[건축설비기사 실기] 1강 공기조화시스템 예산문제
출제기준 체계: 1. 설비시스템 검토 > 1. 공기조화시스템 검토하기 (세세항목 1 - 5 통합)
건물의 용도별 공기조화 방식 특성을 검토할 수 있다.
중앙식 공기조화방식과 개별방식의 특성을 검토할 수 있다.
지역냉난방방식의 특성을 검토할 수 있다.
기기설치 방법을 검토할 수 있다.
각종 공기조화방식의 장단점과 경제성을 평가하여 최적의 시스템을 결정할 수 있다.
건축설비기사 실기 필답형 시험에서 가장 높은 배점으로 출제되는 '공기조화시스템 검토하기' 단골 핵심 10문제를 엄선하였습니다. 쉽게 바로 이해할 수 있는 친절한 개념 설명과 건너뛰지 않는 사칙연산 풀이로 실전 답안지 작성 요령을 완벽하게 마스터해 보세요.
[문제 1] 외기(OA)와 환기(RA)의 공기 혼합 상태점(온도 및 습도) 계산
[문제]
공기조화기(AHU)에서 바깥 공기(외기 OA)와 실내에서 돌아온 공기(환기 RA)를 섞어 냉각코일로 보내고자 한다. 다음 조건을 이용하여 혼합 공기(M)의 (1) 건구온도 [℃]와 (2) 절대습도 [kg/kg']를 계산하시오.
조건:
외기(OA): 풍량 2,000 m³/h, 건구온도 32 ℃, 절대습도 0.018 kg/kg'
환기(RA): 풍량 6,000 m³/h, 건구온도 24 ℃, 절대습도 0.010 kg/kg'
공기의 밀도는 일정하다고 가정한다.
[정답]
(1) 혼합 건구온도: 26.0 ℃
(2) 혼합 절대습도: 0.012 kg/kg'
[시각화 원리도]
[뜨거운 외기 OA 2,000 m³/h (32 ℃)] + [시원한 환기 RA 6,000 m³/h (24 ℃)]
---> [혼합 공기 M 8,000 m³/h (26 ℃, 0.012 kg/kg')]
비유: 뜨거운 물 1컵과 미지근한 물 3컵을 섞었을 때의 평균 온도 구하기(가중평균)!
[쉬운 단계별 상세 해설]
1단계: 왜 이 공식일까? (개념 직관 이해)
외기와 환기가 섞일 때의 온도는 단순 평균( (32 + 24) ÷ 2 = 28 ℃ )이 아닙니다! 시원한 환기(6,000 m³/h)의 양이 뜨거운 외기(2,000 m³/h)보다 무려 3배나 많기 때문에, 섞인 온도는 24도 쪽에 훨씬 가까워져야 합니다. 즉, 바람의 양(풍량)을 가중치로 둔 가중평균을 구하는 것입니다.
2단계: 단위 환산 및 수치 대입 (사칙연산 친절 풀이)
총 풍량 구하기:
총 풍량 = 외기 2,000 + 환기 6,000 = 8,000 m³/h
혼합 건구온도(tM) 계산:
외기가 차지하는 비율 = 2,000 ÷ 8,000 = 1/4 = 0.25 (25%)
환기가 차지하는 비율 = 6,000 ÷ 8,000 = 3/4 = 0.75 (75%)
tM = (외기온도 × 0.25) + (환기온도 × 0.75)
tM = (32 × 0.25) + (24 × 0.75) = 8.0 + 18.0 = 26.0 ℃
혼합 절대습도(xM) 계산:
습도도 똑같은 비율(25% : 75%)로 섞입니다!
