집중기획
이 송 우 (주)우원엠앤이 전무이사 songwoo7@300302.com
서 론
최근 국내 각 분야 스포츠 선수들의 대외 선전과 이에 기인하는 국 민들의 스포츠에 대한 관심과 성원은 그 어느 때보다도 뜨겁다. 또한, 국민소득의 성장에 따른 높은 질의 삶과 건강에 대한 욕구는 점점 증 가하여, 스포츠 대중화와 스포츠 시설의 수요를 증폭시키고 있다.
사회의 모든 분야가 전문화, 세분화, 고도화되고 있고, 이에 따라 스포츠 분야에서도 선수들의 경기력에 과학을 접목하여 원인을 분석 하고 경기력 향상 방안을 찾고 있는 시대적 흐름에 부응하기 위해 스 포츠 시설 또한 열악했던 지난날의 구조를 탈피하여 고도화되고 전문 화된 기술력을 요구하고 있다.
야외 스포츠 시설은 기계설비적 중요성이 비교적 덜하다 할 수 있 겠으나 실내에서 진행하는 스포츠 종목에서는 최적의 온열환경 제공 이야말로 선수들의 경기력 향상과 직결되는 문제라고 할 수 있다.
하지만 층고가 높고 장스팬을 가지는 대공간은 실내 스포츠 시설 의 가장 기본이 되는 요소이며, 설비 시스템을 설계하는 엔지니어에게 는 가장 어려운 시설의 한 분야로 작용하고 있다.
그 이유는 대공간 특성상 기류 분포가 양호하지 못하며, 이에 기인 하는 재실자 불쾌감과 에너지 낭비, 그리고 부재 표면의 결로 등 매우
스포츠 시설의 최적 공기조화설비 계획
스포츠 시설 특성을 반영한 공기조화 시스템 적용 사
례를 소개하여 해당 설비의 이해를 돕고 계획의도와
설계방법, 기술 등을 공유하고자 한다.
다양한 하자 요인이 존재하고 그 가능성이 비교 적 높은 시설이기 때문이다.
따라서 설계자는 설계 초기부터 치밀한 계획 수립으로 초기에 노출되지 않는 모든 하자 요인 을 고려하여 따져가며 설계에 임해야 하는 까다 로움을 감수해야 한다.
이에 본 고에서는 스포츠 시설의 공기조화 시 스템에 대한 이해를 돕고, 관련 업무 종사자에게 참고 자료가 될 수 있도록 최적의 실내환경 구현 을 위해 적용된 기술과 설계 방법 등의 사례를 소 개하고자 한다.
초기 설비 시스템 계획 시 고려사항
각 시설별 특이사항 분석
스포츠에는 매우 다양한 종목이 있으나, 본 고 에서 다루고자 하는 형태의 시설은 실내 스포츠 시설이므로, 크게는 실내 체육관, 실내 수영장, 실 내 빙상장의 범주로 나누어 소개하고자 한다.
스포츠 시설의 기계설비 설계 시 가장 우선 고
려해야 할 부분을 표 1과 같이 정리하였다.
스포츠 시설 설계의 문제점 분석 및 개선 방안 어떤 형태의 시설이든 선행된 비슷한 용도와 규모를 분석함으로써 발생된 오류를 최소화하고, 더욱 진보된 설계로 발전시킬 수 있음은 당연한 이치이다. 특히 스포츠 시설은 설비적으로 취약 할 수 있는 요인을 매우 많이 가지고 있는 시설임 을 감안할 때, 사례를 통한 문제점 분석이 매우 중 요한 작업임을 알 수 있다.
예컨대 높은 층고 특성에 따른 온도 성층화를 비롯한 부재 표면의 결로 및 이에 따른 부재 부식, 뒤틀림 등, 사례 분석 없이는 노출되기 어려운 여 러 현상들이 발생할 수 있으므로, 기존 사례에 대 한 문제점 분석이 선행되어야 하며, 이로써 선행 된 설계 및 시공상의 오류를 다시 답습하는 현상 을 막을 수 있다고 사료된다.
표 2에 스포츠 시설 설계를 위해 수행된 사례 에 따른 시설별 주요 문제점과 개선방안을 정리 하여 나타내었다.
