4-5. 기계설비 기술기준(2021년 6월 7일 제정) [별표3] 『환기설비의 설계 및 시공 기준』에서다음 사항을 설명하시오.1) 공동주택 설계기준2) 일반건축물 설계기준3) 환기설비 시공방법

1) 공동주택 설계기준

공동주택 환기설비 설계기준은 거주자의 건강 보호 및 쾌적한 실내 환경 유지를 목표로 하며, 에너지 절약을 고려하여 설계되어야 합니다. 

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(1) 필요 환기량:

• 최소 환기량 기준: 자연환기설비 또는 기계환기설비(제1종, 제2종, 제3종)를 설치하여 시간당 0.5회 이상의 환기가 이루어지도록 설계해야 합니다. 이는 실내 공기질 유지 및 오염물질 제거를 위한 최소 기준입니다.
• 실별 환기량: 거실, 침실, 주방, 욕실 등 각 실의 용도 및 면적에 따라 적절한 환기량을 확보해야 합니다. 특히 오염 발생 가능성이 높은 주방 및 욕실은 국소 배기 설비 설치를 고려해야 합니다.
• 외기 도입량: 쾌적한 실내 환경 유지를 위해 필요한 최소 외기 도입량을 확보해야 하며, 냉난방 부하 증가를 최소화하는 범위 내에서 설정해야 합니다.

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(2) 환기 방식:

• 자연환기설비: 개별 세대 또는 공용 공간에 자연환기를 위한 창문, 통기구 등을 설치할 수 있습니다. 자연환기 설비만으로는 필요 환기량 확보가 어려울 수 있으므로 기계환기설비와 병행하여 설치하는 것이 일반적입니다.
• 기계환기설비:
• 제1종 기계환기 (급기·배기) : 급기와 배기를 모두 팬을 이용하여 강제적으로 실시하는 방식입니다. 환기량 조절이 용이하고, 실내 공기질 관리에 효과적입니다. 전열교환 환기장치 등을 적용하여 에너지 절약을 도모할 수 있습니다.
• 제2종 기계환기 (급기·자연배기) : 급기는 팬으로 강제 급기하고, 배기는 자연 배기하는 방식입니다. 급기량이 배기량보다 많아 실내를 양압으로 유지하는 데 유리합니다. 오염물질 확산 방지 및 특정 공간의 청정 유지에 효과적입니다.
• 제3종 기계환기 (자연급기·배기) : 급기는 자연 급기하고, 배기는 팬으로 강제 배기하는 방식입니다. 배기량이 급기량보다 많아 실내를 부압으로 유지하는 데 유리합니다. 주방, 욕실 등 오염 발생 공간의 오염 물질 배출에 효과적입니다.
• 하이브리드 환기: 자연환기와 기계환기를 조합하여 쾌적성과 에너지 효율을 동시에 확보하는 방식입니다. 필요 환기량, 에너지 절약 목표, 건축 구조 등을 고려하여 최적의 하이브리드 환기 시스템을 설계해야 합니다.

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(3) 에너지 절약 설계:

• 전열교환 환기장치 적용 검토: 냉난방 에너지 손실을 줄이기 위해 전열교환 환기장치 (ERV) 또는 현열교환 환기장치 (HRV) 적용을 적극적으로 검토해야 합니다. 전열교환 효율이 높은 제품을 선정하고, 설치 위치 및 덕트 설계 최적화를 통해 성능을 극대화해야 합니다.
• 고효율 팬 및 저압력 손실 덕트 시스템: 에너지 소비량을 줄이기 위해 고효율 팬을 선정하고, 덕트 시스템의 압력 손실을 최소화하는 설계를 적용해야 합니다. 덕트 경로 최적화, 덕트 자재 선정, 덕트 시공 품질 관리 등을 통해 압력 손실을 줄일 수 있습니다.
• 제어 시스템 적용 검토: 실내 CO2 농도, 온도, 습도 등을 감지하여 환기량을 자동 제어하는 시스템 적용을 검토하여 불필요한 에너지 소비를 줄여야 합니다. 재실 감지 센서, 스케줄 제어, 외기 연동 제어 등 다양한 제어 방식을 적용할 수 있습니다.