xM = (외기습도 × 0.25) + (환기습도 × 0.75)
xM = (0.018 × 0.25) + (0.010 × 0.75)
0.018 × 0.25 = 0.0045
0.010 × 0.75 = 0.0075
xM = 0.0045 + 0.0075 = 0.012 kg/kg'
3단계: 최종 답안 작성법
온도는 소수점 첫째 자리까지: 26.0 ℃
절대습도는 주어진 유효숫자에 맞춰: 0.012 kg/kg'
[친절한 오답 방지 꿀팁]
외기량과 환기량의 비율(2,000 : 6,000 = 1 : 3)을 먼저 약분해 두면 계산이 훨씬 빨라집니다:
tM = (1 × 32 + 3 × 24) ÷ (1 + 3) = (32 + 72) ÷ 4 = 104 ÷ 4 = 26 ℃
시험장에서 복잡한 분수를 일일이 치지 말고 비율로 약분하는 스킬을 활용해 보세요!
[문제 2] 실내 냉방부하에 따른 급기 풍량(송풍량) 산출
[문제]
어느 전시장 건물의 실내 현열부하(qs)가 36.3 kW이다. 실내 설정온도를 26 ℃로 유지하기 위해 공조기에서 16 ℃의 냉풍을 불어넣고자 한다. 이때 필요한 시간당 급기 풍량 [m³/h]을 계산하시오.
(단, 공기의 밀도는 1.2 kg/m³, 정압비열은 1.01 kJ/kg·K로 하며, 공기 현열간이계수 1.21을 적용한다.)
[정답]
10,800 m³/h
[시각화 원리도]
[공조기 냉각코일] ---> [찬바람 16 ℃ (풍량 Q)] ---> [전시장 26 ℃ (발열 36.3 kW 흡수)] ---> [환기구 26 ℃]
온도차 10 ℃(26 - 16)를 이용해 36.3 kW의 열을 밖으로 실어 나르는 바람의 양!
[쉬운 단계별 상세 해설]
1단계: 왜 이 공식일까? 찬바람이 방 안으로 들어와 16도에서 26도로 10도 데워지면서 방 안의 열(36.3 kW)을 빨아들입니다.
열량 = 비열(c) × 밀도(ρ) × 풍량(Q) × 온도차(Δt)
공기의 비열(1.01) × 밀도(1.2) = 약 1.21 입니다.
열량 단위가 초당 열량인 kW (= kJ/s)이므로, 시간당 풍량(m³/h)으로 계산할 때는 3,600초를 나눠주어야 합니다:
qs = (1.21 × Q × Δt) ÷ 3,600 [kW]
2단계: 수치 대입 및 방정식 풀이 (사칙연산 친절 풀이)
주어진 값 대입하기:
qs = 36.3 kW
온도차 Δt = 실내온도 26 - 급기온도 16 = 10 ℃
계수: 1.21
방정식 정리하기:
36.3 = (1.21 × Q × 10) ÷ 3,600
분자 정리: 1.21 × 10 = 12.1
36.3 = (12.1 × Q) ÷ 3,600
양변에 3,600 곱하고 12.1로 나누기:
12.1 × Q = 36.3 × 3,600
36.3 ÷ 12.1을 먼저 계산하면 놀랍게도 딱 3이 나옵니다!
Q = 3 × 3,600 = 10,800 m³/h
3단계: 최종 계산
Q = 10,800 m³/h
[친절한 오답 방지 꿀팁]
실기 시험에서 1.21이라는 마법의 숫자는 공기비열(1.01 kJ/kg·K) × 공기밀도(1.2 kg/m³) = 1.212에서 나온 표준 환산 계수입니다. 만약 시험 조건에서 비열과 밀도를 직접 주면 그 숫자를 곱해서 쓰고, 특별한 언급이 없으면 1.21을 쓰시면 됩니다.
[문제 3] 송풍기 상사법칙(Fan Affinity Laws) 계산
[문제]
기존에 회전수 1,000 rpm으로 운전하여 풍량 6,000 m³/h, 전압 30 mmAq, 축동력 1.5 kW를 소비하던 원심 송풍기가 있다. 공조 부하 증가로 풍량을 7,500 m³/h로 늘리고자 할 때, 송풍기 상사법칙을 이용하여 변경해야 할 (1) 송풍기 회전수 [rpm], (2) 송풍기 전압 [mmAq], (3) 소비 축동력 [kW]을 각각 계산하시오.
