공동주택 환기시스템

왜 배우는가: 공동주택은 고기밀화로 실내 공기질 관리가 필수가 되었고, 세대 환기와 주차장 환기가 함께 문제로 출제된다. 환기설비의 기준과 개념을 먼저 잡아야 구성·시공·계획 문항에 모두 답할 수 있다.

출제 이력: 제123회 3교시 2번, 제109회 4교시 6번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

공동주택 환기시스템은 세대 내외의 실내 공기를 일정량 이상 교체해 오염물질과 습기를 희석·배출하고 신선한 공기를 공급하는 설비다.

• 핵심 키워드: 공동주택 환기, 기계환기설비, 자연환기설비, 시간당 환기횟수, 세대별 환기, 주차장 환기, 실내공기질, 열회수 환기

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면, 아파트 안의 공기를 바꿔 주는 장치다. 창문을 열지 않아도 집 안 공기가 계속 순환하도록 만든다. 사람이 숨 쉬며 내뿜는 이산화탄소, 조리와 욕실에서 나오는 습기, 건축자재에서 나오는 화학물질을 줄이는 것이 목적이다.

정식 정의는 다음과 같다. 공동주택 환기시스템은 기계환기설비(송풍기와 덕트로 강제 급배기하는 설비)와 자연환기설비(압력차와 온도차로 자연스럽게 공기를 유입·배출하는 설비)를 세대 단위 또는 건물 단위로 구성한 설비 체계를 말한다. 법정 기준은 「건축물의 설비기준 등에 관한 규칙」 제11조가 정한다.

핵심 용어를 정리하면 다음과 같다.

• 시간당 환기횟수(air change per hour, ACH): 실내 공기량 전체가 1시간에 몇 번 교체되는지를 나타내는 값이다. 환기량을 실의 용적으로 나눈 값이다.
• 기계환기설비: 팬으로 공기를 강제로 급기·배기하는 설비다. 세대별 환기장치, 전열교환형 환기장치가 여기에 속한다.
• 자연환기설비: 창호나 벽체에 설치한 개구부를 통해 자연 압력차로 환기하는 설비다. 외기 조건에 따라 환기량이 변한다.
• 세대별 환기: 각 세대마다 독립적으로 환기 장치를 두는 방식이다. 세대 간 공기 전달을 막는 장점이 있다.
• 실내공기질: 미세먼지, 이산화탄소, 폼알데하이드 등 실내 오염물질 농도로 나타내는 공기의 질이다.

3. 등장 배경과 필요성

공동주택은 단열과 기밀 성능이 높아지면서 자연 환기량이 줄었다. 기밀이 높은 건물은 실내에서 생긴 오염물질과 습기가 빠져나가지 않아 결로와 곰팡이를 키운다. 그래서 기밀화에 맞춰 강제 환기가 필요해졌다.

최근에는 감염병 대응 측면이 더해졌다. 메르스와 코로나19 사태를 거치며 실내 환기가 감염 위험을 낮추는 수단으로 주목받았다. 실내에서 공기 교체율을 높이고 재순환을 줄이는 것이 전파 억제에 도움이 된다는 인식이 자리 잡았다.

법적 기준도 이 흐름을 따랐다. 「건축물의 설비기준 등에 관한 규칙」 제11조는 신축 또는 리모델링하는 공동주택에 시간당 0.5회 이상의 환기가 이루어지도록 자연환기설비 또는 기계환기설비를 설치하게 한다. 이 기준은 30세대 이상 공동주택을 대상으로 한다.

초고층 공동주택에서는 강풍 때문에 창문을 열기 어렵다. 그래서 상시 소풍량 환기 시스템이 채택되는 추세다. 고기밀화로 생기는 결로·곰팡이, 공기질 문제와 함께 설비 계획의 필수 요소가 되었다.

4. 구성요소·원리·절차

공동주택 환기시스템은 외기를 실내로 공급하고 실내 공기를 배출하는 급기와 배기의 두 흐름으로 이루어진다. 세대마다 설비를 두는 세대별 환기와, 주차장처럼 공간 전체의 오염물질을 빼내는 주차장 환기로 나뉜다. 두 방식은 같은 원리(희석·치환)를 쓰되 오염원과 제어 방법이 다르다.

