박 대 득 한국설비연구(주) ([email protected])
신촌세브란스 암 전문병원 설계 사례
머리말
병원의 설비 시스템은 매우 복잡하면서도 다 양한 기능을 요구하고 있으며 진료 및 치료를 위 한 병원의 실내 환경은 매우 중요한 요소이다. 근 간에 발생되었던 메르스 사태에서 보듯 질병의 감 염에서부터 치료 및 치유 단계에서의 전염 등은 설 비 시스템과 밀접한 관계를 갖고 있다고 할 수 있 겠다. 전문적인 초기 진단 시스템과 집중적인 치료 지원 시스템이 절실한 암 질병으로부터 열악한 의 료산업의 현실을 개선하고자 건설된 신촌세브란스 암 전문병원의 기계설비 설계 내용을 소개한다.
사업개요
신촌세브란스 암 전문병원은 기존 병원 부지
내에 신축되었으며 종합병원 마스터플랜(그림 1) 에 의거 일부 건물들과 열원시설 등을 공유하며 추 후 증축을 고려하여 계획하였다( 표 1).
설계의 기본방향
24시간 살아있는 암 전문병원의 설비 시스템 구 축을 위해 다음과 같은 설계의 기본방향을(표 2) 수립하였다.
<표 1> 건축개요
사 업 명 신촌세브란스 암 전문병원
대지 위치 서울시 서대문구 신촌동 134번지 연 면 적 81,339 ㎡
건물 규모 지하 5층, 지상 15층(증축포함) [그림 1] 신촌세브란스병원 조감도
설계 기준
설계 기준에서 실외 온·습도 조건은 관계 법규 를 준수했으며 실내 온·습도 조건은 병원 특성에 맞는 ( 표 3, 표 4)조건을 적용하였다.
내부 부하조건은 용도별, 실별 재실인원과 조 명 부하 및 의료기기 설치에 따른 장비발열 등을
고려하여( 표 5) 치료 및 치유 환경에 적합한 신선 외기량을 도입을 감안하여 최적의 설계 기준을 적 용하였다.
열원설비
열원 공급의 신뢰성을 확보할 수 있는 시스템 선정을 목표로 건물 용도에 적응성이 좋은 장비 채 택과 에너지 절약적이며 유지관리 비용이 저렴하 고 장비의 내구연한을 고려하여 계획하였다.
냉열원 시스템으로 운전비 감소와 부하 변동에 대한 대응이 양호하며 국가 에너지 정책에 부합하 는 빙축열 + 흡수식냉동기 방식을 채택했으며 온열 원은 관수량 및 초기부하 대응성을 고려하여 수관 식 보일러와 관류 조합형 보일러를 적용하였다( 표 6, 그림 2).
[그림 2] 냉열원 계통도
<표 2> 설계의 기본방향 및 목표
4계절 24시간 살아 움직이는 설비 고려
p
설비적으로 가장 복잡한 시스템 고려
p
냉열원과 온열원이 사계절 공존
p
장래 기능 및 규모 등의 변경 및 증설 고려
p
다양하고 많은 소공간의 집합체인 건물의 부분별, 실별 다양한 운영 시간대 고려
p
질병의 치료 및 원내감염에 대한 경계 필요
p
의료기기에 따라 부대시설의 방법이 달라 융통성 있는 계획 고려
p
신속하고 정확한 처리와 효율적인 운영을 위한 최신 정보 처리 시스템 구축
p
다중이용 시설로서 재해시 안전을 고려
p
유지관리 비용을 고려한 시스템 구축
<표 5> 내부부하 조건
실 용 도 인원 수 전등부하 W/㎡
기기부하 인/㎡ W/㎡
1, 2인실/특실 0.2 30 20
대기 0.5 30 5
조정 0.35 30 100
병실 0.25 30 10
진료, 상담, 치료 0.3 30 52
영상의학과 촬영실 0.05 40 -
의사, 판독, 사무 0.3 30 85
중환자실, 회복실 0.1 30 10
<표 3> 실외 온습도 조건
구 분 건구/습구
(℃ DB/WB)
상대습도 (% RH)
절대습도 (kg/kg’) 일반실 여름 31.2/25.5 63.4 0.0183 겨울 -11.3/-12.6 63.0 0.0008 항온
항습
여름 34.2/26.4 54.2 0.0185 겨울 -14.1/-15.0 68.0 0.0007
<표 4> 실내 온습도 조건
구 분
여 름 겨 울
신선 외기량 (㎥/h.인) 건구
온도
℃(DB) 상대 습도
%(RH) 건구 온도
℃(DB) 상대 습도
%(RH)
진료실 24.0 50.0 22.0 50.0 36.0
의사실 24.0 50.0 22.0 50.0 36.0
촬영실 23.0 50.0 23.0 50.0 36.0
중환자 24.0 50.0 26.0 50.0 36.0
병 실 24.0 50.0 24.0 50.0 36.0
수술실 22.0 50.0 22.0 50.0 36.0
공기조화설비
공기조화설비 설계의 주안점으로는 다양하고 많은 소공간의 집합체인 건물 특성에 따라 각실의 청정도 및 쾌적한 실내환경 조성 방안을 강구하였 으며 부하 변동과 실 변화에 대응이 가능한 시스템 구축을 염두에두고 계획하였다.