[정답]
(1) 변경 회전수: 1,250 rpm
(2) 변경 전압: 46.88 mmAq
(3) 변경 축동력: 2.93 kW
[시각화 원리도]
[회전수 비율 (1,250 / 1,000 = 1.25배)]
풍량(Q): 1.25¹ = 1.25배 증가! (6,000 ---> 7,500 m³/h)
압력(P): 1.25² = 1.5625배 증가! (30 ---> 46.88 mmAq)
동력(L): 1.25³ = 1.953배 폭증! (1.5 ---> 2.93 kW)
[쉬운 단계별 상세 해설]
1단계: 왜 이 공식일까? (개념 직관 이해)
송풍기 날개가 도는 속도(회전수 N)를 바꾸면 바람의 성질이 완전히 달라집니다:날개가 1바퀴 돌 때 밀어내는 공기 덩어리는 일정하므로 **풍량은 회전수에 정비례(1승)**합니다.
바람이 뿜어져 나오는 압력(에너지)은 속도의 제곱에 비례하므로 **풍압은 회전수의 제곱(2승)**에 비례합니다.
모터가 먹는 전기(동력 = 풍량 × 풍압)는 1승과 2승이 곱해져서 **축동력은 회전수의 세제곱(3승)**에 비례하여 폭발적으로 늘어납니다!
2단계: 수치 대입 및 단계별 풀이 (사칙연산 친절 풀이)
회전수 증가 비율(k) 구하기:
풍량이 6,000에서 7,500으로 늘어야 하므로:
풍량 비율 = 7,500 ÷ 6,000 = 1.25배풍량 비율 = 회전수 비율이므로, 새로운 회전수:
N2 = 1,000 rpm × 1.25 = 1,250 rpm
새로운 송풍기 전압(P2) 구하기:
압력은 회전수 비율의 제곱(1.25²)에 비례:
1.25² = 1.25 × 1.25 = 1.5625P2 = 기존 압력 30 mmAq × 1.5625 = 46.875 mmAq
반올림하여 46.88 mmAq
새로운 소비 축동력(L2) 구하기:
동력은 회전수 비율의 세제곱(1.25³)에 비례:
1.25³ = 1.25 × 1.25 × 1.25 = 1.953125L2 = 기존 동력 1.5 kW × 1.953125 = 2.92968... kW
반올림하여 2.93 kW
3단계: 최종 결과 정리
풍량은 25%만 늘렸는데, 전기 먹는 양(동력)은 1.5 kW에서 2.93 kW로 거의 2배나 뛰어버렸습니다!
[친절한 오답 방지 꿀팁]
"풍량은 1승, 풍압은 2승, 동력은 3승"이라는 주문을 입에 붙이세요! 간혹 동력을 2승으로 착각하거나 풍압을 3승으로 뒤바꿔 계산하는 실수가 매우 잦습니다.
[문제 4] VAV(변풍량) vs CAV(정풍량) 공조방식 특성 비교 서술
[문제]
중앙식 공기조화설비에서 사용되는 VAV(Variable Air Volume, 변풍량) 방식과 CAV(Constant Air Volume, 정풍량) 방식을 다음 3가지 항목에 따라 비교하여 기술하시오.
항목: (1) 실내 온습도 제어 원리, (2) 반송 에너지(송풍기 동력) 절감 특성, (3) 적용에 적합한 대표 용도
[정답]
(1) 실내 온습도 제어 원리:
CAV (정풍량): 송풍량(바람의 양)은 항상 일정하게 고정해 두고, 실내 부하 변동에 따라 공급하는 바람의 온도(급기온도)를 조절하여 제어한다.
VAV (변풍량): 공급하는 바람의 온도는 일정하게 고정해 두고, 실내 부하 변동에 따라 VAV 유닛의 댐퍼를 열고 닫아 실내로 공급하는 **송풍량(바람의 양)**을 조절하여 제어한다.