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(4) 실내 공기질 확보:

• 필터 설치: 외기 도입구 및 급기 덕트에 필터를 설치하여 외부 오염 물질의 실내 유입을 최소화해야 합니다. 필터 성능은 실내 공기질 기준 및 외부 공기 오염도를 고려하여 적절한 등급의 필터를 선정해야 합니다.
• 환기 덕트 설계 및 시공: 환기 덕트는 청결하게 유지 관리될 수 있도록 설계 및 시공해야 합니다. 덕트 내부 청소 용이성 확보, 덕트 재질 선정, 덕트 이음매 기밀 시공 등을 통해 덕트 오염을 방지해야 합니다.
• 오염원 격리 및 배출: 주방, 욕실 등 오염 발생 공간은 국소 배기 설비를 설치하여 오염 물질을 실내 전체로 확산되지 않도록 격리 및 배출해야 합니다.

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(5) 소음 및 진동 저감:

• 저소음형 환기 장비 선정: 팬, 전열교환기 등 환기 장비는 저소음형 제품을 선정하여 실내 소음 발생을 최소화해야 합니다. 장비 선정 시 소음 기준을 확인하고, 설치 위치 및 방진 대책을 고려해야 합니다.
• 덕트 및 장비 방진 시공: 덕트 및 환기 장비 설치 시 방진재, 방진 스프링, 방진 행거 등을 사용하여 진동 전달을 차단하고, 소음 발생을 저감해야 합니다. 덕트 연결 부위 유연 이음매 적용, 덕트 지지 방식 개선 등을 통해 진동 전달을 줄일 수 있습니다.
• 소음기 설치 검토: 필요에 따라 덕트 중간에 소음기를 설치하여 덕트 내부 소음을 감쇠시켜 실내로 전달되는 소음을 줄일 수 있습니다. 소음기 종류 및 성능은 소음 발생 특성 및 요구되는 소음 저감 수준을 고려하여 선정해야 합니다.

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2) 일반건축물 설계기준

일반건축물(업무시설, 상업시설, 교육시설 등 공동주택 외 건축물) 환기설비 설계기준은 건축물의 용도, 규모, 거실의 종류 및 사용시간 등을 고려하여 더욱 다양하고 세분화된 기준을 적용해야 합니다. 2021년 6월 7일 제정된 기계설비 기술기준 [별표3]에서는 다음과 같은 주요 설계기준을 제시하고 있습니다.

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(1) 필요 환기량:

• 외기 도입 기준: 거실의 용도별 재실 인원 밀도 및 활동량 등을 고려하여 [별표3]에서 제시하는 외기 도입량 기준을 만족하도록 설계해야 합니다. 사무실, 회의실, 강의실, 식당, 판매시설 등 각 용도별 최소 외기 도입량 기준이 다르게 적용됩니다.
• CO2 농도 관리: 쾌적한 실내 공기질 유지를 위해 실내 CO2 농도를 일정 수준 이하로 관리해야 합니다. 일반적인 사무실, 학교 등에서는 CO2 농도 1,000ppm 이하를 기준으로 설계하며, 필요에 따라 더 엄격한 기준을 적용할 수 있습니다. CO2 센서 기반의 환기량 제어 시스템 적용을 고려해야 합니다.
• 실별 환기량: 각 실의 용도, 면적, 오염 발생 특성 등을 고려하여 적절한 환기량을 확보해야 합니다. 특히 흡연실, 화장실, 주방, 실험실 등 오염 발생 공간은 국소 배기 설비 설치 및 독립적인 환기 시스템 구축을 고려해야 합니다.

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(2) 환기 방식:

• 전반 환기 (전체 환기): 건물 전체 또는 구역별로 균일한 환기를 제공하는 방식입니다. 주로 공기조화기와 덕트 시스템을 이용하여 급기 및 배기를 수행하며, 에너지 절약을 위해 전열교환 환기장치와 연동하여 설계하는 경우가 많습니다.
• 국소 환기 (부분 환기): 특정 공간 (흡연실, 화장실, 주방, 실험실 등) 에 집중적인 환기를 제공하는 방식입니다. 오염 발생 공간의 오염 물질을 효과적으로 제거하고, 에너지 효율을 높일 수 있습니다. 국소 배기 후드는 오염원 발생 지점에 설치하여 오염 물질 확산을 최소화해야 합니다.
• 혼합 환기: 전반 환기와 국소 환기를 조합하여 건물 전체의 쾌적성과 에너지 효율을 동시에 확보하는 방식입니다. 건물 용도 및 공간 특성을 고려하여 최적의 혼합 환기 시스템을 설계해야 합니다.

