[비즈월드] 인공지능과 사물인터넷을 통해 일상의 편리함을 구현한 ‘스마트홈(Smart home)’이 이제 주택시장에서 디폴트로 적용되고 있다. 더 이상 낯선 개념이 아니게 된 스마트홈은 시간과 공간의 제약 없이 주택의 에너지·보안·안전을 통제할 수 있어 거주자의 삶의 질을 크게 높여준다. 더 쉽고, 더 빠르고, 더 편리한 것을 원하는 소비자의 욕구에 따라 나날이 발전하고 있는 건설업계의 스마트홈 기술을 비즈월드가 소개한다. [편집자 주]

주택 대부분은 공동주택·일반주택 할 것 없이 온수 난방시스템을 사용한다.

온수 난방시스템은 설계 단계에서부터 각 난방 존(방·거실 등)에 적정한 유량의 온수가 공급되도록 설정된다. 그러나 각 세대의 환경적 요인(건물의 방위, 층수 등)이 고려되지 않은 만큼 최적화된 난방시스템이 가동되기는 사실상 어렵다.

각 난방 존의 난방에 필요한 온수 유량을 설계 단계에서부터 정확히 예측해 최적의 난방을 가동하는 것이 최선이지만 온수 유량 파악은 매우 어려운 것이 현실이다.

이런 상황에서 GS건설(대표 임병용)이 각 난방 존의 환경에 따라 온수의 유량을 조절하며 최적의 난방을 가동할 수 있는 ‘최적 유량을 갖는 온수 난방시스템’을 개발하고 특허 취득에도 성공했다.

20일 비즈월드가 특허정보검색서비스 키프리스를 통해 확인한 결과, GS건설의 ‘최적 유량을 갖는 온수 난방시스템 및 그 제어방법’은 지난 2020년 1월 출원(출원번호 제1020200001546호)돼 2021년 10월 특허(등록번호 제102310634호)로 등록받았다.

최적 유량을 갖는 온수 난방시스템은 각 난방 존으로 공급되는 온수 유량이 적합한지 합리적으로 판단하며 난방 효율을 끌어올리는 기술이다. 각 난방 존에 필요한 최적의 온수 유량을 찾아내고 재설정하며 에너지 낭비를 줄이고 난방비를 절감한다.

일반적으로 온수 난방시스템은 온수를 공급하는 급수관, 공급된 온수가 방으로 향하는 난방관, 난방에 사용된 온수가 돌아 나오는 환수관, 이를 제어하는 난방 제어부 등으로 구성된다. 각 급수관·난방관·환수관에는 온도계가 설치돼 있어 급수·난방·환수 온도를 측정하고 측정값을 난방 제어부로 보낸다.

최적 유량을 갖는 온수 난방시스템에서는 난방 제어부가 핵심이다. 세대의 난방 설정 온도, 난방 존의 실제 온도, 급수 온도, 환수 온도 등을 고려해 난방하는 데 필요한 최적 유량의 온수가 공급되도록 한다. 난방 존으로 공급되도록 설정된 온수 유량이 적합한지 평가하고 난방 존의 환경에 따라 최적의 난방이 이뤄질 수 있도록 온수 유량을 재설정할 수 있다.

제어방법은 다음과 같다. 공급하는 온수의 온도가 50℃, 난방 존의 현재 온도가 10℃, 난방하려는 목표 온도가 25℃인 것을 예로 들어 설명한다.

난방 제어부가 실내 온도계를 통해 난방하려는 난방 존의 실측 온도를 확인한다. 목표 온도와 실측 온도를 비교한다. 실측 온도가 목표 온도 이상일 경우 충분히 난방이 이뤄진 상태이므로 난방을 중지한다.

실측 온도가 목표 온도에 도달하지 못한 경우 유량 제어 시작온도와 비교한다. 유량 제어 시작온도란 실측 온도를 목표 온도에 맞추기 위해 난방 존으로 공급되는 온수의 유량 제어를 시작하기 위한 온도다. 유량 제어 시작온도는 목표 온도보다 2~5℃ 정도 낮게 설정될 수 있다. 유량 제어 시작온도가 목표 온도인 25℃와 같거나 근접할 경우 목표 온도를 초과해 가열될 수 있어서다.

난방이 시작되면 난방 제어부는 급수 온도와 환수 온도계를 통해 획득되는 실측 온도 차를 산출하고 기준범위 이내인지 판단한다. 일반적으로 공급 온수의 온도가 50℃고 환수 온수의 온도가 35℃인 것이 이상적인 운전 조건이다. 따라서 급수 온도와 환수 온도 간의 이상적인 온도 차를 15℃로 설정할 수 있다.

이런 급수·환수 온도 차가 이상적인 온도 차 범위 이내일 경우 난방 제어부는 해당 난방 존으로 공급되는 온수의 설정 유량이 정상인 것으로 판단한다.

그러나 급수·환수 온도 차가 이상적인 온도 차 범위를 벗어나면 공급되는 온수의 설정 유량이 비정상인 것으로 판단한다. 이 판단 결과에 따라 해당 난방 존에 공급되는 온수의 유량을 재설정한다.

GS건설 관계자는 “최적 유량을 갖는 온수 난방시스템은 건물의 위치 층수 등 각 가구의 난방 환경에 맞춘 최적의 난방시스템을 제공하며 에너지 효율은 높이고 난방비는 절감한다”며 “입주민에게 쾌적한 삶을 선사할 스마트홈 기술개발을 계속할 것”이라고 말했다.

[비즈월드=나영찬 기자 / na@bizwnews.com]