(2) 반송 에너지 절감 특성:
CAV: 실내에 사람이 없거나 부하가 적을 때도 송풍기가 항상 100% 정격 풍량으로 계속 돌기 때문에 송풍기 반송 동력 손실이 매우 크다.
VAV: 실내 부하가 감소하면 송풍량을 줄이고 인버터를 통해 팬 회전수를 낮춘다. 송풍기 동력은 풍량의 세제곱(3승)에 비례하여 감소하므로 송풍 반송 동력을 획기적으로 절감(30 - 50% 이상)할 수 있다.
(3) 적합한 대표 용도:
CAV: 실내 부하 변동이 적고 일정한 대공간(극장, 강당, 전시장, 병원 수술실 등).
VAV: 실별 재실자 변동이 심하고 층별·구획별 부하 변화가 큰 현대식 대형 인텔리전트 오피스 빌딩.
[쉬운 상세 해설]
CAV (정풍량): 선풍기 바람 세기를 '강풍'으로 고정해 두고, 춥거나 더우면 히터/에어컨 스위치만 껐다 켰다 하는 방식입니다. 방 안에 사람이 1명만 있어도 선풍기는 미친 듯이 돕니다.
VAV (변풍량): 시원한 온도는 맞춰두고, 사람이 많으면 선풍기를 '강풍', 사람이 나가면 '미풍'이나 '초미풍'으로 바람 세기(풍량) 자체를 줄여버리는 똑똑한 방식입니다.
[문제 5] 팬코일 유닛(FCU) 배관 방식(2관식 vs 4관식) 비교
[문제]
공기-수 공조방식에 사용되는 팬코일 유닛(FCU)의 배관 방식 중 '2관식'과 '4관식'을 (1) 배관 구성, (2) 냉난방 동시 공급 가능 여부, (3) 초기 공사비 및 밸브 제어 특성 측면에서 비교하여 설명하시오.
[정답]
(1) 배관 구성:
2관식: 공급관 1개 + 환수관 1개 (총 2개의 배관으로 냉수 또는 온수가 교대로 순환).
4관식: 냉수 공급관 1개 + 냉수 환수관 1개 + 온수 공급관 1개 + 온수 환수관 1개 (총 4개의 독립된 배관 구성).
(2) 냉난방 동시 공급 가능 여부:
2관식: 건물 전체가 냉방 또는 난방 중 한 가지만 일괄 선택 운전해야 하므로 냉난방 동시 공급이 불가능하다 (환절기 외주부 난방, 내주부 냉방 요구에 대응 불가).
4관식: 코일이 냉수용과 온수용으로 완전히 분리되어 있어, 같은 시간대에 어떤 방은 냉방을 하고 어떤 방은 난방을 하는 냉난방 동시 운전이 완벽하게 가능하다.
(3) 초기 공사비 및 제어 특성:
2관식: 배관 수가 적어 초기 배관 공사비가 저렴하고 구조가 단순하다.
4관식: 배관이 4가닥 들어가고 3방밸브 또는 전자밸브 제어가 복잡해져 초기 공사비가 비싸지만, 거주자의 쾌적성과 실별 제어 자유도가 가장 우수하다.
[쉬운 상세 해설]
2관식: 수도꼭지가 하나뿐이라 건물 관리소에서 온수를 틀어주면 건물 전체 모든 방이 무조건 온수만 나오는 것과 같습니다. 봄·가을철 햇빛 받는 남쪽 방은 더워서 에어컨을 틀고 싶고, 그늘진 북쪽 방은 추워서 난방을 틀고 싶어도 둘 중 하나를 포기해야 합니다.
4관식: 냉수 꼭지와 온수 꼭지가 따로 설치된 세면대처럼, 각 방 사용자가 원할 때 언제든 냉방과 난방을 자유자재로 골라 쓸 수 있는 고급 방식입니다.
