가스가이(春日井)시민병원은 1951년 8월에개원한 이후 1998년 11월 새롭게 병원을 건축해 이전했다. 일본에서 개정 에너지 절약법 시행에 따라 2006년 7월 제1종 에너지 관리 지정 공장이 됐으며, 이듬해 에너지 절약 대책 위원회를 발족해 에너지 절약 활동을 본격 추진했다. 설계 단계에서부터 에너지 절약을 염두에 둔 건물로, 언뜻 그러한 요소가 상당히 적은 것처럼 보이기도 하나 중앙감시 장치에서 얻은 그날그날의 장부와 전표 데이터를 철저히 분석해 에너지 절약 활동을 적절히 조율한 결과, 비용을 들이지 않고 가볍게 실천할 수 있는 것 중심으로 40개 이상 대책을 실시해 에너지 절약을 실현했다. 비교적 직원을 갖춘 큰 병원뿐 아니라 지방에 있는 공립 병원의 정해진 인원으로도 작은 실천을 꾸준히 해 나가다 보면 효과적인 에너지절약 성과를 거둘 수 있음을 증명했다.
에너지 절약 활동 관리 체제 | 가스가이시민병원의 에너지 절약 관리조직은 <그림 2>와 같다. 연 2회 에너지 절약 대책위원회를 개최해 에너지 절약법을 토대로 중장기계획과 연도별 에너지 절약 대책안을 결정한다. 위원회 외에도 에너지 책임자를 각 부서별로 임명해위원회의 결정사항을 전직원에게 알리도록 한다. 또한, 위원회의 참관인으로 설비 관리 업자인 일본공조서비스㈜를참여시켜기술부분을보완해나갔다. 에너지 절약 대책 위원회 활동 | 6월에 에너지 절약 대책 위원회를 열어 중장기 계획과 정기 보고서, 연도에너지 절약 대책을 승인한다. 승인 후 1년 동안 에너지 관리원을 중심으로 각 대책안을 실행하고, 3월에 2번째 위원회를 열어 연도 보고와 다음 연도 에너지 절약 대책안을 검토한다. 여기서 가채용한 에너지 절약 안건을 다음 위원회까지 검증해 이듬해 6월 위원회에서 승인하는 방법으로 PDCA(Plan(계획), Do(실행), Check(평가), Action(개선))를 실천중이다.
에너지 책임자의 활동 | 당초 에너지 책임자의 활동은한 달에 1번 담당 부서를 둘러보며 보고하는 것이었다. 이후 1년 반이 지나고 이 활동의 효과를 충분히확인했기에 에너지 순찰로 이행했다. 12개로 나눈구획을 한 달에 1번 순찰했으며 1년에 걸쳐 전 부서를 돌았다. 각 리모컨 확인뿐 아니라 직원에게도 적극 에너지 절약 계몽 운동을 펼쳐 효과를 확인했다.
에너지 절약 대책 내용 실시한 대책은 <표 3>과 같다. 42개 대책 중 비교적 손쉬운 에너지 절약은 28개 대책, 투자가 필요한에너지 절약은 14개 대책이다. 손쉬운 에너지 절약대책은 검증 활동을 계속하면서 병원 설비 운용에가장 적합한 조명·공조 온도 설정과 공조기·열병합 발전 운용을 살폈다. 투자가 필요한 대책으로에너지 절약 평벨트를 도입했다. 그 밖에 철저한 단열, 고기능 기기로 교체 등을 실시했다.
손쉬운 에너지 절약 대책 열원 기기의 운용 변경 | 특히 효과가 컸던 사례다. 내용은 열원 컨트롤러의 프로그램으로 운용한 열원 기기를 고효율 운전이 되도록 상주원의 수동 운용으로변경했다. 동시에 중앙 감시 장치에서 얻은 장부와전표 데이터를 분석하고 부하에 맞춘 열원 기기의운용 매뉴얼을 작성해 수동 운전의 기준으로 삼았다. 매뉴얼은 부하량별로 가동하는 열원 기기의 조합을 정해 운용하는 것이다. 효과는 금방 나타나 직분直焚냉·온수 발생기를 상시 고효율로 운용했으며, 가장 효율이 높은 공랭 히트 펌프 칠러Chiller의가동 시간도 늘어 큰 에너지 절약으로 이어졌다. 겨울철엔 상주인이 조작하는 수동 운전뿐 아니라공랭 히트 펌프 칠러를 온열원에서 냉열원으로 사용하도록 변경했다. 공랭 히트 펌프 칠러는 -10℃까지냉열원으로 가동할 수 있으며, 가스가이시는 바깥온도가 -10℃를 밑도는 일이 없어 겨울을 두 번 날동안 고장 없이 운용했다. 이상 평가할 수 있는 부분만 따져도 75.43㎘를 절감했다.