집 중
집중기획기 획
<표 1> 스포츠 시설별 설계 시 고려사항
공통
- 부분부하 대응에 용이한 냉·온열원 선정 및 운전
- 건물 운영 특성과 온도·기류 분포 예측을 통한 최적의 공조 시스템 - 사용패턴이 상이한 부속실 냉난방 방식 분리
실내체육관 - 인원의 유동성을 고려한 관람석 공조기 제어
- 유인팬 및 전동창 등의 설치에 의한 대공간 고임열 제거, 운전비 절감, 실내 쾌적성 향상
수영장
- 재실자 특성을 고려한 온열감 확보 - 버려지는 배기열 재활용으로 에너지 절감 - 사우나, 샤워실에 대한 폐열회수 설비로 에너지 절감 - 수처리 및 살균에 따른 발생 오염물의 효과적인 처리
아이스 링크(빙상 경기장)
- 효율적인 신선외기 도입
- 결로 및 빙무 발생을 최소화할 수 있도록 건축과의 유기적 협조 - 빙면 온도조절이 가능하고 상시 양호한 빙질을 유지할 수 있는 성능 확보
기타 - 종합 방재 계획 및 피난 동선 확보를 통한 안전성 향상 - 유지관리가 용이하고 부하대응이 편리한 시스템 적용
고척동 서남권 돔 야구장 공기조화 설비 계 획 사례
시설개요
고척동 서남권 돔 야구장은 2008년 북경올림 픽 금메달, 2009년의 월드베이스볼 준우승으로 촉발된 야구종목에 대한 국민적인 관심사에 힘입 어 관계자들의 적극적인 건립 추진 노력으로 현 재 2015년 초 완공을 목표로 건설중에 있는 국내 최초 돔 야구장이다(표 3).
관람인원 변동을 고려한 공조 계획
고척동 서남권 돔 야구장은 관람석 부분을 14 개 구역으로 나누어 공조조닝을 구성하였다. 무 작위 조닝이 아닌 운영특성이 반영된 조닝이며, 관람인원을 수용하는 것에 대해 1층 스탠드에서 부터 수용할지, 혹은 외야, 내야부터 수용할지에 에 대한 세심한 고려까지 하여 공조 조닝이 구성 되었다.
관람석은 전공기 방식인 CAV(정풍량 단일덕 트) 방식을 적용하여 충분한 환기량 확보가 가능 하도록 하고, 측벽취출 + 하부환기 방식을 통해 관람객 중심의 쾌적한 기류환경 조성이 되도록 하였다. 또한 2단 스탠드 복도 벽체에 저속치환 디퓨저를 설치하여 거주역 공조를 가능케 하는 등 최적의 공조 시스템이 되도록 구성하였다.
표 4에는 자동제어를 고려한 에너지 절약 시 스템 구성이 되도록 계획된 공조조닝을 나타내 었다.