[문제 6] 냉각탑(Cooling Tower)의 Range와 Approach 계산
[문제]
터보 냉동기에서 발생하는 응축열을 식히기 위해 개방형 냉각탑을 설치하였다. 다음 측정 데이터를 이용하여 이 냉각탑의 (1) 쿨링 레인지(Cooling Range, 입출구 온도차) [℃]와 (2) 쿨링 어프로치(Cooling Approach, 접근 온도차) [℃]를 계산하시오.
측정 데이터:
냉각탑 입구 수온(냉동기 출구온도): 37 ℃
냉각탑 출구 수온(냉동기 입구온도): 32 ℃
설치 장소의 외기 건구온도: 32 ℃
설치 장소의 외기 습구온도: 27 ℃
[정답]
(1) 쿨링 레인지(Cooling Range): 5.0 ℃
(2) 쿨링 어프로치(Cooling Approach): 5.0 ℃
[시각화 원리도]
[냉각수 입구 37 ℃]
---> (냉각탑에서 물을 식힘: 레인지 = 37 - 32 = 5 ℃)
[냉각수 출구 32 ℃]
---> (외기 습구온도 27 ℃에 접근하는 한계선: 어프로치 = 32 - 27 = 5 ℃)
[외기 습구온도 27 ℃]
[쉬운 단계별 상세 해설]
1단계: 왜 이 공식일까? (개념 직관 이해)
쿨링 레인지(Cooling Range): 냉각탑이 물을 얼마나 차갑게 식혔는가 하는 **'식힌 온도 폭'**입니다. (입구 온도 - 출구 온도)
쿨링 어프로치(Cooling Approach): 물이 아무리 용을 써도 바깥 공기의 '습구온도'보다 더 차가워질 수는 없습니다(물이 증발하면서 식는 이론적 최저 한계선). 따라서 냉각탑 출구 물 온도가 공기의 한계선(습구온도)에 얼마나 가깝게 다가갔는가를 나타내는 **'한계 접근 폭'**입니다. (출구 수온 - 외기 습구온도)
2단계: 수치 대입 (사칙연산 친절 풀이)
쿨링 레인지(Range) 계산:
레인지 = 입구온도 37 - 출구온도 32 = 5.0 ℃
쿨링 어프로치(Approach) 계산:
어프로치 = 출구온도 32 - 외기 습구온도 27 = 5.0 ℃
3단계: 최종 확인
두 값 모두 명쾌하게 **5.0 ℃**로 계산됩니다.
[친절한 오답 방지 꿀팁]
어프로치를 계산할 때 외기 '건구온도(32 ℃)'를 빼는 실수가 단골 감점 요인입니다! 냉각탑은 물방울이 증발하면서 열을 빼앗는 증발 냉각 장치이므로, 마른 온도계(건구)가 아니라 젖은 헝겊을 감싼 **습구온도(Wet-bulb Temperature)**가 물의 이론적 냉각 한계 온도가 됩니다. 반드시 습구온도(27 ℃)를 빼주어야 합니다!
[문제 7] 중앙식 공조 vs 개별 분산식(멀티 EHP) 공조방식 종합 비교
[문제]
연면적 15,000 m² 규모의 업무용 빌딩 신축 시 공기조화 시스템으로 (1) 중앙식 공조방식(흡수식 냉온수기 + AHU)과 (2) 개별 분산식 공조방식(가스/전기 구동 멀티 EHP/VRF)을 검토하고 있다. 두 방식을 다음 4가지 관점에서 비교하여 기술하시오.
항목: 건축적 공간 활용도, 실별 운전 제어성, 외기 도입(환기) 및 공기 청정도, 장비 수명 및 유지관리성
[정답]
[쉬운 상세 해설]
중앙식: 중앙에서 대형 설비로 공기를 깨끗하게 만들어 건물 전체로 공급하는 방식입니다. 대형 기계실이 필요하지만 수명이 길고 공기 질 관리가 뛰어납니다.
개별식: 각 방마다 에어컨을 따로 다는 방식입니다. 공간을 효율적으로 쓸 수 있고 원하는 방만 켜기 좋지만, 환기를 위한 별도 장치가 필요합니다.
