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몇년 만에 글을 써봅니다.
지난주 설계 미팅 중 언성이 높아진 일이 있었습니다. 병원 신축의 기술 미팅이였는데 건축, 설비 설계, 건축 주최측과 하는 미팅이였습니다. 갈등의 원인은 환기설비의 종류의 결정을 하는 중 생기게 되였습니다.
나는 현열 재질의 열교환기를 얘기하고, 건축과 설비 설계는 눈치 중, 건축 주최는 전열을 고집하는 상황이였네요. 전열 주장의 요지는 다소 단순한 거였는데 모든 국가 정책과 인터넷에는 전열 열교환기라고 하지 현열 이란건 듣지 못했다. 따라서 승인할 수 없고 등등 다소 격양된 분위기였습니다. 여기에 맞서 나는 전열은 절대 안된다고 결론 부터 주장하다가 도무지 끝날것 같지 않아 외국 기준을 인용했습니다.
미국 CDC 와 ASHRAE 는 병원 환기 특히 감염병 격리 존의 환기는 절대 전열 또는 재순환을 금지하고 있다는 규정을 보여 주고 나서야 그 씩씩거림을 멈추더군요. (그전에 내가 한 설명은 그에겐 어떻게 들렸을까 하는 생각이 들더군요)
코로나 초기에 뉴스 보도를 보면서 좀 어이가 없는 장면이 몇개 있었는데 그중 하나는 코로나가 공기 전파가 안된다는 소위 전문가의 인용. 그리고 바로 다음에는 재채기를 할때 코로나가 몇 미터 까지 토출된다는 보드를 보면서, 참 이게 무슨 아이러니 인가? 는 생각이 들더군요. 블랙이 검정은 아니고 까만색 이에요 라고 하는 느낌.. 지금은 이런 보도는 안나오더군요.
전열이 무슨 문제야? 라고 의야할 분들을 위해 보충하면 의료기관의 실내 공기는 각종 균, 바이러스의 천국이라고 보시면 됩니다. 그래서 공조 시스템은 100% 외기를 도입하고 100%외기로 배출되는 시스템을 권장합니다. 열회수 환기장치와 비슷하죠. 100% 나가고 들어오면 에너지가 엄청 나겠죠. 그래서 열회수 열교환기를 고려하는데 이때 방식이 전열이나 현열이냐를 결정하는 거였던거죠.
에너지의 전체 회수 측면에선 전열이 유리할수도 있습니다. 왜 할수도 있다고 하냐하면 수분의 정도에 따라 유리할 수 있고 아닐 수도 있습니다. 온도계로 측정 한다고 할께요. 외부가 -10도, 실내가 10도라면, 현열 90%는 급기가 8도가 됩니다. 이때 전열90% 는 온도는 8도 보다 낮습니다. 왜냐면 전열이란건 현열과 잠열을 합친 거라서 그렇습니다.
습도를 조절한다 등등의 말이 이 의미인데 습도를 조절한다는 건, 수분이 외부->실내 와 실내-> 외부 사이에서 삼투압 현상으로 높은 습도에서 낮은 습도로 평형현상이 일어 납니다. 이게 포인트입니다. 전열 열교환기는 겨울철 결로가 발생할 확률이 높습니다. 그래서 프리히터가 필요합니다.. (좀 어렵죠)
곰팡이 균의 발생이 용이한 환경이 됩니다. 자 여기서 전열 열교환기의 본질에 대해 대입을 해보면 수분이 왔다갔다 한다는 건 곰팡이균도 왔다 갔다 할수 있다는 결론이 됩니다. 곰팡이는 세균입니다. 바이러스는 세균보다 10배나 100배 작습니다. 이런 이유로 감염병예방의 환기는 절대 전열은 고려할 수 없습니다.
쓰다보니 길어 졌네요.. 그런데 집 환기장치는 어떻냐고 걱정은 할 필요는 없습니다. 가정기준 0.5회 환수횟수는 풍량이 작아서 현열이든 전열이든 고민할 건 아닙니다. 위 얘기는 환기횟수 6회 이상 12회 (음압격리병실)얘깁니다. 전열이 무슨 의미인지, 어떤 문제가 있을수 있는지 정도는 이해하면 좋겠죠. 사실 기계보단 덕트가 어떻게 되는지도 신경쓸 부분이지만도요.
