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[ Research Article ]
The International Journal of The Korea Institute of Ecological Architecture and Environment - Vol. 20, No. 4, pp.77-82
Abbreviation: J. Korea Inst. Ecol. Archit. And Environ.
ISSN: 2288-968X (Print) 2288-9698 (Online)
Print publication date 31 Aug 2020
Received 01 Jul 2020 Revised 23 Jul 2020 Accepted 27 Jul 2020
DOI: https://doi.org/10.12813/kieae.2020.20.4.077

열회수 환기장치의 필터성능에 따른 팬동력 변화 및 초미세먼지 제거효과 실험 연구 : 열회수 환기장치의 내기순환모드를 중심으로
조경주* ; 조동우** ; 김태연***

Experimental Study on the Fan Power Changes and Ultra-fine Dust Removals depending on Different Filters of Heat Recovery Ventilation Systems : Focused on the Circulation Mode of Heat Recovery Ventilation System
Kyungjoo Cho* ; Dongwoo Cho** ; Taeyeon Kim***
*Main author, Research Specialist, Department of Living and Built Environment Research, Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology & Department of Architectural Engineering, Yonsei Univ., Seoul, Korea (kyungjoocho@kict.re.kr)
**Corresponding author, Senior Research Fellow, Department of Living and Built Environment Research, Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (dwcho@kict.re.kr)
***Coauthor, Professor, Department of Architectural Engineering, Yonsei Univ., Seoul, Korea (tkim@yonsei.ac.kr)

ⓒ 2020 KIEAE Journal
Funding Information ▼

Abstract
Purpose:

Heat Recovery Ventilators(HRV) consist of heat exchangers, supply fans, exhausted fans, dampers, and filters. In the case of filters, while pre-filters were used generally in the past, for now the opinion that ‘HEPA filters are needed’ is dominant because of ultra fine dust elimination in Korea. However, there is little research on how big is the difference in HRV performances between pre-filters and HEPA filters in apartment housing. In fact, if the HEPA filters are installed in existing HRV, it can cause increase in fan powers, decrease in air flow rates, and indoor air quality deterioration. For this reason, experimental research on energy consumption and ultra fine dust reduction with the application of different filters in the HRVs were analysed based on field experiments in the commonest type of apartment housing in Korea.

Method:

The 84㎡ type apartment unit was selected for the filed experiments. Using a medium filter and HEPA filter, the changes in fan power and ultra-fine dust reduction effects were analyzed.

Result:

In the experiment condition, assuming the time for pre-filter to remove PM2.5 dusts is 1, the medium filter spent 0.65~0.84 time and the HEPA filter took 0.46~0.54 time of the pre-filter’s. In addition, in terms of fan power consumptions, the medium filter spent 3~5% higher fan power than the pre-filter’s fan power with the HEPA filter consuming 8~16% higher fan power.


Keywords: Heat recovery ventilation system, Supply filter, Particulate matter
키워드: 열회수환기장치, 급기필터, 초미세먼지

1. 서론

직경 2.5μm 이하의 초미세먼지는 직경 10μm 이하인 일반 미세먼지보다 건강에 더 해로운 것으로 알려져 있어 초미세먼지로 인한 공기질의 악화는 최근 대한민국에서 사회문제로 대두되고 있다[1]. 현재까지는 실내 공기질을 개선하기 위한 해결책으로 공기청정기를 제시하는 경우가 일반적이었다. 하지만, 공기청정기는 내부의 공기를 정화하는 기능을 가지고 있을 뿐 실내외 공기를 교환하는 환기 기능은 없기 때문에 환기를 위해 창문을 열어야하는 등 별도의 해결책이 필요하다. 또한, 이 과정에서 조화된 실내 공기가 외기와 교환되기 때문에 이 외기를 다시 쾌적 조건으로 맞추기 위해 에너지를 소모해야하는 문제가 발생한다. 열회수 환기장치는 이 에너지 소모를 최소화하기 위한 장치로 급배기의 열교환을 유도한다. 2006년 이후 국내에서는 100세대 이상 공동주택에 환기설비 적용이 의무화되어 열회수 환기장치의 보급이 높아지기 시작했기 때문에[2] 이 장치를 이용하여 실내 공기질을 개선하려는 연구도 최근 다각적으로 진행되고 있다.