관람석 각 부위에 CCD(Charge-Coupled Device Camera)를 설치하여 관람객 인원수를 측
<표 2> 시설별 사례의 문제점 및 개선 방안
구 분 기존 사례의 문제점 개선 방안
실내 체육관
- 온도 성층화 및 환기불량으로 선수들의 경기력 저하 - 체육관 내 세부 조닝이 없어 발생하는 대량의 에너지 손실
- 간헐 사용 용도에 대한 고려가 없어 비효율적인 냉난방 수행
- 혹서기 일사에 의한 로비 및 지붕의 취득열 증가 - 바닥 뒤틀림 현상 발생
▶
- 전공기 방식으로 충분한 신선공기 공급, 기류 유인팬으로 온도성층화 방지
- 관람석과 경기장 공조조닝 세분화로 에너지 절감 - 용도별로 세분하여 간헐 사용실에 개별 냉난방기 적용 - 수경시설을 이용한 구체축냉 시스템 및 지붕 살수를 통한 증발냉각, 상부 전동창을 통한 자연환기로 실내환경 개선 - 하부 공기 유동 환기구를 설치하여 습기에 의한 나무바닥 뒤틀림 방지
수영장
- 외벽, 유리면 등 결로 발생
- 염소에 의한 부재 부식 및 염소가스 바닥정체로 불쾌감 조성
- 환기에 인한 배기열 과다로 에너지 낭비 우려 - 수질 고려 없는 급수 계획에 따른 사수발생 - 대류난방만으로 온열감 부족
▶
- 환기조화기 및 창측 바닥 급기구 설치
- 고도산화 살균방식 적용으로 부식 및 냄새 방지를 통한 쾌적성 향상
- 전열/현열교환기 내장형 공조기 선정 - 바닥급수 취출구 확대로 흐름 원활
- 바닥난방 적용으로 재실자 쾌적감 향상과 미끄럼 방지 기능 으로 사용자 안전성 확보
아이스 링크(빙상
경기장)
- 링크 내부 결로 및 빙무 발생 - 신선외기 부족으로 실내공기환경 악화 - 빙질 불량으로 아이스링크 기능 저하
▶
- 고성능 제습기를 통한 실내결로 방지
- 제습연계 외기공급 시스템 적용으로 신선외기량 확보 - 빙질 향상을 위한 시스템 보완
<표 3> 설계개요
구 분 내 용
사업명 서남권 야구장 건립공사(돔구장)
발주처 서울특별시 도시기반시설본부
건설사 현대산업개발
대지면적 47,800 m² (14,460 평) 건축면적 28,658 m² (8,670 평)
연면적 80,451 m² (24,337 평) 좌석수 22,258 석 (지하2층, 지상4층) 주요시설 관람시설, 야구경기시설, 수영장(25 m, 7 Lane) 및
헬스장, 주차장
정하고, 측정된 데이터를 바탕으로 공조기를 제 어할 수 있도록 구성했는데, 이에 따라 최적 운전 및 에너지 절감이 가능하도록 하였다. 그림 1은 CCD 카메라에 의한 관람석인원 측정 계획을 보 여준다.
CCD에 의한 공조방식을 간단히 설명하면 다 음과 같다.
먼저 공조조닝별 영상정보를 얻은 후 영상을 분석한다. 영상분석에는 공석률, 관중분포, 과거 패턴 등이 포함되고, 분석된 정보를 토대로 인원 수에 따른 공조시스템을 운영하게 되는데 이 때 댐퍼를 통해 각 조닝별 풍량을 분배해주게 된다.
이전의 운영정보 혹은 새로 적용된 운영정보를 기반으로 다시 영상분석을 수행하게 되고 공조시 스템을 제어하는 Feedback Loop를 통해 인버터 제어로 공조용 송풍기를 운전하게 된다.
쾌적성을 고려한 환기설비 계획
최근 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 환경을 고려한 건축물에 대한 기준이 강화되고 있는 추 세에 따라 해당 현장은 설계 시 CO₂ 배출량의 최소화라는 슬로건이 제시되었는데, 이는 돔구장 의 환기시스템 설계에 영향을 주었다. 돔구장은 대공간이면서 밀폐 구조이므로 환기가 매우 중요 한 설계 요소인데, 대량의 환기량을 기계적 시스 템으로 구축하기에는 막대한 운전비가 발생한다.
따라서 최소의 동력으로 운영비를 절감할 수 있는 환기 시스템 구축을 위해 고민한 결과 기류 유인팬 설치와 상부 전동창 및 측면부 급/배기 공 간을 통해 자연환기가 가능하도록 시스템을 계획 하였다. 자연환기 시스템 계획 시 경기장 외관과 입면 상의 미관을 해칠 우려가 있어 건축 디자인 팀과 많은 협의와 고민 끝에 최적안으로서 환기 구 및 전동창을 설치하는 것으로 진행했으며, 전 동창 면적은 천장 276 ㎡, 벽체에 364 ㎡, 풍속은
<표 4> 관람석 최적 공조 계획
[그림 1] CCTV에 의한 관람석 측정
구분 관람석 공조 계획
개념도
구분 1단 스탠드 2단스탠드
내야 5개 조닝 5개 조닝
① ~ ⑤ ⑥ ~ ⑩
외야 2개 조닝 2개 조닝
⑪ ~ ⑫ ⑬ ~ ⑭
합계 7개 조닝 7개 조닝
※ 존별 공조기 설치
집 중
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각각 1.5 m/s, 1.1 m/s, 환기횟수는 전체 체적의 1.18회 이상으로 계획하였다. 또한 전동창은 총 4 개의 온/습도 센서에 의해 자동으로 작동되거나, 운영자의 판단에 의해 수동제어가 가능하도록 계 획하였다.
