지붕 위 살수로 위험물을 냉각

일본 M건설은 위험물 저장시설에 지붕 위 살수시스템을 도입하였다. 하계에 실온을 10도 이상 낮출 수 있는 효과를 얻었다. 공조기기를 사용하지 않고 적은 에너지로 실내 열환경을 개선한 사례이다.

창고 내 보관공간을 넓게 하고 있지만, 지붕에 가까운 부분은 온도가 높아 보관에 적절하지 않다. 그래서 하계에도 실내 상부의 온도를 40도 이하로 유지하길 원하였다. 석유계 용제를 보관하는 창고는 방재 상 규제가 많고, 정기적인 소방점검도 있다. 내부에 설비를 위치시키는 경우, 방폭사양이 요구된다. 에어컨 등 공조기기를 채용한 경우, 기기도 방폭사양에 맞추어야 하기 때문에 비용이 소요된다.

그래서 물의 증발냉각효과를 사용하여 건물 내를 냉각하는 ‘지붕 살수시스템’을 채용하였다. 지붕 살수시스템은 건물 내부의 가공이 거의 필요하지 않고 방폭사양에도 대응할 수 있다. 공조장치를 도입하지 않는 다른 방법도 있다. 지붕의 차열과 단열이다. 그러나 지붕살수시스템이 냉각효과가 클 것이라고 전망하고 있다. 2014년 7월 7일에 제1회 협의를 거쳐 8월 10일 착공, 8월 11일에는 잠정적 이용을 개시, 9월에는 완성하여, 설비를 설치하였다. 대상이 되는 시설의 지붕은 5m×10m(50m2)이다. 살수대상은 지붕 전면이고, 살수량은 월간 4.6톤(예상)이다. 시설에 지붕 살수시스템을 도입한 결과, 실제로 실온을 10℃ 이상 내리는 효과를 얻었다. 지붕으로부터 열부하와 방사열이 없어졌기 때문이다.

기온과 실내온도의 상관관계를 보면, 시설 내에는 높이마다 여러 단으로 나눈 선반을 설치하였다. 그래서 높이가 다른 4개의 선반을 선택하여 측정하였다. 각도 45도의 선을 보면 알 수 있듯이 살수이전은 기온보다도 실내온도가 높은 부분 쪽이 많았다. 살수 후는 기온보다도 낮은 부분이 많았다. 특히 고온이었던 5단의 온도저하가 뚜렷하다.

바닥으로부터의 높이(종축)마다 온도를 측정한 결과를 보면, 비살수 시와 살수 시를 비교하면, 높은 위치일수록 온도가 낮아진다는 것을 알 수 있다. 지붕내측 상부에서는 온도가 20도 이상 낮았다. 또한 비살수 시와 살수 시는 측정한 일시가 다르다. 그러나 기온과 일사 등의 기상조건은 거의 동일하다고 생각된다.

지붕 살수시스템의 다른 하나의 특징은 전기사용량이 적다는 것이다. “전력 삭감량은 산출 중”이나, 기본적으로는 상용전원(계통전력)을 사용하지 않는다. 수도수를 지붕 위의 살수 노즐에서 방출할 때 펌프 등은 사용하지 않으며, 제어시스템은 태양전지로 동작하기 때문이다.

제어시스템의 소비전류는 최대 2mA로 적으므로 내장된 태양전지와 축전지로 동작 가능하다. 지붕의 온도를 낮추는 것이 목적이므로 일사의 유무와 기온을 측정하여 살수 여부를 제어한다. 강우 시는 살수를 정지한다. 제어에러도 감지한다. 살수 명령을 내렸음에도 불구하고 살수가 이루어지지 않는 상황을 감지하여 경보를 내는 기능이다. 물의 흐름을 차단하기 위해 살수용 자석밸브를 사용하므로 간헐운전에도 대응한다.

이번 제어시스템은 대규모 지붕살수에서 필요한 순차 살수시스템에도 적용될 수 있다. 순차 살수시스템이란 지붕면에 살수노즐을 일정 간격으로 배치하여 1렬 마다 순서대로 살수하는 방법이다. 1회당 살수량이 적어지며, 시스템을 간결하게 할 수 있다. 물의 사용량이 줄어들고, 설치비용이 낮아진다. 수도수 이외의 물을 이용하는 것도 가능하다. 에를 들면, 우물물을 이용하는 시스템의 경우에는 지붕의 일부에 태양전지 모듈을 설치하고, 우물용 직류펌프를 작동시키는 것도 가능하다.

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 지붕 위 살수로 위험물을 냉각