공조설비 유지관리용 LCC 분석 패키지 개발 논문자료

공조설비 유지관리용 LCC 분석 패키지 개발
A Development of the LCC Analysis Program Package 
for Optimal Maintenance of HVAC Systems

건물 HVAC 시스템은 일반적으로 관리 및 유지 관리에 대한 관리자의 관심이나 능력에 따라 성능 및 내구성 품질이 매우 다릅니다. 이러한 시스템을 제대로 관리하지 못하면 결국 기대 수명이 단축되고 낮은 효율성으로 인해 운영 비용과 에너지 소비가 증가하게 됩니다. 따라서 지구 환경 문제와 에너지 위기에 적극적으로 대처하기 위해서는 다양한 건물 서비스 장비를 적절하게 유지하고 효율적으로 운영할 수 있는 도구의 개발이 필요합니다. 본 연구에서는 HVAC 시스템 구축의 경제적 성과 분석과 합리적인 유지보수 시간 및 방법 결정에 사용할 수 있는 LCC 기반 계산 프로그램 및 패키지를 개발했습니다.

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연구 주제

 

1. 문제 정의

이에 본 연구에서는 공조설비의 효율적 유지관리를 지원할 수 있는 LCC 분석 프로그램 및 이를 일반 관리자가 쉽게 사용할 수 있게 해주는 범용 패키지를 개발하고자 한다.

즉 온라인으로 제공되는 설비의 성능 및 비용정보, 운전정보, 금용정보 등을 분석하여 설비의 LCC를 계산하고, 대안별 비교분석을 통해 설비의 최적 유지관리방안을 도출할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.

본 연구에서 개발한 LCC 분석 패키지는 유지관리 수행 여부나 유지관리 수준, 그에 따른 설비의 성능 저하 및 운전비 변화 등을 고려할 수 있는 분석 방법' 을 적용하였고 현장의 실측 데이터를 이용해서 설비의 연간 LCC, 유지관리 효과 및 최적 경제수명, 최적 대안의 선정 등을 분석할 수 있는 프로그램이다.

공조설비의 유지관리를 위한 의사결정에 이용할 도구를 제공하기 위해 LCC 분석을 기반으로 하는 경제성 분석 알고리즘을 개발하였고, 기기의 효과적인 유지관리를 지원하는 공조 설비 유지관리용 프로그램과 설비 관리자가 쉽게 사용할 수 있는 범용 패키지를 개발하였다.

 

연구 방법

 

1. 제안 방법

냉동기의 경우 COP에 대한 성능모델링을 수행하여 시간 경과에 따른 냉동기의 COP 변화를 예측하여 최적의 유지관리를 위한 정보를 제공한다.

공기조화설비가 건축물의 전체 유지관리비용 중 가장 큰 부분을 차지하며, 본 연구에서는 냉동기와 보일러에 한정하여 분석을 수행하였다.

2. 데이터처리

LCC 계산 프로그램을 작성하기 위한 언어로는 Visual Fortran 6.0을 사용하였으며 개발 프로그램을 LCC 분석 패키지와 연동하였다.

개발된 LCC 분석 패키지의 신뢰성 검토를 위해서 미국 NIST(National Institute of Standards and Technology)에서 개발한 BLCC(Building Life Cycle Cost) 프로그램을 이용하여 계산결과를 비교하였다.

3. 이론/모형

기기의 사용연수에 따른 성능 열화 특성에 따른 성능예측은 Kim 등1)의 논문에서 제안한 경년변화 예측 방법을 이용하여 계산하였다.

 

연구 결과

 

1. 성능/효과

계산결과를 보면, 일정 기간 간격으로 유지관리를 수행한 결과 연간 LCC가 최소가 되는 시기인 최적경제수명이 약 23년 이상으로 증가하는 것으로 계산되었지만 냉동기의 마모, 부식과 같은 성능 열화의 진행과 신기술 개발에 따른 냉동기 성능의 지속적 향상 및 고가인 냉동기의 초기 설치비 등을 고려하면 정기적 유지관리를 통해 최소 LCC를 유지하면서 사용연수 20-25 년 사이에서 냉동기의 교체시기를 결정하는 것이 경제적일 것으로 판단된다.

본 연구의 LCC 분석 패키지는 실측 운전 데이터를 활용하여 연간 LCC 및 최적경제수명의 도출이 가능하여, 획일적인 설비의 내구년수가 아닌 설비의 운전환경 및 유지관리수준에 따라 변하는 최적의 설비 교체시기를 판단할 수 있는 정보를 제공할 수 있다.

본 연구의 LCC 분석 패키지의 분석결과를 BLCC 프로그램의 결과와 비교한 결과 모든 비용 측면에서 5% 이내의 오차로 일치하는 것을 확인하였고, 개발된 LCC 분석 패키지는 공조설비의 효율적인 유지관리를 위한 정보 제공에 유용하게 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

2. 후속 연구

시스템 구축에 관련된 정보로 설비의 기본 사양과 초기투자비에 대한 내용으로 사용자가 입력하여야 하고 향후 국가적 차원의 통계 분석에도 활용될 수 있다.

따라서 개발된 LCC 분석 패키지는 기기별 LCC 분석을 수행하는데 유용하게 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

또한, 교체에 따른 각종 기기의 개보수 작업이 발생할 경우 주변 환경변화에 따라 동일한 작동방식의 신제품이나 다룐 작동방식의 기기로 교체하는 방안도 고려할 수 있을 것이다.

LCC 분석 패키지는 실측 운전 데이터를 바탕으로 최적경제수명 도출이 가능하여 획일적인 설비의 내구년수가 아닌 설비의 운전환경 및 유지과리수준에 따라 변하는 최적 교체시기를 판단할 수 있는 정보를 제공할 수 있을 것이다.

따라서 현장에서 운영되고 있는 각 설비에 대한 정확하고 체계적인 운전데이터가 축적되어 데이터베이스화 된다면 좀 더 정확한 설비의 성능모델링이 가능하고 신뢰성 있는 분석결과의 도출이 가능할 것을 사료된다.

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▼출처 및 바로가기 : 
https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=JAKO200931559901409

[논문]공조설비 유지관리용 LCC 분석 패키지 개발