환기설비 운영 계획을 그림 2와 표 5에 나타내 었다.
무주 태권도 공원 건립공사 공기조화 설비 계획 사례
시설개요
무주 태권도공원은 태권도 종주국으로서 우 리나라 태권도의 위상과 상징성을 대표할 만한 장소를 만들기 위해 여러 지자체가 경합을 벌인
뒤 최종적으로 전북 무주가 건립지역으로 선정되 면서 발주된 사업이다.
본 고에서는 무주 태권도 공원의 여러 시설들 중 메인 태권도 경기장을 중심으로 실내 체육관 에 접목된 기술을 간단히 소개하는 것으로 내용 을 구성했다.
표 6에 사업개요와 조감도를 나타내었다.
메인 태권도 경기장 공기조화 시스템 계획 경기장 내부의 기본적인 공기조화 시스템 계 획으로 상부 급기, 측면 및 하부 환기를 통한 기류 순환 방식을 채택하였다. 본 경기장 계획 시 중점 적으로 고려되었던 사항은 계절별 절환되는 냉/
난방 요구에 따라 가장 합리적인 공조 계획을 수 립하는 것이었고, 주요 고려사항은 표 7에, 운전
[그림 2] 고임열 및 자연환기 계획
<표 5> 전동창 운영 계획
1. 온도센서-1의 검출온도에 의해 상부 전동창 좌측 1~50 판넬에 제어 신호를 보내 전동창을 OPEN/CLOSE
2. 온도센서-2의 검출온도에 의해 상부 전동창 우측 1~50 판넬에 제어 신호를 보내 전동창을 OPEN/CLOSE
3. 온도센서-3의 검출온도에 의해 상부 전동창 좌측 51~102 판 넬과 2층 전동창 좌측 1~50, 51~92, 93~142, 143~184 판넬에 제어 신호를 보내 전동창을 OPEN/CLOSE
4. 온도센서-4의 검출온도에 의해 상부 전동창 우측 51~97 판넬 과 2층 전동창 우측 1~50, 51~92, 93~142, 143~184 판넬에 제어 신호를 보내 전동창을 OPEN/CLOSE
5. 경기장 상부 온도값에 의한 자동제어와 운영자의 판단에 의한 수동제어가 가능
계획은 표 8에 나타내었다.
기류 시뮬레이션을 통한 온/습도 및 기류 분포 검증 기계설비 설계에 있어 경험이 많은 설계 기술 자라 하더라도, 설계에 반영되는 모든 내용을 검
증하기 힘든 부분들이 존재하는데, 대공간 설계 시 공기조화 설비 설계에 따른 실내 환경이 그 대 표적인 예이다.