더불어 에너지 절감이 가능하며 각 실의 용도 및 에어밸런싱이 용이하도록 적정 환기량을 확보 하였다( 표 7~표 10).
진료부 공조 조닝(그림 4)
중앙 로비를 중심으로 청정도, 용도별, 시간대
<표 6> 냉난방 부하 분석 및 용량 집계
구 분 냉방부하
USrt
난방부하 kg/h
급탕부하 kg/h 암 전문병원 4,410 28,994 5,996
통합시설 930 12,544 4,642
계 5,340 52,186
15F ROOF
AHU-1501 병동부(남)
AHU-1503 병동부(남동)
AHU-1504 병동부(북) AHU-1501 AHU-1502 AHU-1503 AHU-1504
AHU-1503 병동부(남동)
AHU-1504 병동부(북) AHU-1502
병동부(남서)
AHU-1502 병동부(남서) AHU-1501 병동부(남)
12F 13F 14F
AHU-903 병동부(남동)
AHU-904 병동부(북) AHU-902
병동부(남서) AHU-901 병동부(남)
AHU-903 병동부(남동)
AHU-904 병동부(북) AHU-902
병동부(남서) AHU-901 병동부(남)
AHU-903 병동부(남동)
AHU-904 병동부(북) AHU-902
병동부(남서) AHU-901 병동부(남)
9F 10F 11F
AHU-905 중환자실
AHU-603
AHU-701 AHU-702 AHU-601 AHU-604
AHU-503 AHU-504 AHU-501 AHU-605
AHU-903 병동부(남동)
AHU-904 병동부(북) AHU-902
병동부(남서) AHU-901 병동부(남)
AHU-903 병동부(남동)
AHU-904 병동부(북) AHU-902
병동부(남서)
6F 7F 8F
AHU-602 로젯A수술실복도부속실
AHU-603 로젯B수술실
AHU-604 AHU-702
카페테리아 AHU-701 중앙공급부
AHU-404 AHU-405 AHU-403 AHU-602
AHU-402 AHU-401
AHU-601 로젯A수술실
AHU-502 여성검진센터(좌측존)
AHU-502
AHU-503 5층 상부
AHU-504 5층 항온항습존
AHU-501 5층 하부
AHU-605
마취과 부속실 로젯B수술실복도부속실
AHU-901 AHU-902 AHU-903 AHU-904 AHU-905
4F 5F
AHU-401 유방암/부인암(하부존)
AHU-402 항암제주사(좌측존)
AHU-403 소아암/기타
AHU-404 항암제조
AHU-405 TPN실
3F 4F 5F
AHU-205 2층항온항습존
AHU-102 홀/로비 AHU-301
홀/로비 AHU-301
홀/로비
AHU-205 3층항온항습존
AHU-204 영상의학과(우상) AHU-203
영상의학과(좌상)
AHU-202 핵의학과(하부) AHU-302
대장암/위암(3층하부) AHU-301 폐암/두경부암(3층상부)
B1F 1F 2F
AHU-B101 주방(국소냉난방)
AHU-B102 약무국 AHU-B103
지하1층 강당 AHU-101
항온항습존
AHU-103 방사선치료실
AHU-104 치료실/전산치료실
AHU-B102 AHU-304
AHU-B201 사이클로트론
AHU-302 AHU-301
AHU-102 홀/로비
AHU-B501 홀/로비 AHU-B501 홀/로비
B4F B3F B2F
AHU-101 AHU-205 AHU-103 AHU-104
AHU-204 AHU-202 AHU-102
AHU-B401 양성자치료실
AHU-B301 지하3층 예비실 AHU-203
AHU-B501 홀/로비
AHU-B501 홀/로비
AHU B501 홀/로비
B5F
B6F AHU-B501 AHU-B401 AHU-B101 AHU-B103 AHU-B201 AHU-B301