열병합 발전 운용 검토 | 다음으로 효과가 높았던 사례다. 가스가이시민병원은 가스 엔진 열병합 발전기를2대 설치했으며, 출력은 둘 다 280㎾다. 배열은 증기, 온수로 회수하고 준공했을 때부터 24시간 운전해 왔다. 배열 순환의 보이지 않는 데이터를 수집·검증해 열병합 발전의 배열 이용을 시각화한 결과,야간 열 이용이 불충분하다는 사실을 찾았다(<그림5> 참조). 먼저 이 부분을 개선하기로 하고 에너지절약 대책 위원회의 승인을 받아 2007년 8월부터온열 이용이 낮은 야간은 1대로 운전했다. 이로써19.80㎘를 절감했다. 또한, 데이터 검증에서 겨울철은 종합 효율이 늘어난 반면, 여름철은 효과가 낮다는 사실을 찾아냈다. 이를 개선하고자 2009년 8월부터 여름철 정지시각을 21시에서 18시로 변경했다. 이로써 여름철효율을 2% 정도 향상했고 9.6㎘를 절감했다. 그 후데이터 검증에서 봄·가을철 배열 이용에 아직 여유가 있음을 발견하고 봄·가을철 축열 상태를 시각화하기 위해 중앙 감시 장치의 소프트웨어를 축열조온도가 임의의 온도가 됐을 때 경보가 울리게끔 변경했다. 이로써 열병합 발전의 운용 방법은 시간에따른 관리에서 배열 이용 상황에 따른 관리로 바뀌었으며, 14.40㎘ 에너지를 절감했다. 에너지 절약 계몽 교육 | 직원을 대상으로 실시한 에너지 절약 계몽 교육은 에너지 절약 추진에 있어 상당히 중요하기에 공부 모임을 열고 문서를 배포해 에너지 책임자의 지식과 의욕을 높이는 데 최선을 다했다. 또한, 전 직원의 의식을 높이고자 에너지 절약 계몽 오리지널 스티커를 제작해 조명 스위치, 공조 스위치, 엘리베이터 호출 스위치에 부착했다. 실제로직원 전용 엘리베이터의 반송 횟수가 약 10% 감소했으며, 직원의 에너지 절약 의식 향상이 에너지 절약으로 이어졌다. 이러한 대처의 성과로 수술실의 공조 운용도 변경했다. 일정표에서 전체 대수를 일제히 운전해 온 것을 수술 예정에 맞춰 수술부 간호사가 ON/OFF를하게끔 바꿨다. 그 결과, 운전 시간으로 약 30%, 원유 환산으로 21.62㎘를 절감했다.
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투자가 필요한 대책 급탕 예열 탱크 배관 개수 | 승온昇溫용 배관 위치를 기존 위치에서 탱크 하부로 바꿨더니 급탕 예열 탱크의 축열량이 증가해 열병합 발전의 배열 회수량이늘어났다. 공사 전후의 검증 결과를 살펴보면, 열교환기의 왕복 온도 차가 평균 0.37℃ 상승해12.80㎘를 절감했다. 지하 트렌치 드레인Trench Drain 배관 개수 | 가스가이시민병원을 준공한 지 10년 이상이 흘러 몸체에서수분을 어느 정도 다 방출했기에 지하 트렌치 계통배풍기(4대)를 봄·가을철과 겨울철 동안 완전히정지했다. 전동기 전력에서 3.98㎘를 절감한 동시에, 겨울철 바닥 아래 냉각 방지와 구멍 내 배관에서 생기는 방열 손실도 줄어 공조 등 부하에서 17.7㎘를 절감했다. 한편, 여름철에 공조 드레인을 지하트렌치 측구側溝로 방류하느라 배기 팬을 정지할 수없었다. 이를 해소하고자 드레인 배관을 배수 매스까지 연장함으로써 여름철 배기 팬을 정지했다. 현재 여름철엔 야간에 실내 공기를 환기해 실내에 있는 냄새나 열기를 제거하는 나이트 퍼지NightPurge 효과를 기대해 새벽녘에 3시간만 운전한다. 보온 및 단열 공사 | 이 사례 역시 효과가 높았다. 증기, 급탕 벌브와 플랜지에 한하지 않고 플레이트 열교환기와 보일러 경판 및 맨홀 등 시공 가능한 개소에 모두 시설했다. 일본공조서비스㈜의 의견을 바탕으로 미단열 개소를 찾아내 서모 카메라로 확인하고 총 4번에 걸쳐 공사했다. 증기 벌브류 180개소, 급탕 벌브류 310개소 이상을 보온 단열했으며,검증 가능한 범위에서 에너지 67.77㎘를 절감했다. 특히 증기 보일러는 단열 공사 전후 능력을 비교해보니 약 5% 운전 효율이 향상했다. 에너지 절약 평벨트 도입 | 선진적 대책으로 기존에설치한 공조기를 일부 변경해 에너지 절약 평벨트를 설치했다. V벨트에서 에너지 절약 평벨트로 바꾸려면 텐셔너Tensioner라 부르는 전달 장치를 설치해야 하는데, 벨트 제조사인 반도화학㈜와 병원설비 유지 관리 업자의 협력이 큰 도움이 됐다. 설치 전후로 팬과 모터의 회전수가 같은 회전수임을 확인했으며, 운전 전류를 약 6% 절감했다. 평벨트는 7대 도입했으며, 앞으로도 계획적으로 도입해나갈 예정이다.