이 열회수 환기장치는 공기를 위한 통로인 덕트와 공기의 급배기를 위한 디퓨저 그리고 열교환을 위한 환기유닛으로 구성된다. 이 환기유닛은 다시 팬, 열교환 소자, 댐퍼, 급기필터 등으로 구성되는데 이 중 필터가 오염된 외부공기를 청정하게 할 수 있는 부분이다. 필터의 종류는 프리부터 헤파까지 다양하나 가정용 환기유닛에는 주로 프리필터를 설치해왔다[3]. 최근 초미세먼지로 인한 실내공기 오염이 이슈가 되며 가정용 열회수 환기장치에도 헤파 수준의 필터를 설치하는 경우가 많아졌다[4]. 하지만 현재 열회수 환기장치의 성능을 규정하는 KS B 6879에는 필터의 장착기준 등에 대한 언급이 부재하여 어떤 필터를 설치한 상태로 성능시험을 수행하여도 무방하다[5]. 헤파필터는 보통 클린룸과 같이 극도의 청정 환경이 필요한 공간의 초미세먼지 제거를 위해 적용되어온 필터이다. 따라서 고성능 필터의 장착을 고려하지 않은 장치에 설치될 경우 그 압력손실이 증가하여 정격풍량이 감소하고 급배기 풍량비가 달라질 수 있다. 또한 풍량 확보를 위해 필연적으로 팬동력이 증가하게 되며 이 풍량을 맞추기 위해 급기팬의 RPM을 상승시킬 경우 팬소음 역시 문제가 될 수 있다[3]. 즉, KS 성능 인증을 받은 열회수 환기장치의 경우라도 헤파 필터를 장착하게 되면 KS에서 요구하는 성능을 발휘하지 못할 가능성이 있다.

열회수 환기장치와 관련된 기존 연구로는 열교환 효율에 관련된 것이 많다[6, 7]. 주거용 건물에 설치된 열회수 환기장치에서의 필터성능과 팬동력에 관해 현존하는 연구는 현장 실증이 아닌 계산에 의한 결과이거나[8], 챔버에서 실험을 실시한 결과이거나[3, 9], 환기유닛 내부 필터 전후의 압력손실 및 미세먼지 농도를 측정하는데 그치고 있다[10]. 즉, 공동주택에 설치되는 열회수 환기장치에 대한 현장 실증 연구는 부재하다고 할 수 있다. 이렇게 관련 연구가 부족한 상황이고 업체 또한 기준이 없어 정량적 성능을 제시할 수 없는 상황임에도 거주자들은 고성능필터를 기존 열회수 환기장치에 무분별하게 설치하고 있다[4].

이에 본 연구에서는 실제 공동주택 유닛에서 열회수 환기장치의 필터 성능에 따른 팬 동력 변화와 초미세먼지 제거 효과에 대한 실험 분석을 수행하였다. 이를 위해 테스트 베드(Test-bed)로서 84㎡의 공동주택 유닛을 선정한 후 열회수 환기장치를 설치하였으며 환기장치 필터의 경우, 한국산업표준(KS) 인증을 취득한 프리필터, 미디움필터, 헤파필터가 각각 적용하여 실험하였다.


2. 열회수 환기장치 성능기준
2.1. 열회수 환기장치

KS B 6879 ‘열회수형 환기장치’는 해당 표준의 적용범위에 대하여 아래와 같이 정의하고 있다.

“실내외 두 공간 사이에서 열교환을 위해 설치된 공기식 열회수형 환기장치 중 정격 전압이 600V 이하이고, 정격 풍량이 3000㎥/h 이하인 것에 대하여 열회수환기 효율 등을 규정한 표준이다[5]

공동주택 세대에 적용되는 열회수형 환기장치의 경우 일반적으로 3000㎥/h 이하의 제품을 사용하고 있으므로 본 연구의 열회수형 환기장치는 본 표준을 적용한다.