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(3) 에너지 절약 설계:

• 변풍량 (VAV) 시스템 적용 검토: 부분 부하 운전 시 에너지 절감을 위해 변풍량 (VAV) 시스템 적용을 적극적으로 검토해야 합니다. 재실 인원 변화, 부하 변동 등에 따라 풍량을 자동 제어하여 에너지 소비를 최소화할 수 있습니다.
• 외기 냉방 활용: 중간기 및 겨울철 외기 온도가 낮을 때 외기를 활용하여 냉방 부하를 줄이는 외기 냉방 시스템 적용을 검토해야 합니다. 엔탈피 제어, 습도 제어 등을 통해 쾌적성을 유지하면서 에너지 절감 효과를 극대화해야 합니다.
• 열회수 시스템 최적화: 전열교환 환기장치, 폐열 회수 시스템 등 열회수 시스템의 효율을 극대화하기 위해 운전 방식 최적화, 유지보수 관리 강화 등을 고려해야 합니다. 바이패스 운전, 자동 제상 운전 등 다양한 운전 모드를 활용하여 에너지 효율을 높일 수 있습니다.
• 자연 에너지 활용: 자연 환기, 태양열 이용 환기 등 자연 에너지를 활용하는 환기 시스템 적용을 적극적으로 검토해야 합니다. 건물 형태, 배치, 기상 조건 등을 고려하여 자연 에너지 활용 가능성을 평가하고, 시스템 설계에 반영해야 합니다.

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(4) 실내 공기질 확보:

• 고성능 필터 시스템: 외부 공기 오염도가 높은 지역 또는 실내 공기질 관리가 중요한 건물 (병원, 연구소 등) 에는 고성능 필터 시스템 (HEPA 필터, ULPA 필터 등) 적용을 검토해야 합니다. 필터 교체 주기 및 유지보수 관리 계획도 함께 수립해야 합니다.
• 공기 청정 설비 설치 검토: 실내 공기질 개선을 위해 공기 청정기, 광촉매 공기 청정 시스템, 플라즈마 공기 청정 시스템 등 공기 청정 설비 설치를 검토할 수 있습니다. 설비 종류 및 용량은 실내 오염 물질 종류 및 농도, 요구되는 청정 수준 등을 고려하여 선정해야 합니다.
• 급·배기구 위치 선정: 급기구는 오염되지 않은 청정한 공기를 유입할 수 있도록 위치를 선정하고, 배기구는 오염된 공기를 효과적으로 배출할 수 있도록 위치를 선정해야 합니다. 급기구와 배기구는 가능한 멀리 이격시켜 배기된 공기가 다시 급기되지 않도록 주의해야 합니다.
• 공기 확산 방식 고려: 혼합형, 층류형, 치환형 등 실의 용도 및 활동 특성에 적합한 공기 확산 방식을 적용하여 실내 전체에 균일하고 효과적인 환기가 이루어지도록 설계해야 합니다.

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(5) 소음 및 진동 저감:

• 저진동·저소음 운전 설계: 환기 장비 선정 시 저진동, 저소음 운전 성능을 우선적으로 고려하고, 운전 조건 최적화, 방진 장치 설치 등을 통해 소음 및 진동 발생을 최소화해야 합니다.
• 덕트 소음 방지 대책: 덕트 내부 소음 발생 저감을 위해 덕트 내부 마감 처리, 덕트 경로 최적화, 덕트 분기 방식 개선 등을 고려해야 합니다. 덕트 외부 방음 처리, 소음기 설치 등을 통해 덕트 외피를 통한 소음 전달을 줄일 수 있습니다.
• 기기실 방음 설계: 환기 기기를 설치하는 기계실은 방음 구조로 설계하고, 방진 설비 설치, 흡음재 부착 등을 통해 기기실 외부로 소음이 전달되는 것을 최소화해야 합니다. 기계실 위치 선정 시 소음 영향을 최소화할 수 있는 장소를 고려해야 합니다.