진짜 간만에 글 한번 써보고 갑니다. 코로나와 감기 조심하세요.
저 또한 병원 음압병동의 경우는 매우 특수한 상황으로 말씀대로 현열이 적합하다고 생각합니다.
다만 국내 여름철 기후가 아열대 기후로 바뀌어가면서 "에너지의 전체 회수 측면에선 전열이 유리할 수도 있습니다."라는 말보다는 우리나라에서는 일년 전체를 높고 보면 전열이 유리합니다. 가 맞는 듯 합니다.
말씀하신 10도의 겨울 날씨가 아니라 35도에 상대습도 50%에 육박하는 고온다습한 국내여름 기후에서 현열 열교환기는 거의 가습기 수준이 되어버리니까요.
다량의 습기가 발생하는 샤워실, 탈의실, 수영장 등 현열이 필요한 특수한 상황을 빼놓고는 에너지 효율적인 측면에서 전열이 훨씬 유리하겠지요.
물론 음압병동에서의 감염병 예방을 위해서는 만에 하나의 가능성을 없애기 위해 현열이 적합하지만 그보다 먼저 제품의 누기율이 백배는 더 중요하지 않을까 싶습니다.
전열과 현열의 비교 부분에 있어서는 아래 사이트를 참고하였습니다.
https://www.architectmagazine.com/technology/products/the-facts-about-energy-recovery-ventilators_o
늘 좋은 말씀 감사합니다~
현열은 로타리 타입은 거의 없고 고정형 열교환기인데 재질 자체가 박막형 알루미늄 이나 유기화합물 재질의 열교환기 소자. 또는 라운드 코일이나 히트펌프 코일을 이용한 열 교환 방식인데 수분의 이동은 허용하지 않습니다. 대체로 현열은 비쌉니다. 소재가 풍량이 큰 유닛은 박막 알루미늄을 사용합니다.
국내는 전열 현열의 구분 개념이 설계자들조차 명확하게 이해 하지 못하거나 않는게 현실인 듯 하고요. 그냥 환기회수는 전열이라는 등식으로 이해하고 있죠. 하지만 공학적인 정립과 합리적인 비교 분석은 누군가는 해야 됩니다.
판형전열교환기에 대해서만 (환형전열교환기를 제외하고) 논의해 보고자 합니다.
(0) 관리자님께 질문
: 실증적으로 전열교환기소자에 곰팡이가 발생하나요?
(1) 곰팡이 발생 여부에 대한 논의 : 곰팡이 발생은 어떤 표면에 포자가 흡착되어 자라야 되는데, 이때의 조건은 습도가 높고 공기가 정체되어 있어야 합니다. 첫번째 조건은 충족될 수 있느데, 환기장치 특성상 두번째 조건때문에 곰팡이자 자라기 어려울 것 같습니다.
감염병 차단목적의 병원용 환기장치의 경우 HEPA filter, UV 살균기를 권장하는 것으로 알고 있습니다. OA에 필터를 적용하면 소자내 발생을 억제할 것이고, SA에 필터를 적용하면 실내확산을 억제할 수 있을 것입니다.
(2) 곰팡이가 발생하는 것을 가정할 경우
전열교환소자 RA->EA 면에 발생한 곰팡이 (~20um) 가 전열교환소자 (주로 펄프소재인경우) 막 통과하여 OA->SA 면으로 이동할 수 있나요?
전열교환소자 OA->SA 면에 발생한 곰팡이는 SA 쪽의 HEPA filter로 걸러질 수 있을것 같습니다.
(3) 바이러스 (~0.2 um) 는 수증기 (약 0.2 nm) 보다 약 1,000배 정도 더 큽니다. (2)번 논의와 같이 전열교환소자의 pore 크기에 따라서 RA->EA 의 바이러스파티클이 OA->SA 쪽으로 넘어갈 수 있는지가 결정됩니다. 전열교환소자의 pore 크기에 대한 정보가 있을까요?
