAC system suggested in this work is targeting over 40% energy savings and over 50% carbon dioxide reduction compared wit

Purpose&contents
The main objective of this research is to development of 100% outdoor air system with low carbon emission using advanced decoupled system technology. The new HVAC system suggested in this work is targeting over 40% energy savings and over 50% carbon dioxide reduction compared with conventional HVAC systems. By integrating renewable energy sources with the suggested system, a prototype of energy independent, zero carbon emission 100% outdoor air system will be established. Target performance will be validated by constructing a pilot plant of the suggested system.
Result
● The first year: Developing the prototype of low carbon emission 100% outdoor air system based on decoupled system concept
☞ Basic design of evaporative cooling based 100% outdoor air system
☞ Developing simplified models of direct and indirect evaporative cooling systems
☞ Defining appropriate supply air conditions of the suggested system
☞ Developing optimized system sizing process
☞ Rating energy conservation and CO₂ reduction capacity
☞ Prediction of indoor air quality enhancement performance
● The second year: Validation of system performance by pilot system construction and operation
☞ Establishment of small scale pilot plant and monitoring system
☞ Validation of target performance from long-term monitoring of pilot system
☞ Validation of indoor air quality enhancement performance
☞ Application of the suggested system to UFAD and DV systems
● The third year: Realizing zero carbon emission, energy independent 100% outdoor air system
☞ Application of solar thermal and PV integrated system to the pilot system
☞ Validation of zero carbon emission HVAC system from pilot plant operation
☞ Developing optimized sequence of operation for the suggested system
☞ Providing a software tool for optimized design and system simulation
☞ Establishment of design, operation, and construction guidelines for engineers
Expected Contribution
● Providing a new engine for the sustainable growth of our HVAC industry
● Accelerating early penetration of worldwide merging market for the green HVAC systems
● Providing new job positions in our HVAC industry
● Realizing the next generation HVAC system securing high quality living environment
● Establishing an economical way of realizing zero carbon & energy HVAC system
● Contribute to CO₂ reduction in our building sector

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 12
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 83
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 85
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 87
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 88
• 8. 참고문헌 ... 89
• 9. 연구성과 ... 92
• 10. 기타사항 ... 96