[친절한 오답 방지 꿀팁]
개별 EHP 방식의 치명적인 단점으로 "외기 도입 불가에 따른 환기장치(전열교환기) 별도 병설 필요"를 반드시 적어주어야 출제자가 원하는 고득점 키워드를 획득할 수 있습니다.
[문제 8] 지역냉난방 판형 열교환기 2차측 온수 순환 유량 계산
[문제]
지역난방 열원 공급 배관망으로부터 시간당 209.3 kW (약 180,000 kcal/h)의 난방 열량을 수열받는 판형 열교환기가 설치되어 있다. 열교환기 2차측(건물 난방 배관측)의 공급 온수온도가 60 ℃, 환수 온수온도가 45 ℃일 때, 2차측 난방 배관에 순환시켜야 할 온수 유량 [L/min]을 계산하시오.
(단, 물의 비열은 4.186 kJ/kg·K, 물의 밀도는 1.0 kg/L로 가정한다.)
[정답]
200 L/min (또는 12.0 m³/h)
[시각화 원리도]
[1차측: 지역난방 고온수] =====(판형 열교환기 209.3 kW 교환)=====> [1차측 환수]
[2차측 공급: 60 ℃] <============================================== [2차측 환수: 45 ℃]
온도차 15 ℃(60 - 45)로 209.3 kW 열을 나르기 위한 물의 분당 순환량!
[고등학생도 쉬운 단계별 상세 해설]
1단계: 왜 이 공식일까? (개념 직관 이해)
물이 파이프를 돌면서 방바닥이나 코일에 열을 전달하고 식어서 돌아옵니다.전달한 열량 = 물의 질량(유량) × 물의 비열(c) × 식은 온도차(Δt)
물의 비열은 4.186 kJ/kg·K 입니다.
열량 단위 kW는 kJ/s이므로, 초당 유량 M [kg/s]을 구한 뒤 분당 리터(L/min)로 환산하면 됩니다.
2단계: 수치 대입 및 단계별 풀이 (사칙연산 친절 풀이)
조건 확인:
열량 Q = 209.3 kW = 209.3 kJ/s
물의 비열 c = 4.186 kJ/kg·K
온도차 Δt = 공급 60 ℃ - 환수 45 ℃ = 15 ℃
초당 온수 질량 유량(M) 구하기:
공식: Q = M × c × Δt
209.3 = M × 4.186 × 15
분모 계산: 4.186 × 15 = 62.79
M = 209.3 ÷ 62.79 = 3.3333... kg/s
분당 유량(L/min)으로 바꾸기:
물 1 kg은 부피로 1 L입니다.
1초에 3.3333 L가 흐르므로, 1분(60초) 동안 흐르는 물의 양:
유량 = 3.3333 L/s × 60초 = 200 L/min
3단계: 최종 계산
3.3333... × 60 = 200
깔끔하게 딱 200 L/min (시간당 유량 환산 시 200 × 60 ÷ 1,000 = 12 m³/h)으로 떨어집니다.
[친절한 오답 방지 꿀팁]
열량이 kW로 주어지면 물의 비열 4.186 kJ/kg·K을 써야 하고, 열량이 kcal/h로 주어지면 비열 1.0 kcal/kg·℃를 써야 합니다.
180,000 kcal/h ÷ (1.0 × 15 ℃) = 12,000 kg/h = 12,000 L/h ÷ 60 = 200 L/min
어떤 단위계로 풀어도 답은 정확히 200 L/min으로 일치하므로 단위에 맞춰 비열을 선택하세요!
[문제 9] 공조기계실 및 배관 진동·소음 방지(방진) 대책
[문제]
공조기계실에 설치되는 대형 냉동기, 보일러, 순환펌프, 송풍기는 가동 시 심한 고체 전달음과 진동을 유발한다. 건축 구조체로 전달되는 진동과 소음을 차단하기 위한 방진 설비 계획 4가지를 기술하시오.