병원용 환기장치의 경우 누기율 0.1% 이하를 요구한다는 문서를 본 것같습니다. 기술적으로 환형전열교환기로는 만족하기 어려울 것으로 보입니다만, 판형열교환기는 가능해 보입니다. 전열이냐 현열이냐는 위 논의상 중요한 요인이 아닌것으로 보입니다. SA 쪽에 HEPA filter와 UV 살균기를 적용하면 더더욱 그렇습니다.
감염병 차단시설의 경우 12 ACH를 요구하는 것 같습니다. 현실적으로 12 ACH 가 되면 시끄러워서 살 수가 없습니다. 이정도 되면 여기에 수반되는 냉방/난방 에너지도 무시할 수 없고요. 더군다나 현열교환기를 적용하면 , 겨울철 가습 및 여름철 제습요구량은 상상을 초월합니다. 에너지를 무한대로 사용하지 않고는 치료를 위한 쾌적조건을 모두 만족시키기가 어렵습니다. ACH를 낮추고 turbulence flow 대신에 laminar flow 조건을 만드는 것이 더 현실적이지 않을까 하는 의견입니다.
몇몇 환기장치회사에서는 병원용 환기장치에도 전열교환을 사용해도 되는것으로 광고하는 것 같습니다. 위의 정광호님 글처럼 환기장치방식 보다는 제품의 누기율 및 추가적으로 HEPA filter, UV살균기 등이 훨씬 중요한 요인으로 생각되기에 의견을 적어봅니다.
제가 병원용은 잘 알지 못해서 .. 그래도 명색이 병원용인데.. 그런 수준이하의 제품은 없을 것이라는... 희망을...
나머지는 찾아보니..
몇몇 회사에서 펄프소재의 멤브레인에 대한 자사의 바이러스 차단 기능을 홍보하고 있는 것으로 보아서는.. 최소한 병원에 들어가는 열교환소자(전열포함)은 바이러스의 통과는 안되는 것으로 보아야 할 것 같습니다. (코로나바이러스의 직영은 125nm 라고 합니다.)
그 규격을 통과한 제품군 중에서 현열 제품이 많을 것 같기는 합니다만.. 구매 요건에 전열교환을 조건으로 세운다고 해서 안될 것은 없어 보입니다.
참고한 자료를 첨부파일로 올려 놓겠습니다. 거의 모든 유럽산 열교환소자의 멤브레인을 공급하고 있는 회사의 의견서입니다.
일본의 미쯔비씨도 멤브레인의 메인 브랜드라서 자료를 찾아 보려 했습니다만, 일본어의 한계로 인해 깊이 들어가지는 못했습니다. 다만 시장 점유율로 볼 때 유사한 성능이지 않을까 싶습니다.
1층은 중앙식 공조환기설치되있고 (옥상에). 입원실은 전열교환기를 가동하고 있었읍니다.
전열교환기,중앙환기방식 정말 성가시게 시끄럽고 특히 겨울 야간 취침시간이 되면 흔히 지랄 염병에 처할 일이 많읍니다.
특히 외부 정화조가 기압이 낮아 아침 저녁 실내 병실로 유입됩니다. 각층 끝에 있는 기저귀 보관소의 냄새가 아침 기압이 낮으면 병실로 들어 옵니다.
24시간 냉난방이 필요한 병원은 전열교환기 사용하면 여름 덥고,겨울 춥고 이런상황이 반복되어 병원의 특성상 전열교환기 24시간 사용은 절대,절대 불가능합니다.
어느 병원이든 중앙식환기든 전열교환기든 설치한 병원은 골치 거리로 거의 사용을 잘안하고 간호사분들이 귀저기 교환시 잠시 사용하는 용도로 사용했었고 실재 모든 병원이 전열교환기 안씁니다. 이게 현실이죠. 포기상태죠 . ..
약3년 4년전 코로나 발생시 환기를 하라고 지시가 내려와 전열교환기를 전체 필터 교체 후 가동을 했읍니다. 코로나 확산 때문에 어쩔수 없이 가동, 그런데 1차 최초유행시 전열교환기 사용안할 때 보다 전열교환기 사용기간에 감염율이 48% 이상 감염자가 증가하였고 사망자가 46명이 발생하여 보호자로 부터 민원이 장난아니었고 아시다시피 전부 마스크써고 생활하고 아침에 출근하면 확진자 찾는다고 코 찌르고 난리였죠.
