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High-Riser SystemE-mail : jrpark@mail.mjc.ac.kr

2004. 052005. F2004. 05

초고층건물 배관계의 수압력 제어시스템 Pressure Distribution & Regulation in High-Rise Buildings

High-Riser SYSTEM

초고층건물의 신개념 설비시스템 초고층건물의 신개념 설비시스템 (High-Riser System)(High-Riser System)

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High-Riser System

목 차목 차

2. 초고층 건물과 수압력 2. 초고층 건물과 수압력

3. 초고층 건물과 중간기계실 3. 초고층 건물과 중간기계실

4. High - Riser System 4. High - Riser System

5. High - Riser System 의 안전성 5. High - Riser System 의 안전성

6. High - Riser System 의 기대효과 6. High - Riser System 의 기대효과

10. 적용 사례 10. 적용 사례

11. 세계의 초고층건물 현황11. 세계의 초고층건물 현황

1. 초고층 건물이란 ? 1. 초고층 건물이란 ?

7. High-Riser System 의 적용 대상 건물 7. High-Riser System 의 적용 대상 건물

9. 경제성 비교분석 및 동력비 비교 9. 경제성 비교분석 및 동력비 비교

8. High-Riser System 의 Mechanism 8. High-Riser System 의 Mechanism

12. 특허 관련 사항12. 특허 관련 사항

0. High - Riser System 의 개요 0. High - Riser System 의 개요

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High-Riser System

0-1. HIGH RISER SYSTEM 의 개요0-1. HIGH RISER SYSTEM 의 개요

◈ 초고층건물의 중간기계실 / 열 교환기가 필요 없는 신개념 설비 시스템 High-Riser System 은 초고층건물에서 높이에 기인하는 높은 수 압력을 안전범위내의

압력으로 정밀 제어하여 중간 기계실 / 열 교환기를 없이 운전시키는 신 개념의 시스템임 .

- 에너지 절약 : 초고층건물의 냉난방 열 유체 ( 냉 온수 ) 를 열 사용기기에 (AHU, FCU

등 )

직접 공급하여 에너지 절약

- 건설 공사 비의 절약과 자원의 절약 .

- 안전 운전 보장

- 운영 비용 최소화 ( 유지 보수 비용 절감 , 운영 인원 최소화 ) 의 시스템 엔지니어링

기술임 .

◆ High-Riser System의 경제성 - 중간기계실을 축소 시켜 건물의 경제적 가치 증대 .

- 건축 하중 축소로 건물의 안정성 증대 .

- 초고층건물의 총 공사비 의 약 8% 절약이 가능 .

- 동력에너지의 30% 이상 절감 가능 .

- 열원기기의 집중 배치로 관리가 쉬워 운영 인원 축소로 경제적 이익을 얻을 수 있다 .

◈ 초고층건물의 중간기계실 / 열 교환기가 필요 없는 신개념 설비 시스템 High-Riser System 은 초고층건물에서 높이에 기인하는 높은 수 압력을 안전범위내의

압력으로 정밀 제어하여 중간 기계실 / 열 교환기를 없이 운전시키는 신 개념의 시스템임 .

- 에너지 절약 : 초고층건물의 냉난방 열 유체 ( 냉 온수 ) 를 열 사용기기에 (AHU, FCU

등 )

직접 공급하여 에너지 절약

- 건설 공사 비의 절약과 자원의 절약 .

- 안전 운전 보장

- 운영 비용 최소화 ( 유지 보수 비용 절감 , 운영 인원 최소화 ) 의 시스템 엔지니어링

기술임 .

◆ High-Riser System의 경제성 - 중간기계실을 축소 시켜 건물의 경제적 가치 증대 .

- 건축 하중 축소로 건물의 안정성 증대 .

- 초고층건물의 총 공사비 의 약 8% 절약이 가능 .

- 동력에너지의 30% 이상 절감 가능 .

- 열원기기의 집중 배치로 관리가 쉬워 운영 인원 축소로 경제적 이익을 얻을 수 있다 .