이러한 경우 CFD(Computational Fluid Dynamics : 전산유체역학)를 활용한 시뮬레이션
집 중
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<표 6> 무주 태권도 공원 조성사업 개요 및 조감도
사업명 무주 태권도공원 건립공사
주요용도 교육연구시설(주용도),문화 및 집회시설(부용도) 연면적 70,650.60 m²(경기장 : 17,908.15 m²)
천장고 19.8 m(경기장)
<표 7> 공조 계획 주요 고려사항
<표 8> 효율적인 실내종합경기장 운전계획
구분 설계 시 고려사항 설계 반영 계획
냉방시
밀도 높은 저온의 취출기류가 자연스럽게 경기장 표면 을 타고 하부로 흐르는 자연현상으로 상부에는 단열층 이 형성되고, 따라서 관람석 공조 시 기대했던 실내환경 확보가 용이할 것으로 판단됨
▶ 상부 급기, 측면/하부 환기의 기본 공조 시스템으로 최적 공조 가능
난방시
천장이 높은 대공간 특성에 따라 상승기류에 의해 고임 열이 예상되므로 기계적인 기류 순환 작용이 필요하고, 국부적인 콜드 드래프트가 예상되는 일부 객석에 보조 난방 기기 필요
▶ 상부 고임열 순환을 위한 기류 유인 팬 설치 및 객석 보조 난방을 위한 복사 패널 설치
중간기
중간기 내/외부 온도 검침으로 외기냉방을 수행할 수 있 도록 계획하며, 외기를 직접 유입할 수 있는 건축 및 기 계설비적 계획 필요
▶ 자동제어를 통한 외기 냉방 시스템 구축, 원활한 자연환기 확보 를 위한 건축 개구부 계획
구 분 냉방 시 난방 시 중간 기
개념도
특 징 ∙상부 고임열을 통한 단열층 형성으로 관람석 공기조화 시 에너지 절감
∙가변형 유인팬 적용으로 상부고임열 순환 및 밀도차에 의한 공기상승 억제
∙중간기 엔탈피 제어를 통한 외기 공급
∙전동창 개방으로 자연환기 적극 도입
운전계획
급기 FAN 환기
FAN 유인 FAN 전동
창 냉난방코
일 복사
판넬 급기
FAN 환기 FAN 유인
FAN 전동 창
냉난방코 일
복사
판넬 급기
FAN 환기 FAN 유인
FAN 전동 창
냉난방코 일
복사 판넬 운전
상태 ON ON OFF OFF ON OFF 운전상태 ON ON ON OFF ON ON 운전상태 ON ON ON ON OFF OFF
이 종종 활용되는데, 공간에 주어진 설계조건을 입력치로 하여 실제로 시설이 구현되었을 때의 실내 환경을 효과적으로 시각적인 요소에 의하여 예측이 가능하기 때문이다.
앞서 언급한 설계 기법에 대해 본 설계에 반 영된 요소들을 입력 데이터로 하여 시뮬레이션을 수행하였고, 그 결과를 간단히 정리하여 표 9에 나타내었다.
국군체육부대 이전사업 시설공사 공기조 화 설비 계획 사례
시설개요
국군체육부대는 상무부대 또는 불사조 상무
부대로 불리며, 국방 체육발전에 기여하고, 앨리 트 체육선수들의 선발·육성·관리를 통해 국가 체육발전 도모를 목적으로 하는 시설로서 2005 년 정부 부동산 종합대책 후속조치로 경북 문경 으로 이전하게 되면서 사업이 발주되었다.
표 10에 사업개요와 조감도를 나타내었고, 본 시설 또한 주요 체육관 시설에 적용된 기술을 중 심으로 사례를 소개하고자 한다.
실내종합경기장 공기조화 계획
국군체육부대의 실내종합 경기장 또한 높은 층고로 인해 수직 온도 편차가 크고, 난방기류가 상승하여 상부에 정체되는 특성으로 난방 효과가 낮을 뿐 아니라 에너지 과소비의 요인이 되는 여
<표 9> 실내 경기장 시뮬레이션 결과
구 분 냉방 난방
기류분포
온도분포
결과요약
- 냉방 시 관람석 상하부(머리, 발목)에서의 온도차가 1 ℃ 전후로, 불균일한 온도차 및 불쾌감이 발생하지 않는 것으로 예상된(ISO, ASHRAE 권장치 : △t = 3 ℃ 이내)
- 난방 시 상부 복사패널에 의해 거주 영역에 걸쳐 설계실온(20 ℃) 이상을 충족하는 균일한 온도분포가 형성되는 것으로 나타남
타 대공간의 경기장이 가지고 있는 문제점이 예 상되는 사업이었다. 이에 따라 설계시 3가지 시스 템을 검토하여 가장 적합한 시스템을 취하는 방 법을 통해 공기조화 시스템의 타당성을 확보했 고, 표 11과 같이 상부취출, 하부환기, 관람석 상 단에 복사난방 시스템을 채택하여 관람객 중심의 쾌적 기류 분포가 조성되도록 하였다.
또한 실내 훈련장의 바닥이 나무인 경우 경년 에 따라 나무가 썩는 현상이 하자사례로 빈번하 게 발생하는 것에 착안하여 본 현장에서는 나무 가 썩지 않도록 그림 3과 같이 하부 환기통로를 계획하여 바닥의 내구성을 확보하였다.