이 상황에 음압과 환기가 동시되는 음압겸용현열방식의 열회수 환기장치지원이 되었고 예산부족으로 본관동의 병동만 설치 했읍니다.
이후 본관동 환자와 간호직원의 확진 및 감염자가 확연하게 줄어 들었음. 즉시 신관동 병동에도 설치 함.
2차 3차 유행4차 유행 5차 유행 24시간 환기장치 정지 없이 가동했었고 지금 까지도 가동하고 있음, 결과는 사망자0. 실내 재감염 확산 없었음.전열교환기나 중앙식과 달리 24시간 가동된 이유는 소음없이 겨울에 잘돌았고 (시스템에어컨소리가 훨씬 컷음) 춥고 덥다고 하지 않았음.
참고로 전열,현열 에너지 이론계산은 잘 모르겠지만 관리자 입장에서 전열환기 사용시 겨울에 춥다고 하고 여름 땡볕이면 덥다고 꺼라고 난리였는데 (중환자실은 환자 특성상 반응이 없음) 현열교환기 사용하고 냉난방시 확실히 직접적인 유입 공기온도가 높음,(냉,난방효율저하도 전기요금 변화도 없고 환기해도 병실이 덥거나 한파때도 춥지도 않음)
지금까지 주,야 24시간 한겨울도 가동하고 있음.(병실관계자는 가동되는지도 모릅니다.소음이나 온도 변화가 없어서)환기가 잘되서 그런지 몰라도 병원내부 병실등의 고질적인 냄새가 다 사라짐. 소독및 오물 냄새등 모두 사라졌음
3년을 사용한 결과 전기료 냉방비 소요전력은 11.5~12만 킬로로/월 ,거의 변동없음, 냄새 제거 하나는 끝내주는 방식인듯.
이제 감기등 오염환자도 많이 줄고 직원들 옷에 병원 냄새도 없고 환경은 정말 좋음,환자들이 밖에 나가는 빈도도 줄었음.특히 꽃가루가 발생하는 봄이나 미세먼지 많은 날은 외부로 나가는 사람이 아예없음 ,전부 로비나 실내서 지내심
산부인과 출신 간호쌤은 거의 무균실같은 분만실 보다 좋다고 하심. 관리자 선생님 말슴에 느낀 점을 말하면 전열교환기 소자가 습도 흡수시에 바이러스유입되어 실내 재감염 된다고 세계보건기구에서 논문 나온적있어요.코로나 끝날때즘. 질병청 역학 조사관도 이제 다압니다.
우리병원에서 환경부랑 조사하고 실습하고 환기량 측정하고 갔음. 코로나직경은 0.03~0.3마이크로로 기억하고 있음 논문에.. 그리고 전열교환기는 병원에서 사용시 필터를 1개월에 한번 이상 교체 안하면 일주일도 안돼서 냄새(하루에 기저귀를 6백~7백장 교체 하면 냄새 장난아님) 나고 밖에 공기유입으로 인해 외부 정화조 냄새등 유입됩니다 (기저귀냄새등 ,, 소독약냄새등)
바이러스와 병원균 중엔 수증기 입자보다 작은 것이 많습니다.
음압실과, 음압실을 만드는 이유는 특정 실내 병원균을 밖으로 배출(그것도HEPA필터로거른후에)하고 다시 들어오지 못하게 하는 것이기 때문에 병원이나 다중이용시설들은 멤브레인이 아닌 알루미늄 열교환소자를 통해 완전하게 분리시킨 구조를 갖고 있고, 유럽 등에서는 병원이나 공공시설에서는 이렇게 완전히 분리된 구조의 열교환기 사용이 의무화 되어 있는 것으로 알고 있습니다.
한편 전열교환기 중 이렇게 완벽하게 분리되는 성능을 가지는 멤브레인이 시장에 출시된 바 없는 것으로 알고 있기에, 병원 같은 시설엔 ERV를 사용할 수 없고, HRV나 DOAS 를 사용해야만 하는 것으로 압니다