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0-2-1. HIGH RISER SYSTEM 의 공학적 원리0-2-1. HIGH RISER SYSTEM 의 공학적 원리

1) JR HIGH-RISER SYSTEM 은 유체역학의 기본이론인

파스칼 (Pascal)의 원리 , 사이폰 (siphon)

작용의 원리와 에너지보존 법칙인 베르누이의 방정식 이론으로 해석되어지는 설비시스템인것을 공학 적인 이론과 원리를 알아본다 . 조건은

양자를 동일한 높이의 초고층빌딩 (40~80 층 ) 일

경우를 생각해본다 .

2) 오른쪽 그림 1.은 밀폐배관시스템으로

구성되는 공조배관시스템계통에서 JR

HIGH-RISER SYSTEM을 적용할 경우에 대

한 공학적인 이론을 설명하기 위하여 간

략하게 표현한 개념도이다 .

3) 그림에서 순환펌프 (B)는 상부 A 점과 감압제어기기 (C)에 배관망으로 연결된다 .

즉 , B→h1→A→h2→C 연결되고 이 부분은 사이폰이다 그리고 아래 부분은 순환펌프 (B)와 감압제어장치 (C)에 연결된 부분인 C→h4 →R.B→h3→B 으로 연결된 아래 부분은 역 사이폰이다

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0-2-2. HIGH RISER SYSTEM 의 공학적 원리0-2-2. HIGH RISER SYSTEM 의 공학적 원리

4) “ 밀폐된 용기 속의 유체에 작용한 힘은 외부압력의 크기에 상관없이 유체 모든 부분 에 같은 힘으로 전달된다 .” 는 파스칼 (Pascal) 의 원리와 베르누이의 에너지방정식에 의하여 생각해본다 . 5) 밀폐배관계통의 개념도인 위의 그림 1. 에서 사이폰의 최상부의 A 점을

기준점으로

하면 좌측의 h1 과 우측의 h2 는 대칭이다 . 역 사이폰의 h3 과 h4 도

서로대칭이다 .

물은 비압축성 유체이고 배관내의 유체의 질량유량은 A 점을 기준으로 좌우가 동일 하게 균형이 되어지고 있으므로 시스템내의 유체를 시계방향으로 순환 시키는데 필요한 펌프동력은 베르누이의 방정식에서

        좌변과 우변은 서로 대칭이고 마찰저항손실이 유체를 순환 시키는데 필요한 양정 ( 동력 ) 이 된다 .

     

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0-2-3. HIGH RISER SYSTEM 의 공학적 원리0-2-3. HIGH RISER SYSTEM 의 공학적 원리

6) 마찰저항손실 h L  은 배관마찰손실 (hf), 기기마찰손실 (hd), 제어기기의 작동에 필요한 마찰손실 (h m) 의 합이 된다 . 여기서 배관마찰손실 (hf), 기기마찰손실 (hf) 은 기존 방 식이 좀 더 많지만 편의상 동일한 것으로 간주하고 개략적으로 비교해도 상당한 양의 에너지가 절약될 수 있는 것을 예측할 수가 있게 된다 .

HIGH-RISER SYSTEMHIGH-RISER SYSTEM 기존 방식의 개념도기존 방식의 개념도

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High-Riser System

0-2-3. HIGH RISER SYSTEM 의 공학적 원리0-2-3. HIGH RISER SYSTEM 의 공학적 원리

7) 여기서 JR High-Riser System 은 압력제어장치가 시스템구성에 필수적으로

사용되

어 지며 압력제어장치에 소요되는 동력은 마찰저항손실에 해당하는 제어기기의 작

동압력이다 . 동력은 제어장치를 작동시키는데 필요한 동력만이 요구되어질

뿐이며

이 힘 ( 압력 ) 은 3 ～ 5 psi 이다 . 이것을 환산하면 0.21～ 0.35 kg/ ㎠ 에

해당된다

8) JR High-Riser System 은 초고층빌딩에서 중간 기계실과 열교환기가 필요

없다 .

기존 방식의 시스템에서 필연적으로 설치 해야만 되는 열교환기의 에너지손실이

없으며 , 열교환기의 1, 2 차 순환 펌프가 없게 되므로 열에너지와

전기동력에너지

절약으로 약 25～ 35% 의 에너지 절약이 가능하게 된다 .

상기의 HIGH-RISER SYSTEMDM 의 공학적 원리를 검토한 결과 이상이 없으며 에너지절감이 확실히 가능함을 확인함 .