수영장 결로방지 및 수처리 계획
국군체육부대 시설 중에는 수영센터가 있는 데, 수영장은 여타 체육시설과는 조금 다른 형태 의 공기조화 시스템이 요구된다.
그림 4에서 보듯이 물을 다루는 시설인 만큼
집 중
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<표 10> 국군체육부대 이전사업 시설공사 개요 및 조감도
[그림 3] 실내 훈련장 바닥환기 사업명 국군체육부대 이전사업 시설공사
주요용도 교정 및 군사시설
대지면적 1,468,039.00 m² 연면적 129,391,72 m²
천장고 19.8 m(경기장)
<표 11> 공기조화 시스템별 타당성 분석
구 분 선정안 검토안-1 검토안-2
상부취출+하부환기+복사난방 실내순환형 좌석취출
개 요 ·상부취출+하부환기+객석부 천정복사 판넬로 온열환경 개선
·실내기류를 유인하여 상부에서 기류를 취출함으로서 냉·난방 수행
·관람석 하부 좌석에서 기류를 취출하 여 냉난방 수행
개념도
특 징 ·관람석 중심의 기류환경 조성
·복사난방으로 객석부 온열 환경 향상
·외기도입을 위한 별도 설비 필요
·난방시 기류상승으로 온열 환경 저해
·바닥먼지의 재호흡 문제 발생
·취출소음 발생으로 관람 환경 저해 기대효과 ·관람객 중심의 쾌적한 기류분포 조성 및 복사난방으로 객석부 온열 환경 개선 가능
발생되는 수증기를 효과적으로 배출해야 되며, 이 용자들의 복장상태를 고려하여 실내 온도유지를 어떻게 할 것인가에 대해 대책을 강구해야 한다.
또한 수영장 시설에서 빈번한 하자 요인으로 꼽히 며 가장 유념해야 할 사항인 부재 표면의 결로와 이에 따른 낙수 및 부재의 부식에 대한 해결책도 고민해야 한다. 그리고 소독을 목적으로 사용되는 염소에 의한 금속 부재의 부식 또한 중요하게 고 려되어야 할 요소이다.
국군체육부대에 적용된 공기조화 시스템은 배기팬과 환기조화기를 이용한 전외기 방식의 공 조시스템으로 창측에 바닥 급기구를 설치하여 내 표면 결로발생을 방지하도록 계획되었다.
또한 수영장 바닥난방으로 선수들의 온열감 향상에 기여하도록 했으며, 미끄럼 방지 계획으 로 안전성을 확보하는 등 실내 환경 구축에 만전 을 기했다.
그리고 국군체육부대 수영센터에서는 기존 의 염소살균 방식의 수처리 방식에서 탈피하여, 고도산화 살균방식을 적용하였고, 이에 따라 선 수들에게는 눈 자극이 최소화되어 경기력 향상에 기여하고, 염소가스에 의한 금속부재의 부식 또
한 최소가 될 수 있도록 계획하였다.
태릉 아이스링크 건립공사 공기조화 설비 계획 사례
시설개요
실내 빙상장은 일반 산업 및 보건공조에서 요 구되는 실내조건과는 다른 양상의 조건들이 필요 하다. 그리고 재실자를 위한 온열환경에 최상의 빙질 구현이라는 추가적인 요소가 필요하게 되므 로 설계 기술측면에서 고도의 전문성을 요구하게 되는 특성이 있다.
이에 본 고에서는 마지막 설계 사례로 태릉 아 이스링크장 설계 내용을 소개하여 적용된 시스템 및 기술적 요소를 공유하고자 한다. 표 12에 사업 개요와 조감도를 나타내었다
건축 입면계획에 따른 부하분석
아이스링크와 같이 에너지 다소비형의 건물 은 우선적으로 건물의 배치와 외장계획에 있어 에너지 손실을 최소화할 수 있는 노력이 매우 중 요하다. 따라서 태릉 아이스링크는 배치 및 입면
[그림 4] 수영센터 설비 시스템 계획
계획 시 부하분석을 통해 유리한 형태로 진행하 였고, 표 13에 그 내용을 나타내었다.
