공조설비의 온라인 유지관리 효과 분석 논문자료

공조설비의 온라인 유지관리 효과 분석
An Analysis on the Maintenance Effect of the 
HVAC System with On-line Management Method

HVAC 시스템의 유지보수 및 관리가 제대로 이루어지지 않으면 기대 수명이 단축되고, 효율 저하로 인해 운영 비용 및 에너지 소비가 증가하게 됩니다. 따라서 건물 시설을 효율적으로 유지 관리하는 방법을 개발하는 것이 중요하며, 이는 지구 환경과 제한된 자원을 보호하는 데 기여합니다. 본 연구에서는 장비 용량을 기준으로 HVAC 시스템의 유지보수 및 관리 비용에 대한 분석을 수행했습니다. 또한, 유지보수 및 관리 수행 여부에 따른 효과를 검증하기 위해 LCC(생애 주기 비용) 기반 분석을 진행했습니다. 연구 결과, 적절한 유지보수 및 관리를 수행한 경우가 그렇지 않은 경우보다 생애 주기 비용을 약 11% 절감할 수 있는 것으로 나타났습니다.

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연구 주제

 

1. 문제 정의

따라서 본 연구에서는 먼저 공조설비에 대한 각 기기별, 용량별 유지관리비용을 분석하고, 이를 바탕으로 단위 건물과 건물군관리시스템에 대한 정량적인 유지관리 효과 분석 및 정성적인 효과 분석을 수행하고자 한다.

그러나 본 연구에서는 좀 더 신뢰성 있는 분석을 위하여 다수의 건물에 대한 공조설비 유지관리 내역 분석을 토대로 유지관리비용을 산출하여 공조설비에 대한 LCC 분석에 적용하고자 한다.

2. 가설 설정

먼저 업무용 한 건물에 열원설비는 용량이 300 RT인터보냉동기 2대와 시간당 4톤 및 3톤 용량의 증기보일러가 각 1대씩 설치되어 있고, 반송설비로 정격출력 2.2 ㎾의 펌프가 8대 설치되어 있는 것으로 가정하였다.

 

연구 방법

 

1. 제안 방법

공조설비가 건축물의 전체 유지관리비용 중 가장 큰 부분을 차지하며, 본 연구에서는 냉동기와 보일러, 펌프에 한정하여 분석을 수행하였다.

앞 절의 해석모델 및 방법을 토대로 단일 건물에 대한 유지관리효과를 분석하였다.

공조설비에 대한 효과적인 유지관리 기법의 일환으로 건물군관리시스템를 도입할 수 있으며, 이에 대한 투자 경제성분석을 수행하였다.

본 연구에서는 먼저 공조설비에 대한 각 기기별, 용량별 유지관리비용을 분석하고, 이를 바탕으로 단위 건물과 건물군관리시스템에 대한 정량적인 유지관리 효과 분석 및 정성적인 효과 분석을 수행한 결과, 다음과 같은 결론을 도출하였다.

2. 대상 데이터

유지관리비용의 조사는 공조설비 유지관리 전문업체 2곳을 대상으로 수행하였으며, 총 30곳의 건물을 대상으로 열원기기별 용량변화에 따른 유지관리비용(오버홀 비용)을 분석하였다.

A업체의 자료는 2005년도 이후의 최신의 것을 사용하였으며, B업체의 자료는 2000년도 이전의 것으로 물가상승율 및 주택설비 수리지수를 반영하여 2007년도 가격으로 환산하여 반영하였다.

연간 운전비는 Hong과 Jung이 1998년부터 2003년까지의 국내 모 은행 본사 건물의 운영일지를 분석한 냉난방 운전 데이터를 사용하여 산출하였다.

 

연구 결과

 

1. 성능/효과

해석을 위해 선행연구에서 개발된 LCC 분석 프로그램(Visual Fortran 6.0)을 사용하였으며, 개발된 프로그램의 검증을 위해 미국 NIST에서 개발한 BLCC 프로 그램을 이용하여 동일한 조건에 대한 LCC 분석결과를 비교한 결과, 총 LCC 비용 등 모든 항목에 대해 3 % 이내의 오차를 보임으로써 개발한 분석 프로그램의 신뢰성을 선행연구에서 확인한 바 있다.

Table 2의 초기투자비용은 100개 건물을 대상으로 분석한 결과이며, 대상 건물수가 50곳, 30곳, 10곳으로 감소함에 따라 센터 구축비용은 기준대비 90 %, 80 %, 70 %로 감소하는 것으로 가정하였다.

예상되는 바와 같이 관리 대상 건물수가 증가함에 따라 투자회수기간은 감소하며, 50～100곳의 건물을 대상으로 건물군관리시스템을 도입할 경우 단순투자회수기간은 대상 건물에서의 유지관리 수준에 따라 1～6년 정도로 산출되었으며, 인력절감효과를 고려할 경우, 건물군관리시스템의 경제성은 더욱 증가할 것으로 판단된다.

공조설비에 대한 효과적인 유지관리를 위하여 건물군관리시스템을 도입할 경우 관리 대상건물수가 증가함에 따라 단순투자회수기간은 감소하며, 관리 대상 건물수가 50～100곳일 경우 단순투자회수기간은 대상 건물에서의 유지관리 수준에 따라 1～6년 정도로 산출되었으며, 인력절감효과를 고려할 경우, 건물군관리시스템의 경제성은 더욱 증가할 것으로 판단된다.

공조설비의 유지관리 방안을 세 가지 대안으로 설정하여 LCC 분석한 결과, 유지리를 수행하지 않은 경우에 대비하여 매년 유지관리를 수행할 경우 약 11%의 생애주기비용을 절감할 수 있다.

2. 후속 연구

경제 · 산업적 측면에서도 공공부문 설비의 유지관리업무 체계화 및 지표관리를 통한 설비유지관리에 소요되는 인력 및 비용의 대폭적인 절감을 통하여 생애주기비용(LCC) 차원에서 20% 이상의 비용절감효과가 기대되고, 건물분야 자원 · 에너지 이용효율 제고 및 자원 · 에너지 소비절약에 따른 환경오염 억제와 설비의 품질향상에 따른 주거환경의 개선이 기대된다.

공조설비에 대한 온라인 유지관리를 통하여 앞절의 경제적 효과 외에 해당 기술의 적용을 통하여 건축설비의 물리적 성능유지를 통한 효율향상이 가능하고 조기 고장예측, 진단 및 신속한 보수를 통한 설비의 내구성 향상이 기대되며, 유지관리 업무의 시스템화에 의한 저비용, 고효율의 설비시스템 운영과 설비의 원격 모니터링 및 통합관리를 통한 설비 유지관리 업무의 체계화 및 신뢰성 확보가 가능할 것으로 예상된다.

또한, 설비 및 시스템의 운전결과를 장치와 시스템의 설계 및 운전자료로 반영(피드백)함으로써 관련 분야의 기술발전을 유도할 수 있을 것으로 예상된다.

공조설비 중 열원기기에 대한 각 기기별, 용량별 유지관리비용을 분석하였으며, 이러한 자료는 유지관리 현황 파악 및 효과분석에 중요한 자료로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

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▼출처 및 바로가기 : 
https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=NPAP08387329

[논문]공조설비의 온라인 유지관리 효과 분석