그린 리모델링을 통해 에너지 성능을 개선하기 위해서는 적절한 패시브(Passive) 요소의 계획과 더불어 적절한 액티브(Active) 요소의 선정 및 사용이 필요하다. 패시브 요소란 운용하는 데에 추가적으로 에너지와 비용이 필요하지 않은 요소를 이야기하며, 고효율 단열재와 창호 등이 포함된다. 액티브 요소를 운용하기 위해서는 에너지와 비용이 소요되는데, 때문에 액티브 요소를 설치하는 데에 필요한 초기비용과 운용비용을 계산하여 경제적으로 타당한지를 먼저 파악한 후 요소를 선정하는 과정이 필요하다.

그린리모델링, 사진 출처 : 국토부

  액티브 요소에는 자연환경의 에너지를 건물에서 사용할 수 있는 에너지로 전환하는 태양열 및 태양광 발전 시스템, 풍력발전기, 지열발전기와 소모하는 에너지를 최소화하는 고효율 전등, 고효율 보일러 등이 포함된다. 본 기사에서는 그 중에서도 냉난방 효율을 극대화하는 열교환기(Heat Exchanger)를 보다 상세히 다루려고 한다.

열교환기, 사진 출처 : Korea Image System

  열(Heat)은 에너지가 전달되는 방법 중 하나로, 열은 온도 차이에 따라 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 전도?대류?복사의 세가지 방식으로 전달된다. 전도는 분자의 내부 운동 상태가 정적인 고체에서 가장 주된 열전달 방식이며, 대류는 기체?액체에서 가장 주된 열전달 방식이다. 복사는 매질이 없는 상태에서도 이루어질 수 있는 열전달 방식이다. 따라서 다음 세 가지 방식을 이용하여 온도가 다른 물질에서 열을 전달할 수 있다.

  열교환기는 온도가 다른 두 유체를 접근시켜 전도?대류?복사의 방식으로 열을 1교환시키는 장치를 말한다. 여름철 차가운 물이 흐르는 계곡에 뜨거워진 음료수 병을 담근 후 시간이 지나 꺼내면 시원해지는 것과 같은 원리로 설명할 수 있다. 열교환기는 증발기, 응축기, 온수가열기 등 냉난방에 사용되는 여러 설비시설에 이용되어왔다.

계곡물에 담근 음료수, 사진 출처 : AITRICS

  기후가 다소 극심한 지역에서는 냉?난방 설정온도(set point)에 맞춰진 실내의 공기와 외부의 공기 사이의 온도차이가 커지게 된다. 사용자가 쾌적한 환경을 누리기 위해서는 환기를 통해 신선한 외부의 공기를 유입해야 하는데, 창문을 통한 기존의 환기방식을 통해서는 많은 열에너지가 소모된다. 전열교환기는 외부로 방출되는 실내의 냉?난방된 공기와 유입되는 공기 사이에 열을 교환시켜 환기 과정에서 발생하는 냉난방 효율의 저하를 방지한다. 앞서 언급했던 것처럼 두 공기 사이의 온도차에 의해 온도가 높은 공기에서 낮은 공기로 열이 이동하게 되는 것이다. 따라서 추운 겨울에는 가열된 내부의 공기가 새롭게 들어오는 신선한 공기를 따뜻하게 데워주고 바깥으로 방출되고, 더운 여름에는 시원해진 내부의 공기가 새롭게 들어오는 신선한 공기를 차갑게 식혀주고 바깥으로 방출한다. 따라서 새롭게 유입된 공기를 냉?난방하는 데에 쓰이는 에너지를 절약할 수 있다.

전열교환기, 사진 출처 : 경동나비엔

  최근에는 건물 내부의 습도를 조절하는 기능도 더해진 열교환기가 시장에 등장했다. 그린 리모델링 기술이 나날이 발전하는 요즘, 지구를 위해서, 그리고 각자의 관리비 절약을 위해서 열교환기를 선택해보는 것은 어떨까.