아파트 열회수 환기장치 교체 경험담

   1. 들어가며 

  - 패시브하우스를 동경하지만 현실적인 문제로 아파트에 살고 있다. 아파트에서 조금이나마 깨끗한 공기를 마시고 싶은 마음에 독일산 열회수 환기장치로 교체하게 되었다. 마침 한국패시브건축협회에서 진행 중인 연구과제를 위해 실내 공기질 측정을 2019.12.15~2019.12.31 동안 진행하였다. 아래 작성 내용은 환기장치 변경 전후의 실내 CO₂농도 및 미세먼지에 대한 내용이다. 앞으로 환기장치를 구매하려는 분들께 도움이 되셨으면 한다.

2. 아파트 정보

   - 2019년 1월에 입주한 신축 아파트, 전용면적 84m², 거주인원 2명

 실내 체적= 84 m² x 2.5 m = 210 m³, 법정 필요 환기량 210 m³ X 0.5 회 = 105 CMH

 최대 필요 공기량= 2명 x 30 m³/h = 60 CMH

 필요환기량 > 최대 필요 공기량 이므로 105 CMH을 목표 환기량으로 정함.

   - 기밀도: n50 = 1.34 회/h (의외의 결과였음. 창호는 슬라이드 2중창호)

3. 장비 교체 전

   - 신규 아파트라 환기장치는 이미 설치되어 있었고 프리필터 연결하여 사용 함.

 <그림1. 실외기실에 설치된 국산 판형 열회수 환기장치 사진>

- 아파트 급배기구 설치 위치 및 TAB 결과

   <그림2. 아파트 평면도 및 급배기구 위치>

환기장치는 표시풍량 150 CMH 였지만 TAB 측정결과 실제 환기량은 프리필터 및 배관 손실로 인해 표시풍량 대비 약 50% 밖에 공급되지 않았다. 급기 71 CMH, 배기 43 CMH로 거주자 2명을 위해서는 충분할 것으로 생각할 수 있지만 아래 실내 CO₂측정 결과를 보면 많이 부족했다. 장비는 1,2,3단으로 조정 가능했고 2단으로 사용했다. TAB 진행하면서 3단으로 가동해 봤지만 환기량이 의미있게 조절되지는 않았다. 배기량이 너무 작아서 조절해보려고 제조사에 연락을 했었다. 하지만 전화를 잘 받지도 않을뿐더러 어렵게 통화가 되면 내용도 모르고 알려주려는 의지도 없어서 장치를 교체하는 것으로 결심했다.  

T.A.B.는 Testing, Adjusting and Balancing 을 의미한다. 그 동안 알고 있던 TAB는 원하는 공간에 의도한 만큼 공기가 들어갈 수 있도록 조정하는 것 이였다. 실제 해보니 국산 환기장치 및 부속 자재로 시공된 상황에서 TAB는 그저 바람이 나오는 정도만 측정할 수 있었다. 환기량 조절을 한다고는 하지만 모든 급기가 하나의 라인으로 연결되어 있어 디퓨저 5개 중 1개를 손대면 나머지 4개도 같이 변경되었다. 물론 전문으로 하시는 분들은 조정을 할 수도 있겠으나 전적으로 감각에 의존해서 조절하는 방법이라 정밀도를 기대할 수는 없었다. 그래도 측정 결과가 그리 형편없는 수준은 아니었다.

- 장비 교체 전 실내 CO₂측정 (측정기간: 2019.08.26 월요일 ~ 19.09.02 일요일, 7일간)

   그림3은 장비를 교체하기 전 평일 0시부터 24시 까지 CO₂농도 측정결과이다. 생활패턴은 오전 8시~저녁 6시 까지는 아무도 없고 나머지 시간은 2명이다. 월~금까지 생활패턴은 동일하고 실내 CO₂측정결과도 거의 동일하게 측정됐다. 시기적으로 여름이라 에어컨을 24h 가동했고 자연환기는 하지 않았다.

