최근 지속되는 천연가스와 국제유가 인상이 이어짐에 따라 에너지가격 상승으로 인한 입주민 에너지비용 부담이 가중되고 있다. 이에 따라 정부는 공동주택 내 제로에너지건축물(ZEB) 고등급 취득을 위해 지역난방에 고효율시스템 도입을 적극 추진하고 있다.

국내에서는 지난 2016년 이후 세대 급탕유닛 단체표준과 한국지역난방공사 등의 열사용시설기준 개정을 통해 통합배관 적용을 지원해왔으며 실증을 통해 경제성을 확인한 LH(한국토지주택공사)는 2026년 신규 택지지구부터 통합배관 적용을 의무화했다. 이에 따라 통합배관 의무화 배경에 대해 알아봤다.

실증 통한 경제성 확인

▲ 경제성분석결과.

LH는 기존 난방·급탕을 각각 4개 배관으로 공급하는 ‘4-Pipe 방식’을 통합해 공급효율을 높이는 기술을 검토했다. AI를 활용해 공급배관을 통합하며 스마트 열복합기로 난방과 온수를 공급하는 고효율시스템 공급을 연구했다.

이를 위해 LH는 △아산탕정2 △화성능동 △성남복정1 등 3개 단지를 대상으로 경제성을 종합 검토한 결과 복도형보다 계단형 단지에서 통합배관의 효율이 높다고 판단해 시범보급 실증에 돌입했다. 적용한 기술은 공급배관과 기계실 열교환기 통합으로 경제성과 시스템 효율을 개선한 것으로 △스마트 열복합기 △통합열교환기 △압력독립형 밸브(PICV) 등 세 가지 핵심기술이 조합된 통합배관시스템이었다.

▲ AI기반 스마트 통합배관시스템.

기존 시스템은 전세대 일괄 열공급 가능, 간절기 난방공급 중단으로 입주민 불편이 컸지만 스마트열복합기는 AI를 통한 필요 열량 예측과 최적 유량제어로 열효율 개선 및 간절기 난방이 가능해 입주민 주거 편의성을 개선할 수 있다.

스마트 열복합기는 충분한 열원공급이 가능하도록 장비 용량 상향, 세대 및 부대시설용으로 용량을 세분화했으며 열복합기 전면 커버는 결로예방을 위한 단열조치와 온도설정 및 누수경보 시 확인 쉽도록 온도조절기는 다용도실 또는 주방 인근 발코니에 설치했다. 신속한 유지관리를 위해 열복합기는 공용시설로 관리했으며 판형열교환기 표준수선주기 및 제조사 의견을 참조해 수선주기는 15년으로 설정했다.

압력독립형밸브(PICV: Pressure Independent Control Valve)는 AI에 의한 미세 유량제어로 난방 불균형 해소 및 시스템효율 개선, 밸브 원격제어로 유지관리 능률 향상시키며 통합열교환기는 난방, 급탕에 각각 설치하던 열교환기를 하나로 줄여 경제성을 높이고 용접형 적용으로 연중 중단없는 온수공급을 통해 입주민 만족도를 향상시킬 수 있다.

▲ 통합배관 적용 3대 단지 현황.

시범단지 대상 설계방식에 따른 공사비 내역을 비교한 결과 통합배관단지에서 평균 7.7%의 공사비가 감소했으며 이는 호당 15만6,000원이 절감되는 수치다. 시범단지와 인근 단지의 난방, 급탕 실사용량을 비교한 결과, 시점별 편차는 있으나 통합배관에서 평균 6.9% 사용량 적은 것으로 확인됐다. 특히 ECO2분석에 따르면 통합배관 적용 단지에서 1차 에너지소요량 9% 절감, 에너지절약(연간 5만5,000원/호 절감) 및 ZEB등급 향상에 긍정적 영향이 기대됐다.

LH는 이러한 실증결과를 바탕으로 2016년 1월부터 신규 택지지구부터 통합배관시스템 설치를 의무화하기로 했다.

LH의 관계자는 “향후 정밀한 에너지 분석을 통한 통합배관 설계 최적화를 위해 한국에너지공단과 협업, 전용 ECO2 프로그램 개발을 추진하겠다”라며 “시스템 고도화를 위해 통합배관시스템에 각 세대 열사용 빅데이터를 AI가 실시간 분석, 기계실 장비운전 및 배관설계 최적화를 위한 AI기술을 결합해 ZEB 고등급 달성을 위한 연구과제를 추진하겠다”고 밝혔다.