KS B 6879에 따라 KS를 획득하려면 풍량, 정압 손실, 소비 전력, 열교환 효율 등 다양한 성능을 평가받아야 한다. 유효 환기량이나 소비 전력같은 경우는 필터에 따라 달라질 수 있는 항목임에도 KS B 6879에는 필터에 대한 별도의 제한사항은 존재하지 않는다. 이에 필터의 장착없이 혹은 프리필터만 설치된 상태로 KS 인증을 받는 경우가 보통이다[3].

KS B 6879에 따라 규정되는 열회수 환기장치의 성능은 Table 1.과 같다. Table 1.에 따르면, 유효 환기량이나 열교환 효율 등은 표시값의 90% 이상의 성능을 보이는 경우 적합한 것으로 인정하고 있지만 설치한 필터의 종류는 별도로 규정되어 있지 않다.

Table 1. 
Performance standards for KS B 6879 test
Item Performance
a) Flow rate Within ±10% of the rated air flow for the air supply
b) Static pressure loss Within 10% of displayed value
c) Effective Return air flow rate 90% and more of the rated air flow for the air supply
d) Heat exchange coefficient 90% or more of the displayed value
e) Energy coefficient 90% or more of the displayed value
f) Condensation Condensation water should not fall off
g) Power consumption Within 10% of displayed value
h) Supply and Exhaust air flow ratio Within 10% of air supply to return ratio
i) Noise Within 10% of displayed value

이와 같이 고성능필터를 설치하지 않은 상태에서 KS 시험을 수행하면 고성능필터를 설치한 상태에서의 누기는 확인이 어렵고 실제 현장에서의 성능은 KS 실험 결과와 많이 달라질 수 있다.

이에 본 연구에서는 공동주택 실험 현장에 적용될 환기유닛에 고성능필터인 헤파필터를 설치한 상태로 경기도 평택에 위치한 K 시험기관에 KS B 6879 공인시험을 의뢰하였다.

공인시험수행 결과는 Table 2.와 같으며, 유효 환기량이 98% (누기율 2%), 풍량 150CMH에서의 소비전력은 72W로 측정되었다.

Table 2. 
HRV test results by KS B 6879
Item Specification
Air leakage rate 2%≥
Heat exchange efficiency heating 83%, cooling 73%
External Static Pressure 100Pa
Material PET
(Sensible heat exchange type)
Fan and Motor type Foward Type, BLDC
Motor power 72W (150CMH)

2.2. 환기용 공기 필터 유닛

KS B 6141 ‘환기용 공기 필터 유닛’은 본 표준의 적용범위에 대하여 아래와 같이 정의하고 있다.

“ 건물의 내부 공간 공기 중에 부유하는 분진을 제거하기 위해 적용되는 에어필터 중, 여과재를 사용하여 분진을 제거하는 환기용 공기 필터 유닛에 대하여 규정하는 표준이다[11]

KS B 6141에서 필터 유닛은 여과재가 포집하는 분진 입도나 입자 포집률에 따라 분류되고, 포집분진은 그 입도에 따라 미세한 분진용인 형식1, 약간 미세한 분진용인 형식2, 약간 거칠고 큰 분진용인 형식3으로 구분된다.

본 연구에서는 이 KS B 6141의 형식1에 따라 공인시험을 수행한 헤파필터와 미디움필터, 그리고 형식3에 따라 공인시험을 수행한 프리필터를 공동주택 현장에 적용하였다(Table 3.).