CO₂농도가 오전 7시에 최고 1600 ppm 까지 도달하고 사람이 없는 동안에는 800 ppm까지 내려갔다. 오전 7시에 CO₂농도가 낮아지는 이유는 화장실 2곳에서 강제배기를 하기 때문이다. 공기질 측정장비가 CO₂, 미세먼지, 초미세먼지, 온습도, 소음을 한번에 기록할 수 있어서 세부 data를 확인해 보면 같은 시간대에 소음과 미세먼지가 같이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

주말에 2명이 집안에만 있었을 경우 CO₂농도는 1800 ppm까지 올라갔으며 외부로 외출하지 않으면 계속적으로 증가하는 것을 확인 할 수 있다. 집안의 모든 문은 활짝 열어두고 생활하고 있다. 84 m²의 적지 않은 공간에 겨우 2명이 생활하는데도 CO₂농도가 최대 2000 ppm까지 올라가는 것을 확인하면서 환기량이 절대적으로 부족하다고 판단했다. 미세먼지는 여름철이라 무시할 만한 수준이였다.

<그림4. 환기장치 교체 전 주말 실내 CO₂농도 측정결과>

4. 장비 교체 후

   - 독일산 열회수 환기장치

   환기장치는 협회에서 공동구매 진행했던 독일산 장비로 최대 공기량 290 CMH까지 가능한 장비였다. 협회에서 디자인한 프리필터(부직포,G4,F7), 예열기, 환기장치(필터F7,G4), 소음기가 설치되었다. 프리필터를 벽에 설치하는 것이 여의치 않아 에어컨 실외기 상부에 올려둔 것이 썩 마음에 들지는 않지만 혼자 힘으로 설치한 것 치고는 이 정도면 준수하다고 나름 평가한다. DIY로 설치하면서 어려웠던 점은 배관의 규격 문제였다. 장치 배관 직경은 160인데 국내 배관은 직경 150 이였다. 그래서 독일에서 수입한 레듀샤(?)가 필요한데 이게 품질이 썩 마음에 들지 않았다. 특히 예열기를 본체에 연결할 때는 몇 번의 실패 끝에 설치했다. 판매처에서는 소음기처럼 레듀샤를 먼저 끼우고 난 다음 예열기를 연결하면 된다고 하는데 4개의 레듀샤를 바꿔가면서 시도해 봤지만 실패했고 결국 예열기를 바로 장비에 연결했다. 급기가 이루어 지는 부분이고 예열기 무게가 있어서 쉽게 분리되진 않겠지만 개선이 필요한 부분으로 생각한다.

 

 <그림5. 교체한 독일 열회수 환기장치 및 TAB 실시 사진>

- 장비 교체 후 실내 CO₂측정결과 (측정기간: 2019.12.22 일요일)

   측정 기간 15일 중 거주자 2명이 있는 일요일의 실내 CO₂농도 측정 결과이다. 800ppm ~ 900 ppm 수준으로 유지되는 것을 확인 할 수 있다. 환기장치는 70%출력으로 가동했다. 오후 6시 이후 CO₂농도가 급격히 떨어진 이유는 자연환기에 의한 결과이다. 자연환기 후 CO₂농도는 2 시간 만에 800 ppm까지 올라갔다. 이 부분이 약간 의외의 부분이였다. 환기장치에 의한 환기가 이루어 지고 있지만(약 0.5회/h) 불구하고 예상보다 훨씬 빠른 시간내에 CO₂농도가 높아졌다. 여러 조건들을 바꿔가면서 환기장치를 가동해 본 결과 나름의 결론은 아래와 같다.

- 환기량 0.5회/h 은 부족하다.

