바닥급기공조(UFAD)

왜 배우는가: 바닥급기공조(UFAD)는 기존 천장 취출 방식과 다른 공기 흐름을 만들어 쾌적성과 환기효율, 에너지 절감을 함께 노리는 방식이라 실무 설계 검토에서 자주 대상이 된다. 시험에서도 개요, 치환환기, 작업자 주위공조, 장단점과 플레넘 설계 유의사항을 묶어 반복 출제되므로 정의와 원리를 정확히 잡아 두어야 한다.

출제 이력: 제130회 3교시 2번, 제99회 3교시 1번, 제98회 4교시 5번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄에 쓸 정의: 바닥급기공조는 이중바닥(고가마루)에 형성된 플레넘으로 공기를 공급하고 바닥 확산기(floor diffuser)로 거주역에 저속 취출하는 공조방식이다.

핵심 키워드

• 바닥급기공조(UFAD)
• 플레넘(Plenum)
• 바닥 확산기(Floor Diffuser)
• 치환환기
• 작업자 주위공조(TAC)
• 거주역(Occupied Zone)
• 성층화(Stratification)
• 플레넘 누설

2. 개념 풀이

쉬운 말로 풀면, 천장에서 찬 공기를 떨어뜨리는 대신 바닥 밑 공간에 공기를 채워 두고 사람이 사는 높이에서 올려 보내는 방식이다. 공기가 위로 올라가는 성질을 이용하므로 공기 공급 위치와 배기 위치를 나눠 쓰는 것이 핵심이다.

정식 정의는 다음과 같다. 바닥급기공조는 공기조화기(AHU)에서 처리한 공기를 건축 바닥 구조와 가동 바닥재 사이의 플레넘에 공급하고, 플레넘과 연결된 바닥 확산기로 거주역에 취출하여 실내를 냉난방하고 환기하는 공조방식이다. 천장 덕트를 줄이고 천장 높이를 확보할 수 있다는 점이 구조적 특징이다.

플레넘은 바닥 밑 가압 공간으로, 공기를 모아 균일한 압력으로 각 확산기에 나눠 준다. 플레넘 높이는 배관과 전선이 함께 지나가므로 실무에서는 보통 수백 mm 수준으로 잡는다.

바닥 확산기는 바닥에 설치된 취출구로, 풍량 조절이 가능한 형태가 많다. 거주자가 개별로 조절할 수 있어 쾌적성 측면에서 유리하다.

치환환기는 낮은 속도로 찬 공기를 바닥 근처에서 밀어 넣어 실내 열원의 상승기류와 함께 오염물질을 천장 쪽 배기구로 끌어올리는 환기 방식이다. 실내 공기가 뒤섞이지 않고 층을 이루므로 거주역 공기질이 좋아진다.

작업자 주위공조(TAC)는 실 전체를 냉각하지 않고 사람이 머무는 작업 주변 영역만 직접 조화하는 개념이다. 바닥 확산기나 책상 아래 취출구로 개인 영역에 공기를 공급한다.

3. 등장 배경과 필요성

사무실과 공공건물에서 천장 덕트 방식은 설치 공간이 크고 리모델링 때 배치를 바꾸기 어렵다. 또 천장 취출은 찬 공기가 사람 머리 위로 떨어져 드래프트와 불쾌감을 주기 쉽다. 이런 한계를 줄이려고 바닥 공간을 공급 경로로 쓰는 방식이 발전했다.

에너지 측면의 배경도 있다. 환기 공기를 거주역 근처에서 공급하면 같은 환기 효과를 얻기 위한 풍량과 송풍 에너지를 줄일 여지가 생긴다. 실내 발열원이 많은 건물에서 상승기류가 오염물질을 배기구로 밀어 올리므로 재실자 호흡역의 공기질 개선 효과가 크다.