Table 3. 
Air filter units for experiments
HEPA Medium Pre
Method A count test method Mass spectrometry
Test Particle Size 0.3μm 0.5μm -
Efficiency 99.97% 98.7% 87.0%
Air velocity 1.0m/s 1.0m/s 1.0m/s
Pressure loss 62Pa 10Pa 13pa


3. 실험방법
3.1. 테스트베드와 측정장비 설치

본 연구의 테스트 베드는 84㎡ 타입 유닛으로 선정하였다. 이는 거실 1개와 방 3개로 구성되어 있으며 남쪽에 거실과 방2개, 북측에 방1개가 배치된 타입이다.

본 연구는 현재 적용되고 있는 공동주택용 열회수 환기장치에 다양한 필터를 적용했을 경우의 초미세먼지 절감효과를 확인하는 것을 목적으로 하고 있지만, 전 세대를 대상으로 실험할 경우 다양한 환경적 변수로 그 분석 결과가 명확하지 않을 수 있는 점을 감안하여 세대 전체가 아닌 방3(RM3) 하나를 대상으로 관련 실험을 수행하였다(Fig. 1.).


Fig. 1. 
Ductwork for experiments

방3은 3.3m X 3.5m 크기에 천장ㄴ고 2.3m로서 0.5회 환기시 13.3CMH, 2.0회시 53.1CMH의 풍량을 필요로 한다. 또한, Fig. 1.에서 확인할 수 있듯이 계단실 쪽에 설치되어 있는 열회수 환기장치에서 가장 가까운 위치로 덕트를 통해 공기가 이동할 때 발생할 수 있는 누기 등과 같은 변수를 제일 적게 가지는 환경이다.

덕트의 풍량과 정압은 Self-Averaging Multi-Pitot tube의 값에 의해 계산되며, 적용된 디퓨저는 환기량을 조절하기 위한 변풍량 디퓨저이다. 이 디퓨저는 개도율 0%인 완전 닫힘이 가능하여 환기가 불필요한 실의 환기를 차단할 수 있다(Fig. 2.).


Fig. 2. 
Diffuser opening rate control

이 기능을 이용하여 RM3를 제외한 나머지 실의 디퓨저는 완전 닫힘으로 설정하였으며 덕트의 풍량과 정압을 모니터로 확인하여 환기횟수를 조정하였다. RM3을 제외한 다른 실 공기의 유동여부를 확인하기 위해 디퓨저의 개도를 조정 후 덕트 말단에 부착된 Flow Metering System(FMS)을 통하여 공기의 유동여부를 재확인하였다(Fig. 3.).


Fig. 3. 
FMS and ACH Monitoring System

실험을 위해 열회수 환기장치에 풍량과 정압을 측정할 수 있는 센서와 PLC(Power Line Communication), 측정 프로그램 등을 설치하였다.

3.2. 실험조건

2020년 3월부터 시행중인 건축물의 설비기준에 관한 규칙 에 따르면 공동주택에 설치하는 기계환기 시스템의 경우 시간당 0.5회(이하 ACH(Air Change per Hour))의 환기를 만족하는 환기장치를 적용해야 하며 최소, 적정, 최대 3단계 혹은 그 이상으로 환기할 수 있어야 한다[12].

법정 환기횟수는 0.5ACH 이상이므로 이를 최소치로 설정하였고, 0.5ACH, 1.0ACH, 1.5ACH의 3단계에 2.0ACH를 추가한 총 4단계의 환기횟수로 실험을 실시하였다. 이 4단계의 환기횟수에 필터조건 3가지를 조합하여 총 12가지의 실험을 수행하였다.


4. 실험결과
4.1. 실제 초미세먼지와 모기향 초미세먼지

실제 초미세먼지를 실내로 유입하여 실험을 하는 것이 가장 이상적이나 외부 초미세먼지의 농도가 실험 조건 이상일 때만 실험이 가능하다는 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 모기향을 태울 경우 PM 2.5 수준의 초미세먼지를 발생시킨다는 기존 문헌[13]을 참고하여 모기향을 이용한 초미세먼지 환경을 구현하였다. 위 실험 연구에 의하면 모기향 약 13g을 연소했을 때 담배 41~56개피를 태웠을 때 발생하는 PM2.5 초미세먼지(이하 초미세먼지)가 발생하는 것으로 나타났다.