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에너지 절약 대책 성과 2003년부터 2009년까지 4년간 원유로 환산해621㎘를 절감했다. 절감률은 14.8%이며, 구체적내역을 살펴보면, ·전기 : 3만㎾h 절감 ·도시가스 : 53만 6000㎥ 절감 ·상수도 : 2만㎥ 절감 ·CO₂: 1150CO₂-톤 절감 ·절감 금액 : 4000만 엔 이상 ·투자 금액 : 700만 엔 정도 이며, 원原단위로는 2870MJ/㎡·년까지 낮췄다.
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현재까지 다양한 에너지 절약 활동을 실시해 왔으며, 이제 어떻게 지속하느냐가 중요하다. 가스가이시민병원은 에너지 절약 대책 위원회를 세워 연 2회위원회를 개최함으로써 자연스럽게 PDCA가 순환하는 구조를 만들어 꾸준히 에너지 절약을 실천해왔다. 기술 부분은 시설 유지 관리를 맡은 위탁 업자와의 관계가 중요하다. 가스가이시민병원은 일본공조서비스㈜에 위탁했는데, 설비와 운용 방법을 다 아는 사람이 에너지 절약 지점을 발견할 기회가 가장많으며 실제로도 에너지 절약 대책에 많이 반영되기 때문이다. 앞으로 비용이 발생하는 대책이 늘어나겠지만 병원 경영상 문제도 있어 적극적인 투자는 어렵기에,설비 노후화에 맞춰 최적의 투자를 하도록 노력해에너지 절약을 계속 추진해 나갈 예정이다.
정리 전화영 기자
<국내 사례>
분당서울대학교병원
경기도 성남시 분당구에 위치한 분당서울대학교병원은 2003년 5월 서울대학교병원 최초의 분원으로 개원했다. 의료 정보 시스템을 구축 완료하고, 2008년도 공공 부문 인적 자원 개발 우수 기관 인증(Best HRD)을 획득하기도 했다. 성인 및 노인성 질환의 국가중앙의료센터로서 역할을 수행한다.
공조 배기 열 회수 시스템
병실에서 사용하는 전외기 공조 방식은 일반 공조대비 에너지 소비량이 4~5배 많다. 또한, 난방 밸브조절로 불규칙한 온도 편차가 발생해 환자가 불편을 겪는다. 겨울철엔 난방 시 공조 급기 온도가 떨어져 환자의 불편을 초래하고, 코일 동파 사고 발생으로 공조 관리에 어려움이 있다. 해결책으로 대기에 버려지는 냉·난방 열 에너지를 회수하기 위해 히트 파이프 열 회수 시스템(공조기 9대)을 도입해 설치했다. 무동력 열 회수 시스템으로 소모성 관리 비용이 감소했으며, 일정한 공조 급기 온도 유지로 고객 만족도를 높였다. 겨울철 공조기 코일 동파 사고도 완전히 해결했다.
에너지 관리 시스템(BEMS) 도입
24시간 연중 운전되는 특성상 계절별 부하 변동에 따른 에너지 사용량을 실시간 모니터링하고 부하 추종 제어하는 기능이 부족했다. 에너지의 최적화 사용을 모니터링하고 분석·제어하고자 건물 에너지 관리 시스템(BEMS)와 시설 관리 시스템(FMS)을 개발·채택했다. BAS의 온도, 습도, 공기질 값, 공조 운전 상태 값 등을 제공 받아 BEMS를 통해 배열 회수, 공조 가변 제어, 간헐 제어, 공실 제어, 나이트 퍼지 제어 등과 같은 에너지 절약형 공조 운전은 물론, 실시간·기간별 절감량을 산출할 수 있다.
멀티 에어컨 중앙 제어 시스템
병원 내 설치한 멀티 에어컨을 재실자가 개별 제어함에 따라 불필요한 가동과 과도한 온도 설정으로 에너지 과소비 문제를 야기하고 장비 고장으로 이어졌다. 이에 멀티 에어컨 실내기(212대)와 실외기(39대)에 대해 중앙제어 시스템을 구축해 실별 현장 제어 운전 방식을 원격으로 바꿔 스케줄제어, 설정 온도 관리 제어, 운전 상태 실시간 감시 등을 행했다. 이로써 효율적인 시설 관리와 에너지 관리가 가능해졌다.
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