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3) 환기설비 시공방법

환기설비 시공은 설계 도면 및 시방서에 따라 정확하고 꼼꼼하게 이루어져야 하며, 시공 과정에서의 품질 관리가 중요합니다. 2021년 6월 7일 제정된 기계설비 기술기준 [별표3] 및 일반적인 건축 설비 시공 기준에 따른 주요 시공 방법은 다음과 같습니다.

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(1) 덕트 시공:

• 덕트 제작: 설계 도면에 따라 덕트 재질, 규격, 형태 등을 확인하고, 덕트를 정확하게 제작합니다. 덕트 절단, 절곡, 접합 등 제작 과정에서 오차를 최소화하고, 덕트 내부 청결 유지에 유의해야 합니다.
• 덕트 이음매 시공: 덕트 이음매는 설계 기준 및 시공 상세도에 따라 선정된 방식 (플랜지 이음, 슬립 조인트 이음, 밴드 및 클램프 이음 등) 으로 기밀하게 시공해야 합니다. 이음매 부위 실런트 코킹, 가스켓 삽입, 테이프 밀봉 등을 통해 공기 누설을 방지해야 합니다.
• 덕트 지지 및 고정: 덕트 하중, 풍압, 진동 등을 고려하여 덕트 지지 철물 (행거, 앵글, 찬넬 등) 을 적절한 간격으로 설치하고, 덕트를 견고하게 지지 및 고정해야 합니다. 덕트 처짐, 휨, 진동 발생을 방지하고, 안전성을 확보해야 합니다.
• 덕트 관통부 처리: 덕트가 벽, 바닥, 슬래브 등을 관통하는 부위는 내화 구조 기준에 따라 방화 구획 처리하고, 틈새는 내화 충진재로 밀실하게 메워 화재 확산 방지 및 기밀성을 확보해야 합니다. 슬리브 설치, 방화 댐퍼 설치 등을 통해 화재 안전성을 확보해야 합니다.
• 덕트 보온 및 마감: 덕트 표면 결로 방지 및 냉난방 에너지 절약을 위해 덕트 보온 시공을 실시합니다. 보온재 종류, 두께, 시공 방법은 설계 기준 및 에너지 절약 기준을 만족하도록 선정하고 시공해야 합니다. 필요에 따라 덕트 외부를 마감재로 마감하여 미관을 개선할 수 있습니다.
• 덕트 청소 및 기밀 시험: 덕트 시공 완료 후 덕트 내부 오염 물질 제거를 위해 청소 작업을 실시하고, 덕트 시스템 전체 또는 구간별 기밀 시험 (누설 시험) 을 실시하여 설계 기준 만족 여부를 확인해야 합니다. 기밀 시험 방법 및 기준은 관련 기준을 따릅니다.

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(2) 환기 장비 설치:

• 장비 반입 및 설치 위치 선정: 환기 장비 (팬, 전열교환기, 공기조화기 등) 를 반입하여 설계 도면에 명시된 위치에 정확하게 설치합니다. 장비 설치 공간 확보, 장비 반입 동선 확보, 유지보수 공간 확보 등을 고려하여 설치 위치를 선정해야 합니다.
• 장비 기초 및 방진 시공: 환기 장비는 자체 하중 및 운전 진동을 고려하여 견고한 기초 위에 설치하고, 방진 패드, 방진 스프링, 방진 마운트 등을 사용하여 진동 전달을 최소화해야 합니다. 기초 및 방진 시공은 장비 수명 연장 및 소음 저감에 중요한 역할을 합니다.
• 장비 배관 및 덕트 연결: 환기 장비와 연결되는 배관 및 덕트는 정확한 위치에 접속하고, 플랜지, 닛플, 소켓, 플렉시블 커넥터 등을 사용하여 기밀하고 견고하게 연결해야 합니다. 배관 연결 부위 누수 방지, 덕트 연결 부위 공기 누설 방지에 유의해야 합니다.
• 장비 전기 배선 및 제어 시스템 연결: 환기 장비의 전기 배선은 전기 설비 기준에 따라 안전하게 시공하고, 접지 작업을 철저히 해야 합니다. 제어 시스템 (온도 센서, 습도 센서, CO2 센서, 댐퍼 구동기 등) 과 연결하여 자동 제어 기능을 구현합니다.
• 장비 시운전 및 성능 시험: 환기 장비 설치 완료 후 개별 시운전 및 시스템 연동 시운전을 실시하여 정상 작동 여부를 확인하고, 풍량, 압력, 온도 등 성능 시험을 실시하여 설계 성능 만족 여부를 검증해야 합니다. 시운전 및 성능 시험 결과는 기록으로 남겨 유지보수 자료로 활용합니다.