본 실험에 앞서 모기향으로 조성한 실내 초미세먼지 환경과 실제 외부 초미세먼지를 유입한 실내 초미세먼지 환경에서의 각 초미세먼지의 거동을 비교하였다. 이를 위해 외부 초미세먼지 농도가 90μg/㎥이상인 날 외부 공기를 실내로 유입한 후, 헤파 필터를 설치한 상태에서 환기시스템을 구동하였고 내기순환 모드로(Fig. 4.) 초미세먼지를 제거하였다. 그리고 모기향을 태워 구현한 실내 초미세먼지 환경의 실험 결과와 비교해 보았다. 단, 이 실험은 외부 공기의 초미세먼지 농도가 실험 조건과 맞는 날에만 수행할 수 있는 한계가 있었기 때문에 실험 조건 중 환기횟수가 큰 1.5ACH와 2.0ACH의 경우만 비교조건으로 설정하였다. 모기향은 실의 중간에서 태운 후 순환 팬을 이용하여 전 실에 고르게 분포되도록 하였고, 초미세먼지 농도가 100±2μg/㎥ 가 되었을 때 내기순환 모드를 가동하여 실험을 실시하였다.


Fig. 4. 
Circulation Mode

국내 초미세먼지 ‘매우 나쁨’ 기준이 76μg/㎥ 이상이고, 보통 기준이 15~35μg/㎥ 인 것을 감안하여 90μg/㎥에서 보통 수준의 중간값인 25μg/㎥까지 줄어드는 시간을 환기횟수별로 모니터링하여 분석하였다.

먼저 문틈이나 창틈 등을 통해 미세먼지가 희석되어 농도가 낮아질 수 있으므로 외부 미세먼지의 농도가 25μg/㎥보다 낮은 날, 실의 누기에 의한 미세먼지 농도 저하 정도를 분석하기 위한 사전 실험을 실시하였다. 모기향을 이용하여 실내 초미세먼지 농도를 90μg/㎥까지 높인 후 환기시스템이 가동되지 않은 상태에서의 시간에 따른 농도변화를 확인하였다. 그 결과, Fig. 5.의 M_0.0ACH에서 보는 바와 같이 45분여가 지나서야 겨우 80μg/㎥까지 내려가는 양상을 보였고 환기시스템에 가동되지 않고 모든 개구부가 닫힌 상태에서 25 μg/㎥까지 내려가기 위해서는 7시간 이상이 소요될 것으로 분석되었다.


Fig. 5. 
Comparing removal time of two kinds of dusts

본 실험 조건에서 2.0ACH에서의 모기향 초미세먼지가 제거되는 모습은 실제 초미세먼지와 비슷한 양상을 보였으며 모기향 초미세먼지 34분, 실제 초미세먼지는 31분에 25μg/㎥ 수준에 도달하였다.

1.5ACH에서의 모기향 초미세먼지가 25μg/㎥수준까지 제거되기 위해 걸린 시간은 약 38분이었는데 이는 실제 초미세먼지가 제거되기 위해 걸린 시간인 48분보다 약 10분 정도 빠른 시간이었다.

4.2. 초미세먼지 절감효과

위에서 언급된 3가지의 필터 조건과 4가지의 환기횟수를 조합하여 총 12가지 실험 조건을 구성하였다.

Table 4.는 모기향에 의해 초미세먼지 농도 90μg/㎥까지 오염된 실내공기를 내기순환 모드를 통해 필터를 거쳐 정화하며, 시간당 0.5회~2.0회까지의 환기횟수별로 25μg/㎥에 도달할 때까지의 시간을 측정한 것이다. 데이터는 1분 간격으로 측정되었다. 먼저 실험 대상이 되는 실의 조건을 확인하기 위해 프리 필터만 설치된 상태에서 내기순환모드를 적용하여 초미세먼지의 농도변화를 확인하였다.

