2-6. 공기조화 설비에서 내부 순환 방식의 문제점과 그 대책에 대하여 설명하시오.

공기조화 설비에서 내부 순환 방식(Internal Circulation Method)은 외부의 신선한 공기(외기) 도입량을 최소화하고, 실내 공기의 상당 부분을 여과 및 온습도 조절 후 다시 실내로 공급하는 방식을 의미합니다. 이는 주로 에너지 절감을 목적으로 사용됩니다. 외부 공기를 실내 온습도에 맞게 조절하는 데 많은 에너지가 소요되므로, 이미 실내 조건과 유사한 재순환 공기를 활용하는 것이 에너지 효율 면에서는 유리합니다.

하지만 외기 도입이 부족한 내부 순환 방식은 다음과 같은 문제점을 야기할 수 있습니다.

문제점 (Problems)

1. 실내 오염물질의 축적:
   • 사람의 호흡으로 발생하는 이산화탄소(CO2), 체취(Bioeffluents).
   • 건축 자재, 가구, 청소 용품, 사무 기기 등에서 방출되는 휘발성 유기 화합물(VOCs).
   • 실내 활동으로 인한 미세먼지, 부유 먼지.
   • 환기가 부족할 경우 습도 상승으로 인한 곰팡이 및 세균 번식.
   • 바이러스, 세균 등 생물학적 오염물질의 실내 확산 가능성 증가 (특히 밀폐된 공간).
   • 불쾌한 냄새의 정체 및 누적. 외기 도입이 부족하면 이러한 실내 발생 오염물질이 희석되지 않고 실내에 계속 쌓이게 됩니다.
2. 실내 공기질(IAQ) 저하 및 불쾌감 유발:
   • CO2 농도 상승으로 인한 두통, 피로감, 집중력 저하, 졸음 유발.
   • VOCs 및 기타 유해가스로 인한 눈, 코, 목의 자극 및 호흡기 불편.
   • 먼지, 곰팡이 포자 등으로 인한 알레르기 반응 및 호흡기 질환 악화.
   • 전체적인 공기의 답답함과 불쾌한 냄새로 인한 쾌적성 저하.
3. 건강 문제 및 질병 확산 위험 증가:
   • 밀폐된 환경에서 재순환만 이루어지면 감기, 독감 등 공기 매개 감염 질환의 전파 위험이 높아집니다.
   • 오염물질에 장기간 노출될 경우 만성적인 건강 문제 발생 가능성 증가.
4. 습도 조절의 어려움:
   • 특히 난방기 사용 시 실내 습도가 지나치게 낮아져 건조해지거나, 사람이 많거나 조리 등으로 인해 습도가 지나치게 높아져 곰팡이 번식의 원인이 될 수 있습니다. 외기 도입은 실내 습도 조절에도 영향을 미칩니다.

대책 (Countermeasures)

내부 순환 방식의 문제점을 해결하기 위해서는 적절한 외기 도입과 함께 공기 정화 기능을 강화하는 등 종합적인 접근이 필요합니다.

1. 적정 외기 도입량 확보 및 증대:
   • 건물 용도, 재실 인원, 활동 종류 등을 고려하여 관련 법규(건축물의 설비기준 등) 및 기준(ASHRAE, KS 등)에서 정한 최소 외기 도입량을 반드시 확보해야 합니다.
   • 필요에 따라 외기 도입량을 늘려 실내 오염물질을 희석합니다.
   • 수요 반응형 환기(Demand Controlled Ventilation, DCV): CO2 센서 등 실내 오염도 센서를 설치하여 실내 공기질 변화에 따라 외기 도입량을 자동으로 조절함으로써 에너지 낭비를 줄이면서도 필요한 환기를 수행합니다.
2. 고성능 공기 정화 필터 적용:
   • HVAC 시스템의 필터 효율을 높여 재순환되는 공기 중의 미세먼지, 꽃가루, 곰팡이 포자, 세균 등을 효과적으로 제거합니다. MERV 등급이 높은 필터(예: MERV 13 이상 또는 HEPA 필터) 사용을 고려할 수 있습니다.
   • 가스상 오염물질 및 냄새 제거를 위해 활성탄 필터 등 흡착 필터를 추가로 설치합니다.
3. 공기 살균 및 오염물질 분해 기술 적용:
   • 자외선 살균(UVGI): 공조기 내부나 덕트 내부에 자외선 램프를 설치하여 통과하는 공기 중의 세균, 바이러스 등 생물학적 오염물질을 살균합니다.
   • 광촉매 산화(PCO) 등: VOCs 등 가스상 오염물질을 분해하는 고급 산화 기술 적용을 고려할 수 있으나, 부산물 발생 등에 대한 검토가 필요합니다.
4. 오염원 관리 및 제어:
   • 실내에서 발생하는 오염물질 자체를 줄이기 위한 노력을 병행합니다 (저방출 자재 사용, 금연, 발생원 환기 등).
5. 열회수 환기장치(ERV/HRV) 활용:
   • 외기 도입 시 배기되는 실내 공기의 열 또는 냉기를 신선한 외기에 전달하여 외기 조절에 필요한 에너지를 회수하는 장치입니다. 이를 통해 에너지 손실을 최소화하면서도 충분한 환기량을 확보할 수 있습니다.
6. 정기적인 유지보수 및 관리:
   • 필터를 정기적으로 교체하고, 공조기 내부(코일, 드레인 팬 등)를 청결하게 유지하여 곰팡이나 세균 번식을 방지합니다.
   • 덕트 청소를 통해 쌓인 먼지와 오염물질을 제거합니다.

결론적으로, 공기조화 설비에서 재순환 방식은 에너지 효율 면에서 장점이 있으나, 외기 도입 부족 시 실내 공기질 저하와 건강 문제를 야기할 수 있습니다. 따라서 필요한 외기 도입량을 반드시 확보하고, 고효율 필터 및 공기 정화 기술을 적용하며, 오염원을 관리하고 정기적인 시스템 유지보수를 수행하는 등 복합적인 대책을 통해 문제점을 해결하고 쾌적하고 건강한 실내 환경을 조성해야 합니다.