성인 2명이 생활하는 공간임에도 불구하고 1000 ppm 수준 까지 올라가는 것은 결과적으로 아쉬웠다. 물론 장비를 교체하기 전과 비교했을 때에는 실내 CO₂농도가 1/2 수준으로 낮아졌지만 기대했던 상쾌한 아침을 위해서는 더 많은 환기량이 필요해 보인다. 개인적으로는 700 ppm 이하로 관리될 수 있다면 좋겠다. 물론 장비의 출력을 높여서 사용하여 환기량을 늘리 수 있지만 소음이 너무 컸다. 소음기를 급기와 배기 라인 모두 설치했지만 환기장치의 소음은 무시하지 못할 정도로 크다. 독일산 장비가 국산제품 보다 조용하다고는 하지만 소음이 없지는 않다. 환기의 중요성을 알기 때문에 소음이 거슬리기는 하지만 생활에 불편할 정도는 아니다. 한번은 실험삼아 출력 90% 로 가동하면서 생활해 봤다. 공기질은 너무나도 만족스러웠지만 너무 시끄러워 잠을 잘 수가 없었다.

- 장치 용량은 여유있게 선정하자.

 표준풍량은 순수 환기장치만 있는 경우이다. 환기장치 내 필터도 없는 상태에서 측정하는 풍량이다. 환기장치를 설치해서 가동해 보니 예상보다 풍량 손실이 커서 표준풍량의 약 50% 밖에 나오지 않았다. 물론 풍량손실은 환기장치의 종류, 설치 조건(프리필터 유무) 및 건축물의 규모 등에 따라 달라질 수 있는 부분이다. 환기만큼은 부족한 것 보다는 약간 여유있는 것이 더 현명한 판단이라고 생각한다. 장비가 커지면 장점도 있다. 소음을 줄일 수 있기 때문이다. 팬의 직경이 작은 제품은 rpm이 커야 환기량이 늘어나지만 팬의 직경이 커지면 rpm을 낮출 수 있고 소음도 같이 낮아진다.

- CO₂농도 연동형 AI 환기장치가 있으면 좋겠다. (이미 있을 수도 있다.)

 표2에 측정된 TAB 결과를 보면 모든 공간이 30 CMH 내외로 조절되어 있다. 생활해 보니 성인 2명이 같은 공간에 있을 때는 그 공간의 CO₂농도는 높아졌다. 모든 문을 열어두고 생활하지만 각 실의 공기가 충분히 혼합되는 환경은 아니다. 그래서 각각의 공간에 CO₂센서가 농도 변화를 측정하고 농도 변화에 따른 환기량을 변동할 수 있는 장비가 있다면 좋겠다. 그러면 장비 용량도 줄일 수 있고 충분한 양의 신선한 공기도 공급할 수 있을 것이다. 다만 1개의 급기구에 30 CMH 이상의 공기가 나오면 소음이 너무 커지는 문제가 있었다. 그래서 침실 같은 공간은 2개의 급기구로 공급하는 것으로 설치되어야 후회가 없을 것이다.

5. 미세먼지 

프리필터의 성능은 아주 우수하다. 그림7에서 보는 것과 같이 새하얀 필터가 6개월이 지나면 색상이 까맣게 변한다. 장치를 교체하면서 환기량이 더 증가했으니 필터의 교체 시기는 더 짧아질 것이다. 프리필터는 부직포, G4, F7 3종의 필터가 들어간다. 이 필터 가격이 다소 비싼 느낌은 있지만 건강을 위한다면 충분히 투자할 만한 가치가 있다.

 <그림7. 프리필터 필터 사용 전(위)과 6개월 사용 후(아래)> 

TAB는 의도적으로 급기을 약 10% 높게 설정하여 양압이 걸리도록 계획했다. 외부 냄새 및 미세먼지가 내부로 들어조지 못하도록 하기 위해서였다. 하지만 외부에 바람이 많이 불거나 화장실에서 배기가 이루어 질 때는 외부 미세먼지가 실내로 유입되었다. 이중창의 한계이다. 외부에 미세먼지가 심한 날은 공기정화기를 추가로 가동하면서 생활하고 있어 미세먼지로 인한 불편함은 거의 없다.

집은 환기가 최우선이고 추우면 보일러를 틀자.