AHU-B501
[그림 3] TRNSYS(건물에너지 시뮬레이션)
<표 7> 방위별 공조부하 특성
방위 부위 여 름 중간기 겨 울
정남 남서 남동
창측 주간 : 직달일사에 의한 냉방부하 주간 : 직달일사에 의한 냉방부하 주간 : 직달일사에 의한 냉방부하
야간 : 축열 냉방부하 야간 : 냉방/난방부하 야간 : 열손실에 의한 난방부하
내부 주야 : 인체, 전등, 기기에 의한 냉방부하 주야 : 인체, 전등, 기기에 의한 냉방부하 주야 : 인체, 전등, 기기에 의한 냉방부하
정북 창측 주간 : 열취득에 의한 냉방부하 주간 : 냉방/난방부하 주간 : 열손실에 의한 난방부하
야간 : 축열 냉방부하 야간 : 냉방/난방부하 야간 : 열손실에 의한 난방부하
내부 주야 : 인체, 전등, 기기에 의한 냉방부하 주야 : 인체, 전등, 기기에 의한 냉방부하 주야 : 인체, 전등, 기기에 의한 냉방부하
<표 8> 공조 계통에 따른 구분
계 통 공조 방식 비 고
병실 VAV(변풍량 단일덕트) + CON(컨벡터) VAV 디퓨저 방식
수술실/특수조제 CAV(정풍량 단일덕트) 클린룸 설비
중환자실 CAV(정풍량 단일덕트) + CON(컨벡터) CAV 정풍량 방식
진료실/검사실 VAV(변풍량 단일덕트) + CON(컨벡터) VAV 디퓨저 방식, 일부 에어컨 설치 촬영실/특수치료실 CAV(정풍량 단일덕트) + 항온항습기 CAV BOX, 일부 실 에어컨 설치
<표 9> 시간대, 청정도에 따른 구분
계 통 8~12시간 24시간 청정도 비 고
병실/NS - ● 준청결 구역
수술실/특수조제 - ● 고도 청결 구역
중환자실 - ● 청결 구역
진료실/검사실 ● ●(부분별) 준청결 구역 핵의학/진단 검사/내시경/항암제 주사
촬영실/특수치료실 - ● 준청결 구역
편의시설 ● - 일반구역
사무실 ● - 일반구역
<표 10> 방위에 따른 구분
계 통 해당 부분 비 고
병동부 정북, 정남, 남서, 남동(4개존 구분) 배관 조닝
진료부 남동, 남서, 북동, 북서(4개존 구분) 배관 조닝
[그림 4] 진료부 공조 조닝
별 4개의 구역으로 공조 조닝을 구성하였다.
병동부 공조 조닝
외주부 컨벡터 존과 내주부 AHU 존으로 구분 하고 방위별 4개 구역으로 계획하였다( 그림 5).
주요 실별 공조방식
병실 부분
변풍량 디퓨저 방식을 적용하여 실내부하 모듈 변화에 대비하였으며 실내공기의 일부는 화장실로
배출하도록 계획하였다.
내주부는 변풍량 디퓨저, 외주부는 컨벡터 방식 을 채택하였으며 개별 온도조절기(Wall adjuster) 및 자동제어로 실별 및 중앙에서 온도 제어가 가능하 도록 하였다( 그림 6).
수술실
천장 급기, 벽 환기방식을 적용했으며 실내 청정 도 CLASS 10,000을 유지하고 인접실로부터 공기 유 입 방지를 위해 24시간 양압을 유지하고 초고성능 필 터인 HOSPITAL CLEAN UNIT를 적용하였다( 그림 7).
[그림 5] 병동부 공조 조닝
[그림 6] 병실 공조방식 개요도 [그림 7] 수술실 공조방식 개요도
중환자실 부분
정풍량 전공기 방식을 적용했으며 청정도 CLASS 100,000을 유지하고 인접실로부터 공기 유입 방지 를 위해 24시간 양압을 유지하도록 계획하였다.
중환자실 내부(1인실, 격리실)는 양, 음압 전환 조절로 2차 감염에 의한 피해를 예방하도록 계획하 였다(그림 8).
진료실 부분
변풍량 디퓨저를 이용한 방식을 적용하여 실 내부하 모듈 변화에 대해 대비하였으며 내주부는 AHU가 외주부는 컨벡터가 담당하도록 계획 하였 다(그림 9).