빙무 및 결로 방지를 위한 설비 시스템
아이스링크는 빙면을 형성하여 유지하기 위 해 매우 저온의 실내환경이 형성되므로 주변의 다습한 공기가 유입되었을 때 빙무가 형성되거나 결로현상이 발생할 우려가 매우 높은 특성을 가 진 시설이다.
따라서 아이스링크 설계 시 표 14와 같은 설
계 절차를 수반하게 되며, 이에 따라 표 15과 같 이 요인별 최적 시스템을 채택하는 방향으로 설 계를 진행하게 된다.
태릉 아이스링크 공기조화 설비 계획
실내 공기조화 시스템은 건식 제습형 공조기 와 냉각식 제습기를 추가로 설치하는 것으로 하 고 기류유인 팬과 가변 선회형 디퓨저를 이용하 여 계절별 그리고, 경기 시와 비경기 시로 나누어 운전모드를 달리 할 수 있도록 계획하였다. 또한
집 중
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<표 12> 태릉 아이스링크 개요 및 조감도
사업명 대한체육회 선수촌 실내 빙상경기장 신축 공사
주요용도 운동시설(실내 빙상경기장) 대지면적 310,696,00 m²
연면적 5,400.07 m²
건축면적 3,329.99 m²
<표 13> 입면계획에 따른 부하분석
적 용 안 대 안
연중 온도분포 평가
- 1월～5월중순: 외기온도〈 지중온도 - 5월중순～8월: 외기온도 〉지중온도 - 8월 ～ 12월 : 외기온도〈 지중온도 - 지중온도가 외기온도보다 높은 월수:
- 일년중 약 8.5 개월 - 빙면 온도 : -5℃
- 기상청 2002년 자료 기준
- 연중 온도분포 평가를 통해 제빙부하 측면에서 유리한 지면이 외기에 접한 계획안 선정
제습되지 않은 외기가 출입문을 통해 들어오는 것을 차단하기 위한 출입구 덤프에어시스템을 도 입하였다.
그림 5에 아이스링크장의 전체 공조 계획 개 요를 나타내었고, 표 16에 운전모드에 따른 설비
운전 방안을 나타내었다.
또한 외기의 온/습도 변화에 따라 도입 외기 량을 자동 조절하여 운전비가 최소가 될 수 있도 록 계획하고, 기류 분포에 매우 민감한 시설인 만 큼 자동제어에 의한 기류 도달거리 제어 시스템
<표 14> 아이스링크 빙무 및 결로 방지를 위한 설계 계획
<표 15> 문제점의 원인에 따른 최적 방안 채택 원인 분석
▶
대책 및 설계안 수립
▶
설계 검증
▶
시스템 운전계획 수립 빙무, 결로의
발생 원인 분석
원인별 설계 착안점 수립 및 결정
기류 시뮬레이션을 통한 설계 검증
기류시스템의 안정성, 에너지절감, 유지관리 고려
원 인 기류 정체 온도편차 침입외기
문제점 · 링크 빙면에빙무현상 발생
· 기류 사각지대 발생
· 천장, 측벽 표면에 결로 발생
·구조체 부식현상 심화
· 외부 침입외기로 인하여 링크내부 빙무발생
착 안 사 항
·취출방향을 상황에 따라 이동할 수 있는 디퓨저 설치
·기류 유인용 팬 설치
·천장 및 측벽의 원활한 기류 형성
·실내 온도편차 해소를 통한 구조체 부식방지
· 출입구 침입외기를 차단 할 수 있는 시스템 채택
· 실내 양압(+) 유지
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[그림 5] 아이스링크 공조시스템 개요
을 추가하였다. 그리고 기류유인팬 또한 방향 및 풍량이 제어가 가능하도록 시스템을 구축하였 고, 실내 온도 및 기류에 대한 시뮬레이션을 수행 하였다. 그림 6에 외기량 제어 개념도를 나타내었 고, 그림 7과 그림 8에 기류 도달거리 제어 개념도 와 가변지향, 가변풍량 기류유인팬의 모습을 각 각 나타내었고, 표 17에 시뮬레이션 결과를 요약
하여 나타내었다.
