다중이용시설 환기설비에 고효율 전동기 도입을 위한 LCCA/LCA 통합모델 제안

Abstract

국내에서는 전력수급 부족으로 매 해 전력사용이 가장 많은 여름과 겨울에 블랙아웃의 위험이 발생하고 있어 ‘에너지 절약’은 국가적인 관심의 대상이자 화두가 되고 있으며, 특히 다중이용시설은 우선적인 에너지절약 대상으로 논의되고 있다. 다중이용시설은 다양한 부문에서 에너지소비가 발생하는데 그 중 환기부문이 전체 에너지소비에서 차지하는 비중은 상당하다. 실례로 서울메트로에서 운영하는 도시철도역사에서 2012년 한 해 동안 소비한 전력을 통계 낸 자료에 따르면 전체 에너지소비의 45%가량이 환기부문에서 발생해 에너지절약시 효과가 클 것으로 예상된다. 환기설비의 에너지절약방안으로는 환기설비의 가동시간을 줄이거나 고효율설비설치 및 최적운전방안의 적용되는 방안이 고려될 수 있는데 다수가 이용하는 다중이용시설의 특성상 에너지절약을 위해 환기설비의 가동시간을 줄이게 되면 실내 공기질을 유지하면서 에너지를 절약하는 방안이 필요하기 때문에 환기설비의 가동시간을 줄이는 방안은 한계가 있다. 따라서 이러한 상황에서는 환기설비의 효율을 극대화 가능한 고효율의 전동기와 최적운전의 도입을 통한 에너지절약을 위한 시도가 필요하다. 이와 같은 고효율의 설비의 도입은 초기투자비가 높아 투자회수기간이 오래 걸리기 때문에 장기간에 걸친 경제성평가가 요구된다. 따라서 생애주기동안 지출되는 모든 비용을 예측하는 경제성평가방법도구인 LCCA(Life Cycle Cost Analysis)가 적절하다. 하지만 LCCA는 분석내용이 단순 비용절감측면에 치중되어 있어, 환기설비의 사용으로 배출되는 CO2량과 같은 환경비용을 고려하지 못하는 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해서 환경부하의 고려가 가능한 LCA(Life Cycle Assessment)를 LCCA와 통합하는 다양한 연구가 진행되어오고 있으며, 이러한 관점에서 본 연구는 다중이용시설 환기설비에 고효율전동기의 도입을 고려할 수 있는 LCCA/LCA통합모델을 제시했다. 제시된 다중이용시설 모델은 데이터 확보가 가능한 도시철도역사에 적용해 시나리오별 대안들을 도출하였고, 각 대안들에 대한 LCCA/LCA를 실시해 가장 경제적인 운전방식과 전동기를 선정했다. 또한 분석의 타당성을 검증하기 위해서 민감도분석을 실시했다.| Energy saving is one of issue that attracts attentions due to the lack of power supply in Korea. Especially, in order to overcome the blackout, the public facilities are mentioned as the priority target to cut energy supply in the emergency situation. Subway stations are one of this category. Air-ventilation systems of the stations were operated by means of one-off control when energy supply shortage was expected given that about 40% of energy is used in the facility. Regarding this situation, attempts to save energy by introducing high efficiency motors and blowers needs to be considered. Introducing eco-friendly and high efficiency equipments require long term period of operation to reach the return-on-investment point because of its increased initial investment. In this aspect, LCCA(Life Cycle Cost Analysis) method should be introduced. However, it does not take environmental loads in account. In order to overcome the limitation, various researchers have attempted to integrate life cycle assessment (LCA) that includes environmental loads evaluation to LCCA. This study aims to present an LCCA/LCA integrated method for evaluating high efficiency ventilation systems consisting of super premium motor and turbo blowers. The method is validated by applying actual operation data to alternatives provided by combining different types of motors and inverter units. Sensitivity analysis follows to compare the alternatives.; Energy saving is one of issue that attracts attentions due to the lack of power supply in Korea. Especially, in order to overcome the blackout, the public facilities are mentioned as the priority target to cut energy supply in the emergency situation. Subway stations are one of this category. Air-ventilation systems of the stations were operated by means of one-off control when energy supply shortage was expected given that about 40% of energy is used in the facility. Regarding this situation, attempts to save energy by introducing high efficiency motors and blowers needs to be considered. Introducing eco-friendly and high efficiency equipments require long term period of operation to reach the return-on-investment point because of its increased initial investment. In this aspect, LCCA(Life Cycle Cost Analysis) method should be introduced. However, it does not take environmental loads in account. In order to overcome the limitation, various researchers have attempted to integrate life cycle assessment (LCA) that includes environmental loads evaluation to LCCA. This study aims to present an LCCA/LCA integrated method for evaluating high efficiency ventilation systems consisting of super premium motor and turbo blowers. The method is validated by applying actual operation data to alternatives provided by combining different types of motors and inverter units. Sensitivity analysis follows to compare the alternatives.