공조기(AHU)에 대하여

안녕하세요? 오늘은 공조기(Air Handling Unit)에 대해서 말씀드리겠습니다. 일반적으로 아파트나 오피스텔에서는 공조기를 쉽게 볼 수 없습니다. 공조기는 대형 상가나 공공건물 등에 많이 설치되어 있습니다. 공조기는 공기조화기의 줄임말로, 공기를 냉각하거나 가열하고, 감습하거나 가습하여 실내공기를 가장 쾌적한 상태로 만드는 장치입니다. 

1. 공조기 외형

공조기(출처:Century)

공조기의 외부 모습은 위와 같이 생겼습니다. 일반적으로 설비관리를 하시는 분이 아니라면 쉽사리 보지는 못했을 것입니다. 그럼 내부를 들여다보겠습니다. 

2. 공조기 내부

공조기 내부는 위와 같이 생겼습니다. RA는 Return Air, EA Exhaust Air, OA는 Outside Air, SA는 Supply Air입니다. 공조기의 공기 흐름 순서는 아래와 같습니다. 

1) 공조기 Air 사용처에서 RA가 덕트를 타고 공조기 내부로 들어옵니다. 상기 사진에 설치된 Fan이 공기를 끌어오기 때문에 RA가 들어오는 공조기 내부는 음압이 걸립니다. 

2) 와서 일부는 EA로 배출됩니다. 그리고 OA가 들어와 공조기 내부에서 섞이게 됩니다. EA의 배출량과 OA의 유입량은 계절별로 다르고 운영자의 운영 방법에 따라 차이가 있을 수 있습니다. 통상적으로 봄가을에는 외기댐퍼를 최대로 열어 외기냉방을 하고 여름과 겨울에는 외기댐퍼를 최소로 하여 운전합니다. (제가 근무하는 곳은 여름, 겨울에는 아예 닫아 놓습니다)

3) 필터를 거쳐 먼지 등의 이물질이 걸러지고 열교환기를 통해 냉각(여름) 또는 가열(겨울)된 공기는 다시 SA가 되어 덕트를 통해 공조기 사용처로 가는 것입니다.  

3. 공조기 동파 방지

냉동기의 가장 중요한 Point는 첫째도, 둘째도, 셋째도 동파방지입니다. 겨울철에 외기가 들어오면 아주 쉽게 동파가 되고 동파가 되는 것은 신규 기기라 할지라도 AS가 되지 않고 비용을 지불해야 합니다. 따라서 공조기를 운영할 때는 동파에 가장 세심한 주의를 기울여야 하며, 아래와 같은 사항을 꼭 지켜야 하겠습니다. 

- 운전 정지 중의 공조기 열교환기의 물은 완전히 Drain 시켜야 합니다. 

- 운전 정지 중의 공조기 외기 댐퍼는 완전히 닫아 공조기 내부가 영하가 되지 않게 해야 합니다. 

- 기계실 내부의 온도는 최소 10℃ 이상으로 유지하여야 합니다. 

또한 아래와 같이 동파방지를 위한 설비적인 보완책들도 있습니다. 

- 열교환기의 출구 측에 온도감지센서를 설치하여 설정온도(통상적으로 5℃)이하가 되면 외기흡입댐퍼는 닫히고, 환기댐퍼 유량조절밸브는 열리도록 합니다. (사실 겨울철에는 외기댐퍼를 아예 닫아놓습니다)

- 공조기 내에 전자식 가열 코일을 설치하고 설정 온도 이하가 되면 발열하도록 합니다. (물론 이때 외기 흡입 댐퍼는 닫혀 있어야 함)

상기의 기기는 공조기 내부의 온도를 감지하여 Heating을 시키는 장치입니다. 그러나 이것이 있다고 해서 동파를 아예 막을 수 있는 것이 아닌 만큼 공조기는 정말 동파를 주의해야 합니다. 상기 공조기 온도 컨트롤러는 공조기 내부의 히터와 연결되어 있습니다. 

공조기 내부 히터

특히 겨울철에 공조기를 정지시켜 놓으면 외기가 조금씩 댐퍼를 통해 들어와 동파될 우려가 많기 때문에 가급적 공조기를 조금씩이라도 가동시켜서 공조기 내부가 영하로 내려가지 않도록 해야 합니다. 

4. 공조기 필터 관리 

공조기 필터(출처: K.B E&C)

필자가 근무하는 곳의 공조기에는 아래와 같은 2가지의 필터가 들어가 있습니다. 

1) Pre Filter: 10마이크론 이상의 큰 먼지를 걸러내는 필터로 거대 분진은 표면에 붙고 작은 입자와 먼지는 부직포 내부에 달라붙습니다. 

2) Medium Filter: Pre Filter를 통과한 미세 분진을 포집하는 역할을 합니다. 

여기서 필터에 먼지가 일정 수준 부착이 되면 실내로 가는 풍량이 감소하거나 심하면 필터가 터지기도 합니다. 필터의 교체 주기는 6개월이니 주기를 꼭 맞춰서 교체해야 하며 필터 상태와 필터에 걸리는 차압을 보고 미리 교체할 수도 있습니다. 보통 Pre Filter와 Medium Filter에 걸리는 차압을 합산해서 40~45mmAq정도 되면 필터 교체를 진행합니다. 여기서 Pre Filter는 1회 정도 씻어서 재사용을 하기도 합니다만 Medium Filter는 소재의 특성상 재사용이 불가능합니다. 