세대별 환기는 급기와 배기를 세대 단위로 균형 있게 계획하는 것이 핵심이다.

표의 장치는 흔히 세대 내 설치가 쉬운 전열교환기와 급기·배기 팬을 묶어 쓴다. 필터는 외기 측에 두어 실내 설비 오염을 막는다.

세대별 환기의 원리는 두 가지다. 첫째, 기계식 급배기로 환기량을 일정하게 유지한다. 둘째, 배기 열을 회수해 에너지 손실을 줄인다. 열회수 효율은 배기 열의 60~95% 수준이 보고되어 있다.

세대별 환기 절차는 다음과 같다.

• 세대별 재실 인원과 실 면적으로 필요 환기량을 산정한다.
• 급기·배기 위치를 정해 공기 흐름이 단락되지 않게 배치한다.
• 전열교환기와 팬 용량을 선정하고 덕트 경로를 설계한다.
• 필터를 설치하고 세대별 배기 경로에 역류방지댐퍼를 둔다.
• 시운전으로 풍량과 차압을 측정해 설계값을 확인한다.

주차장 환기는 배기가스(일산화탄소 등)를 희석·배출하는 것이 목적이다. 자연환기만으로 부족하면 기계식 급배기를 쓴다. 급기구와 배기구는 주차 구역 전체에 고르게 배치해 정체 구역이 생기지 않게 한다.

주차장 환기 절차는 다음과 같다.

• 주차 대수와 배기가스 발생량을 기준으로 환기량을 산정한다.
• 배기구는 주차 구역의 상부·하부에 나누어 배치한다.
• 급기구를 배기구 반대쪽에 두어 공기가 구역 전체를 지나게 한다.
• 팬과 제어장치(CO 감지 등)로 운전을 자동화한다.

세대별 환기와 주차장 환기는 같은 건물에서 공기가 섞이지 않도록 분리해야 한다. 주차장 배기가 세대 급기구로 들어가는 위치는 피한다.

이 절의 계산 원리는 필요 환기량 산정식이다.

$Q=\frac{N\cdot q}{C_{in}-C_{out}}$

여기서 Q는 필요 환기량(㎥/h), N은 오염원 수, q는 오염물질 발생량(㎥/h), C_{in}·C_{out}은 실내·외 농도다.

5. 관련 법령·기준·표준

공동주택 환기는 「건축물의 설비기준 등에 관한 규칙」 제11조가 기준이다. 신축 또는 리모델링하는 30세대 이상 공동주택은 시간당 0.5회 이상의 환기가 이루어지도록 자연환기설비 또는 기계환기설비를 설치해야 한다. 30세대 미만은 권장 사항이다.

자연환기설비를 쓰면 지방건축위원회 심의를 받아 환기횟수 충족을 확인해야 한다. 다만 한국산업표준 KSF 2921 시험을 거친 제품을 별표 기준 설치 길이 이상으로 설치하면 심의를 면제한다.

기계환기설비의 공기여과기는 KS B 6141 계수법 입자 포집률이 60퍼센트 이상이어야 한다. 배출 공기가 급기구·흡입구로 직접 들어가지 않는 위치에 배기구를 둔다.

다중이용시설의 기계환기설비는 시설이용 인원당 환기량을 원칙으로 산정한다. 공급 공기는 실내 기류 편차가 최소화되도록 균등하게 분포시킨다.

주차장 환기와 직접 관련된 기준은 「주차장법」 체계다. 부설주차장은 건축물에 부대해 설치하는 주차장이며, 주차장법 시행규칙 제11조가 구조·설비기준을 정한다. 지하식·건축물식 자주식 주차장의 바닥 조도 기준은 벽면에서 50센티미터 이내를 제외한 면에 적용한다.

표의 값은 법령 원문 기준이다. 주차장 환기량 자체는 법령에 정해진 수치가 없으므로 배기가스 발생량 기준으로 설계한다.