기타 주요 계통별 공기조화 계획
아이스링크 외 기타 시설들 또한 각각의 특성 에 적합한 공조방식이 필요한데, 관람석의 경우, 빙면에서 전달되는 냉기류에 의한 관람석의 콜드 드래프트를 방지할 수 있도록 그림 9와 같이 후면 방열기를 설치하였고, 사무실, 심판관실 등 업무시 설은 그림 10과 같이 실별 On/Off 제어가 용이하 도록 가스엔진 구동형 히트펌프를 적용하여 간헐 사용에 대비하였다. 또한 외벽면 콜드드래프트 방 지를 위해 컨벡터를 설치하였으며, 제습 처리된 신 선외기를 실내로 공급할 수 있도록 함으로써 최적 의 공기조화 설비가 될 수 있도록 하였다.
<표 16> 운전모드 및 설비 운전 방안
[그림 6] 외기도입 제어 시스템
[그림 8] 가변지향, 가변풍량 시스템
[그림 7] 기류 도달거리 제어 시스템
경기 전 및 유지관리 시 경기 중
- 가변 선회형 디퓨저의 취출방향을 링크면으로 유지하여 링크 내부에 기류 형성 유도
- 실내 온도 제어는 냉각제습기가 담당 - 기류유인팬을 통하여 경기장 측면 기류 형성
- 가변 선회형 디퓨저의 취출방향을 천장으로 유지하여 경기에 지장이 없도록 하며 천장측 결로 방지
- 건식제습기를 통한 신선외기 도입
집 중
집중기획기 획
맺음말
본 고에서는 실내 스포츠 시설 공기조화 시스 템 사례를 설계 방법 및 그 기술적 요소를 중심으
로 소개하였다.
스포츠 시설에서의 최적 공기조화 시스템 계 획은 외부 환경에 독립적인 환경조건을 제공함으 로써 선수들에게는 경기력 향상의 기회를 적극
<표 17> 아이스링크 시뮬레이션 결과
기류유인팬·가변디퓨저 적용 시 기류유인팬·가변디퓨저 미 적용 시
온도분포
기류분포
- 기류 유인팬과 가변디퓨저 운전을 통해 측벽과 내부에 기류가 형성되어 기류정체현상 발생 해결
- 기류유인팬·가변디퓨저 미적용 시 링크 내부에 기류정체 발생 및 온도편차가 심하게 나타남
분석
- 기류 유인팬 적용으로 측벽 기류 형성 및 결로 발생 억제 효과
- 기류 유인팬과 가변디퓨저 적용 시 실내 온도편차를 줄일수 있어 결로 발생 최소화 - 기류 유인팬과 가변디퓨저 적용 시 경기전 발생되는 빙무를 링크내부에 기류를 형성하여 해소
[그림 9] 관람석 공조방식 [그림 10] 업무시설 계통 공조방식
부여하고, 국민들에게는 4계절 스포츠 활동을 즐 길 수 있는 기회를 제공하여 국민 전체 삶의 질을 향상시킬 수 있는 기회가 될 수 있다.
소개한 스포츠 시설들의 설계 방법은 운영특 성을 고려하여 요구되는 온/습도를 정확하게 제공 할 뿐만 아니라 에너지 절감으로 운영자에게는 금 전적인 보상이 될 수 있도록 노력한 현장들이다.
스포츠에 대한 국민들의 지속적인 관심과 삶 의 질 향상에 대한 욕구는 앞으로 스포츠 시설에
대한 수요를 지속화할 것으로 전망되므로, 설계 에 참여하는 엔지니어는 더욱 발전되고 세련된 기술을 접목하여 시설의 성능을 향상시킬 것을 기대하며, 본고의 사례가 작으나마 참고 자료로 활용될 수 있을 것이라 본다. 끝으로 본 사례의 시 설 설계에 참여하신 모든 분의 노고에 감사드리 며, 더 좋은 환경에서 우수한 기술력으로 대한민 국 엔지니어링 분야의 위상을 더 높일 수 있기를 희망해 본다.
집 중
집중기획기 획