주방 부분
HCCP 기준을 적용했으며 주방전용 공조기를 적용(스팟 쿨링)했다. 작업공간의 쾌적한 환경 조 성을 위해 천장카세트 환기시스템을 채택했으며 음압(-)을 지속적으로 유지하여 취기 확산을 방지 하였다(그림 10).
특수 설비 계획
폐수처리 설비 계획
용도별 폐수처리 시스템을 계획하여 환경부하 를 최소화하고 오염원의 원천적인 차단을 위해 배 관 계획과 별도 위탁처리 매뉴얼을 구축하였다 (그림 11).
[그림 8] 중환자실 공조방식 개요도
[그림 9] 진료실 공조방식 개요도
[그림 10] 주방 환기방식 개요도
특수배수(폐수)
각 폐수조에 방류
BOTTLE 수거처리 화학폐수
RI 배수 RI 오수 현상액/정착액
화장실 오배수와 별도 분리 RI 오수와 분리, 배관 납차폐 RI 배수와 분리, 배관 납차폐
별도 수거 위탁처리
[그림 11] 폐수처리 설비 계획
의료가스 설비 계획
미래지향적이며 향후 병원의 유동성을 고려하 여 계획하였으며 장비의 이상 유무를 한 번에 알 수 있는 안정적인 시스템을 구축하였다(그림 12).
의료반송/린넨 설비 계획
업무효율 증대를 통한 비용절감과 최첨단 전문 병원의 이미지를 창출하고 운용효과의 극대화로 능률적인 의료물품관리를 목표로 의료반송 및 린 넨설비를 계획하였다(그림 13).
자동제어 설비 계획
병원의 효율적인 유지관리를 위한 BAS 시스템
의료가스별 사용 예정량 결정 공급설비의 능력방식의 결정 배관의 크기 및 루트 결정 부서별 실별 의료가스 장비의 선정
증축, 변경에 대비 안정적인 시스템 구축 최적의 공급계통 구성 최적화된 의료가스 설비 구축
[그림 12] 의료가스 설비 계획
빠르고 편리한 업무
예 상 효 과 도
입 배 경
인력관리 효율 제고
양질의 의료서비스 제공
능률적인 의료물품 관리
업무효율 증대 의료 반송설비
고속반송설비 기송관설비 운용효과 극대화
린넨이송배관 투입구 비용절감 극대화
최첨단 병원 이미지제고
운용효과 극대화
[그림 13] 의료반송/린넨 설비 계획
[그림 14] 자동제어 설비 계획
구축을 목표로 에너지 비용 및 인건비 절감과 운영 자 및 근무자의 생산성 향상을 도모한 최신 기술을 도입하고 기존 새 병원과 인터페이스로 종합병원 의 마스터플랜에 근거한 제어시스템을 구축하였다 (그림 14).
자동제어 시스템 구성도(표 11)
● 냉동기 및 LAB 시스템과의 통합(BACnet)
● 타 시스템과의 통합(방재/오폐수/의료가스 등)
● 클린룸 시스템과의 통합(중앙감시반 간의 통합)
● 새 병원, 통합시설과의 통합(BACnet)
● 인터넷 감시 및 제어 기능 적용(언제든지 어느 PC에서 별도 비용 없이 감시 가능)
맺음말
신촌세브란스 암 전문병원의 설계 사례에서는 설계 기준 및 열원설비, 공기조화설비, 특수설비 및 자동제어 설비의 설계 내용을 간략하게 소개하였다.
세브란스 암 전문병원의 설계에서의 주안점은 24시간 살아있는 병원 시스템의 구현과 복잡하고 다양한 시설군에 대한 용도별, 사용 시간대별, 방 위별 공조방식과 조닝을 통해 에너지 절감 및 유지 관리의 편리성, 추후 실 변동에 따른 유연성을 목 표로 설계되었다.
전문화되는 병원의 설비 설계에 있어 금번 설계 사례가 조금이나마 도움이 되기를 기대해 본다.
<표 11> 자동제어 시스템 구성도
기존 병원 통합 감시 시스템 구축
●
통합 관리되어야 할 기존 병원
- 본부 건물/기존 암 센터/안이 병원/ 구관 병동
●
통합 기준(개방형 통신 언어 적용) - BACnet I/P 및 DDC 방식
●
인터넷 감시 및 제어 기능 강화
●
각 동의 수 많은 데이터 통합 관리
기존 병원 통합 감시 시스템 구축 Process
●
통합 설계전 선행 Process
-
기존 병원 현장 운영 상태 점검 -
DDC 방식일 경우 System 업체 확인 -
자동제어 관련 사용되고 있는 기기 점검
●