Table 4. 
Purification time and air flow rate
HEPA Medium Pre
0.5ACH Purification time (Min.) 168 281 334
Air flow Rate for Purification(m3) 37.2 62.2 74.0
Reduction Ratio* 49.7% 15.9% 0%
1.0ACH Purification time(Min.) 67 96 123
Air flow Rate for Purification(m3) 29.7 42.5 54.5
Reduction Ratio* 45.5% 22.0% 0%
1.5ACH Purification time(Min.) 42 60 92
Air flow Rate for Purification(m3) 27.9 39.9 61.1
Reduction Ratio* 54.3% 34.8% 0%
2.0ACH Purification time(Min.) 30 44 62
Air flow Rate for Purification(m3) 26.6 39.0 54.9
Reduction Ratio* 51.6% 29.0% 0%
* Comparison with air flow rates when applying pre-filter depending on different filters

본 실험에서는 프리필터만 적용한 경우에도 초미세먼지가 어느 정도 제거가 되는 현상을 보였다. 풍량 54.5~74.0㎥ 의 오염된 공기를 필터를 거쳐 순환시키면 목표 수준까지 정화가 되는 것으로 확인되었다. 단, 0.5ACH(13.3CMH)의 환기횟수로 환기를 수행하는 경우 목표 수준까지 정화하기 위해 334분이 걸렸으며 이는 총 74.0㎥의 풍량이 소요되었다는 것을 의미한다. 이 결과는 1.0~2.0ACH에서 54.5~61.1㎥의 풍량으로 목표 수준까지 정화가 된다는 결과가 나온 것과는 차이가 있는 결과이다.

미디움필터를 적용한 경우, 36.1~42.5㎥ 풍량의 오염된 공기를 필터를 거쳐 순환시키면 목표 수준까지 정화가 되는 것으로 확인되었다.

단, 0.5ACH로 환기를 수행하는 경우 목표 수준까지 정화하기 위해 281분이 걸렸으며 이는 총 62.2㎥의 풍량이 소요되었다는 것을 의미한다. 이 결과는 1.0~2.0ACH에서 39.0~42.5㎥의 풍량으로 목표 수준까지 정화가 된다는 결과가 나온 것과는 역시 차이가 있다.

헤파필터를 적용한 경우, 26.6~29.7㎥ 풍량의 오염된 공기를 필터를 거쳐 순환시키면 목표 수준까지 정화가 되는 것으로 확인되었다. 0.5ACH로 환기를 수행하는 경우 목표 수준까지 정화하기 위해 168분이 걸렸으며 이는 총 37.2㎥의 풍량이 소요되었다는 것을 의미한다. 이 결과 역시 1.0~2.0ACH에서 26.6~29.7㎥의 풍량으로 목표 수준까지 정화가 된다는 결과가 나온 것과는 역시 차이가 있다.

요약하면, 주어진 조건에서 프리필터는 평균 56.8㎥, 미디움 필터는 평균 40.5㎥, 헤파 필터는 평균 28.1㎥의 오염된 공기를 필터를 거쳐 순환시키면 90μg/㎥에서 25μg/㎥ 수준까지 정화가 되는 것으로 나타났다. 단, 환기횟수가 0.5ACH의 경우는 1.0ACH이상의 조건일 때보다 33%~54%까지 정화를 위한 풍량이 증가하는 현상을 보였다. 이는 풍량이 작은 경우 공기유동의 불안정성이 커서 정화 성능이 현저히 떨어지기 때문인 것으로 판단된다.

동일 환기횟수에서 목표 수준까지 정화하기 위한 정화 시간은 필터가 고성능이 될수록 줄어드는 경향을 보였으며, 프리필터의 정화 시간과 비교할 때, 미디움 필터의 경우 15.9%~34.8%, 헤파필터의 경우 45.5%~54.3% 까지 정화시간을 줄일 수 있는 것으로 분석되었다.

4.3. 환기장치 동력변화

실험조건에서 필터의 변경에 따른 동력은 아래 표와 같다.