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(3) 공기 흡입구 및 배출구 설치:

• 흡입구 및 배출구 위치 선정: 흡입구는 오염되지 않은 청정한 공기를 흡입할 수 있도록 건물 외벽, 옥상 등 적절한 위치에 설치하고, 배출구는 오염된 공기를 건물 외부로 효과적으로 배출할 수 있도록 풍향, 주변 건물 등을 고려하여 위치를 선정해야 합니다. 급기구와 배기구는 재순환 방지를 위해 충분히 이격시켜야 합니다.
• 흡입구 및 배출구 제작 및 설치: 흡입구 및 배출구는 방수, 방풍, 방충 기능을 갖도록 제작하고, 외부 환경에 노출되는 것을 고려하여 내후성이 우수한 재료를 사용해야 합니다. 설치 시에는 건물 외벽 마감과 조화되도록 디자인을 고려하고, 안전하게 고정해야 합니다.
• 흡입구 보호망 및 필터 설치: 흡입구에는 낙엽, 먼지, 벌레 등 이물질 유입 방지를 위한 보호망을 설치하고, 필요에 따라 프리필터 등을 추가적으로 설치하여 유지보수 관리 효율성을 높일 수 있습니다.

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(4) 자동 제어 시스템 시공:

• 제어 배선 시공: 온도 센서, 습도 센서, CO2 센서, 댐퍼 구동기, 밸브 구동기 등 제어 기기의 배선은 전기 설비 기준에 따라 안전하게 시공하고, 배선 식별 표시를 명확하게 해야 합니다.
• 제어 판넬 설치: 제어 신호 처리 및 제어 로직 구현을 위한 제어 판넬을 설치하고, 내부 배선 작업, 기기 접속 작업을 정확하게 수행합니다. 제어 판넬은 유지보수 점검이 용이한 위치에 설치하고, 방진 및 방습 대책을 고려해야 합니다.
• 프로그래밍 및 시운전: 설계된 제어 로직에 따라 제어 시스템을 프로그래밍하고, 시운전을 통해 자동 제어 기능의 정상 작동 여부, 센서 값 정확도, 제어 응답 속도 등을 검증하고, 필요에 따라 파라미터 튜닝 작업을 수행합니다.

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(5) 품질 관리 및 검토:

• 시공 단계별 검사: 자재 검수, 덕트 시공 검사, 장비 설치 검사, 배관 및 덕트 연결 검사, 전기 배선 검사, 제어 시스템 시공 검사 등 시공 단계별 검사를 실시하고, 검사 체크리스트를 작성하여 시공 품질을 관리합니다.
• 기밀 시험 및 성능 시험: 덕트 기밀 시험, 배관 수압 시험, 환기 장비 성능 시험, 자동 제어 시스템 작동 시험 등 필요한 시험을 실시하고, 시험 성적서를 작성하여 시공 품질을 객관적으로 검증합니다.
• 시운전 및 TAB (Testing, Adjusting, Balancing): 환기 설비 시스템 전체 시운전을 실시하고, TAB (풍량 조정, 유량 조정, 균형 조정) 작업을 수행하여 설계 성능 만족 여부를 최종적으로 확인합니다. TAB 보고서를 작성하여 시운전 및 조정 결과를 기록합니다.
• 준공 검사 및 인수인계: 시공 완료 후 발주처, 감리자 등과 함께 준공 검사를 실시하고, 시공 품질 및 안전성을 최종적으로 확인합니다. 준공 도서 (준공 도면, 시운전 보고서, 시험 성적서, 유지보수 매뉴얼 등) 를 작성하여 발주처에 인수인계합니다.

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환기설비 시공은 건축물의 실내 환경 쾌적성 및 에너지 효율에 직접적인 영향을 미치는 중요한 공정입니다. 설계 기준 및 시공 기준을 철저히 준수하고, 품질 관리를 강화하여 고품질의 환기 설비 시스템을 구축해야 합니다.