필터의 차압은 공조기 위 사진 가장 왼쪽의 차압계를 통해 확인이 가능합니다. 바늘이 잘 보이지는 않지만 대략 10mmH2O를 나타내고 있습니다. (mmH2O와 mmAq는 같은 단위라고 보시면 됩니다) 사진의 가운데와 가장 오른쪽에 있는 것은 차압세팅치를 조절하는 것입니다. 

오른쪽 사진에 대략 500Pa로 세팅하였습니다. 1mmH2O는 10Pa이므로 50mmH2O에 세팅했다고 보시면 됩니다. 저렇게 해놓으면 필터차압이 50mmH2O이상이 되면 방재실에서 알람이 울리는 것입니다. 필터 차압이 45mmH2O이면 필터를 갈아야 한다고 했는데 왜 더 높게 설정했냐구요? 필터는 어짜피 주기적으로 갈고 자주 차압을 확인하기 때문에 설정치를 조금 높게 해 놓은 것입니다. 이것은 해당 사업장에 맞게 설정하시면 됩니다. 

공조기 Pre Filter교체에 대한 글은 아래 링크를 참고하세요.

2020/12/20 - [별의 시설관리/공조 및 기계] - 공조기 필터 교체 작업

5. 공조기 모터 그리스 관리

그리스를 주입하지 않는 모터들도 있지만, 상기 사진과 같이 공조기의 외부에 그리스 주입구가 있다면 그리스 관리를 해야 합니다. 그리스는 모터의 베어링에 들어갑니다. 

신축건물인 곳에서는 그리스 주입 관련하여 조심하셔야 합니다. 업체에 따라 다르지만 베어링에 그리스를 주입하지 않고 시운전을 한 다음 그냥 가는 업체들도 있기 때문입니다. 따라서 신축 건물에서는 공조기를 돌리기 전에 반드시 그리스가 주입되었는지 확인하셔야 합니다. 

그리스가 부족하거나 주입이 안되서 베어링이 망가질 경우 공조기에서 소음이 발생합니다. 항상 공조기를 점검하시면서 소리를 주의깊게 들어보셨다가 다른 소리가 나면 이상이 있는 것을 빨리 감지해야 합니다. 이상이 있는 채로 그냥 돌리면 더 큰 기계손상이 발생하기 때문입니다. 

6. 공조기 효율 저하

공조기의 효율이 떨어져서 만큼의 찬바람이 나오지 않는다면 여러가지 원인이 있겠지만 대표적으로 냉수 필터를 점검해 볼 필요가 있을 것입니다. 공조기 냉수 필터에 대한 내용은 아래 링크를 참조하시면 되겠습니다. 

2020/10/03 - [별의 시설관리/공조 및 기계] - 공조기(AHU) 효율 저하

또한 공조기의 효율이 떨어지는 것은 냉동기와도 연관이 되어 있을 수 있기 때문에 냉동기나 냉각탑 및 냉각수 필터 등을 점검해 보는 것도 좋을 것입니다. 

7. 공조기 벨트 교체 - 겨울철 주의

공조기 내부 Fan은 모터와 Fan이 벨트로 연결되어 있습니다. 여름에는 공조기 내부에 차가운 공기가 순환하므로 큰 문제가 되지 않습니다. 그러나 겨울이 되면 공조기 내부에 뜨거운 공기가 순환하게 됩니다. 그러면 공조기 벨트가 늘어나게 되어 문제가 발생합니다. 

위의 사진에서 좌측 사진과 우측사진을 자세히 보시면 좌측 사진의 벨트가 늘어진 것을 알 수 있습니다. 이런 벨트의 늘어짐 현상은 공조기의 만병의 근원이 되므로 즉시 교체를 해주어야 합니다. 벨트가 늘어지게 되면 공조기에서 슬립이 발생하여 효율이 떨어질 뿐만 아니라 진동도 발생하여 공조기 모터의 베어링 등을 손상시킵니다. 공조기 베어링이 망가지면 일이 커지기 때문에 조기에 벨트 늘어짐을 발견하는 것은 정말 중요합니다. 

특히 겨울철에 공조기로 난방을 하는 경우 수시로 공조기실을 순찰해서 공조기에서 소음이 나는지 공조기 벨트는 정상인지 반드시 확인해 주어야 합니다. 만약 공조기에서 소음이 나거나 진동이 있다면 일단 공조기를 정지시키고 벨트에 문제가 없는지 꼭 확인하시기 바랍니다. 그리고 만약 위의 사진과 같이 공조기 벨트가 문제가 있다면 모두 교체하시기 바랍니다. 1개만 문제가 있어도 전량 교체하는 것이 좋습니다. 

공조기 벨트 교체방법은 간단합니다. 무엇보다도 공조기 모터의 전원을 내리고 작업을 시작하세요. 위의 사진과 같이 풀리와 벨트 사이에 일자드라이버를 집어넣고 돌리면 벨트가 빠집니다. 그리고 새로운 벨트를 끼워넣고 자전거에 체인을 끼우듯이 풀리를 돌리면 벨트가 끼워집니다. 공조기 벨트교체에 대한 영상은 아래 유튜브를 참고하시면 좋을 것 같습니다. 

오늘은 공조기에 대해서 간략하게 말씀드렸습니다. 오늘도 긴글 읽어주셔서 감사합니다.