본 실험 조건에서 프리필터를 헤파필터로 변경하였을 때의 동력증가 정도를 분석해본 결과, 프리필터에서의 동력을 1.0로 보았을 때, 미디움필터는 3%~5%까지 상승하였고, 헤파필터는 8~16%까지 동력이 상승하는 것으로 확인되었다.


5. 결론

본 연구는 다양한 성능의 필터를 84㎡ 타입의 공동주택 환기유닛에 설치하고 초미세먼지 제거실험을 수행하여 초미세먼지 절감 성능과 동력의 증가 정도를 확인하기 위한 것으로 그 결과는 아래와 같다.

Table 5. 
Powers according to different filters
HEPA Medium Pre
0.5ACH 13.1W 12.5W 12.1W
1.0ACH 21.2W 19.2W 18.2W
1.5ACH 29.2W 28.2W 27.1W
2.0ACH 38.0W 36.2W 35.1W

첫째, 실험의 신뢰도를 높이기 위해 현장에 적용될 환기유닛의 KS 시험을 선 수행하였다. 헤파필터를 장착한 상태로 KS B 6879 시험을 수행한 결과, 유효환기량 98%, 누기율 2%로 나타나 헤파필터를 장착한 후에도 누기율은 KS 기준을 충족함을 확인하였다.

둘째, KS B 6141 시험에서 형식 1과 3에 대한 시험을 수행한 헤파필터, 미디움필터, 프리필터를 실험 대상으로 선정하고, 초미세먼지가 90μg/㎥에서 25μg/㎥ 까지 떨어지는 시간을 필터별로 비교하였다. 그 결과, 환기횟수 0.5~2.0ACH에서 프리필터가 초미세먼지 농도를 목표 수준까지 정화하는 시간을 1로 보았을 때 미디움은 0.65~0.84, 헤파필터는 0.46~0.54 정도의 시간을 소모하였다.

셋째, 초미세먼지 농도가 90μg/㎥에서 25μg/㎥까지 떨어지는 시간을 환기횟수별로 비교하였다. 그 결과, 환기횟수 0.5ACH에서 프리, 미디움, 헤파필터가 초미세먼지를 제거하는 시간을 각각 1로 보았을 때, 1.0ACH에서의 정화시간은 0.34~0.40, 1.5ACH에서는 0.21~0.28, 2.0ACH에서는 0.16~0.18정도의 시간으로 목표 수준까지 정화가 가능했다.

넷째, 필터별 동력증가정도를 분석하였다. 그 결과, 프리필터를 설치하고 환기횟수가 0.5ACH일 때 동력 사용량을 1로 보았을 때, 미디움필터 설치시 3%~5%까지 상승하였고, 헤파필터 설치시 8~16%까지 동력이 상승하는 것으로 확인되었다.

단, 본 연구는 방 하나를 대상으로 한 실험분석으로 전 세대에 적용하여 팬동력이 커질 경우 팬의 성능 등이 또 다른 변수가 되어 다른 결과가 나올 수 있는 한계를 가지고 있다.

또한, 위의 분석 중 프리필터+0.5ACH 조건의 경우 다른 조건에 비해 목표 수준까지 정화하는데 걸리는 시간이 두드러지게 길다. 이는 풍속이 느리고 필터의 성능이 낮은 경우 정화성능이 발휘되기 어려운 조건이 되기 때문에 발생한 문제로 분석되며, 프리필터만 설치된 환기유닛을 현재 법정 환기횟수인 0.5ACH로 운전하는 경우 초미세먼지 제거 성능은 현저히 떨어질 것으로 판단된다.

본 연구의 결과가 공동주택용 환기유닛에 고성능필터를 적용하는 경우 성능을 파악하고 그 문제점을 개선하기 위한 향후 연구의 기초자료로 활용되기를 기대해본다.


Acknowledgments

This study is a part of the research result conducted with research fund supporting in 2020 of Ministry of Science and ICT(The project code : 20200037-001).


References
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