[정답]
방진가대 및 관성블록(Inertia Block) 설치:
장비 하부에 장비 중량의 1.5 - 2배에 달하는 무거운 철근 콘크리트 패드를 일체로 타설하여 기계의 진동 중심을 낮추고 고유진동수를 낮춘다.방진 스프링 마운트(Vibration Isolator) 적용:
관성블록과 기계실 바닥 슬래브 사이에 감쇠 성능이 뛰어난 방진 코일 스프링이나 방진 고무 패드를 설치하여 구조체로의 진동 전달률을 90% 이상 차단한다.배관 및 덕트용 플렉시블 조인트(Flexible Joint) 설치:
펌프와 공조기 입·출구 배관 및 덕트 연결 부위에 주름진 고무나 금속 벨로즈 형태의 신축 이음관(자바라)을 설치하여 배관을 타고 실내로 전달되는 진동을 물리적으로 단절한다.배관 방진 행거(Hanger) 및 지지대 설치:
천장에 매다는 냉온수 배관 지지 철물에 방진 스프링 행거를 장착하여 배관 내 유체 맥동과 펌프 진동이 천장 구조체로 전달되는 것을 방지한다.
[쉬운 상세 해설]
세탁기가 탈수할 때 덜덜덜 떨리는 것을 막으려고 다리 밑에 고무판을 받치는 것과 똑같은 원리입니다. 건물 지하에서 펌프가 덜덜 떨면 그 진동이 20층 꼭대기 사무실 책상까지 울려 퍼지기 때문에, 스프링과 고무 이음새로 진동을 완전히 공중에 띄워 흡수하는 것입니다.
[문제 10] 생애주기비용(LCC) 분석에 따른 최적 공조방식 선정
[문제]
건축물의 공기조화 시스템을 선정할 때 단순히 초기 장비 구입비만을 고려하지 않고, 건물의 전 생애에 걸친 비용을 종합적으로 평가하는 LCC(Life Cycle Cost, 생애주기비용) 기법을 적용한다.
(1) LCC를 구성하는 주요 비용 4가지를 나열하고,
(2) LCC 관점에서 초기 공사비가 비싼 VAV(변풍량) 공조방식이 CAV(정풍량) 방식보다 장기적으로 유리한 이유를 설명하시오.
[정답]
(1) LCC를 구성하는 4대 주요 비용:
기획 및 설계·시공비 (초기 투자비, Initial Cost): 장비 구입비, 배관 및 덕트 공사비, 전기·제어 설치비.
에너지 및 운전비 (Running Cost): 매월 소요되는 전기요금, 가스요금, 지역열원 요금, 냉각탑 용수비.
유지관리 및 수선비 (Maintenance & Repair Cost): 정기 필터 교체비, 윤활유 교체, 세관 작업, 부품 수리비.
해체 및 폐기비 (Disposal Cost): 기계 수명 만료 후 철거 및 폐기, 잔존 가치.
(2) VAV 방식이 장기적으로 경제적인 이유:
건축물의 30 - 40년 생애주기비용에서 초기 투자비는 약 15 - 20%에 불과하며, 운전 에너지 비용이 전체의 60 - 70% 이상을 차지한다.
VAV 방식은 초기 덕트와 제어설비 공사비가 CAV보다 다소 높지만, 부분부하 시 풍량을 줄여 송풍기 동력을 세제곱(3승)에 비례하여 대폭 절감한다.
따라서 절감되는 막대한 전기요금(운전비)으로 통상 3 - 5년 이내에 초기 공사비 차액을 전액 회수하고 장기적으로 총비용을 획기적으로 낮출 수 있기 때문이다.
[친절한 오답 방지 꿀팁]
LCC 서술 문제에서는 "초기비용은 전체의 일부에 불과하고, 건물이 살아있는 동안 들어가는 **에너지 운전비용(Running Cost)**이 절대적인 비중을 차지하므로 고효율 시스템이 유리하다"라는 핵심 논리를 반드시 강조해야 만점을 받을 수 있습니다!
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