2006 년 05 월 일

확인자 : 인하전문대학 교수 공학박사 박 정 환 건설기술연구원 공학박사 이 태 원 명지전문대학 교수 공학박사 박 두 원

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High-Riser System

기존공법 대비 공사비 절감 가능액기존공법 대비 공사비 절감 가능액

구 분

8.16 % ″

1.56 %1,440 억원 22.5 억원

공사비

634.9 억원

  C= B/A

공 사 비 합 계 2,074.9 억원

115.3 억원2. 기계설비 공사

1. 건축공사

절감액

137.8 억원

절감율

6.64 %

비 고

“

에너지절감등 창출수익에너지절감등 창출수익

( 기준 : 60 층규모 총 공사비 약 3,000 억원 소요 )

272.4 억원 18.2 억원 합 계

4.3 억원 /년 x 15 15 년 년 = 64.5 = 64.5 억원억원 4.3 억원3. 유지관리비절감

8.1 억원 /년 x 15 15 년 년 = 121.5 = 121.5 억원억원 8.1 억원2. 에너지절약

800 평 x 6 만원 /평 . 월 /x 12 월 x 1515 년년= 86.4 억

5.8 억원

1.유효공간임대수익

15 년 사용 시 절감액년 절감액구 분

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초고층의 정의 : 지상 30 층 이상 또는 건물높이 100m 이상 건물 보편적 정의 : 건물의 높이로 인하여 설계 · 시공 · 사용성 등에 있어서 주변의 건물과 다른 현상이 야기될 때 이러한 건물을 말함

▶ 상징성 - 국가의 경제적인 부와 국력의 자부심 표출 - 도시의 Skyline 을 상징하는 Landmark

- 건물 자체가 도시의 관광명소로 부각

▶ 활용성 - 세계적인 인구의 도시집중화 . 도시의 팽창 . 거대화에 대응 - 도시의 좁은 토지와 공간의 효율적인 이용의 극대화 - 복합기능의 실용성이 높은 건물 ( 사무실 , 호텔 등 )

▶ 첨단성 - 초고층은 공학 기술의 발달로 가능해진 건축의 첨단기술 - 설계자 , 시공자의 기술력을 자랑

1. 초고층 건물이란 ?1. 초고층 건물이란 ?

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High-Riser System

2. 2. 초고층 건물과 수압력초고층 건물과 수압력2. 2. 초고층 건물과 수압력초고층 건물과 수압력

10m 10m 의 물기둥이 의 물기둥이 누르는 힘은 누르는 힘은 ??

10m 10m 의 물기둥이 의 물기둥이 누르는 힘은 누르는 힘은 ??

1 1 ㎏㎏ // ㎠㎠1 1 ㎏㎏ // ㎠㎠

1 Bar1 Bar1 Bar1 Bar

14.2 Psi14.2 Psi14.2 Psi14.2 Psi

초고층 건물초고층 건물(100 (100 층층 )) 의 의

수압력의 크기는수압력의 크기는 ??

초고층 건물초고층 건물(100 (100 층층 )) 의 의

수압력의 크기는수압력의 크기는 ??

100100 층 건물 층 건물 (( 예예 ))

100100 층 건물 층 건물 (( 예예 ))

높이 약 높이 약 400 m400 m높이 약 높이 약 400 m400 m

수압력 수압력 40 40 ㎏㎏ // ㎠㎠수압력 수압력 40 40 ㎏㎏ // ㎠㎠

건물 높이에 비례하여 작용하는 높은 수압력 때문에

건물 높이에 비례하여 작용하는 높은 수압력 때문에

☞ 기기 , 장치 , 배관 등은 사용압력

에 한계 ( 건축설비의 일반 안전

사용압력 : 10-20 ㎏ / ㎠급 )

☞ 높은 수압력에 사용되는 내압

기기를 특수 제작할 경우 공사비

상승

☞ 높은 수압력은 안전과 운전 관리

상 어려움 .

☞ 이의 해결을 위해 기존 초고층

건물에서는 중간 기계실을

설치 운용하고 있음 .

☞ 기기 , 장치 , 배관 등은 사용압력

에 한계 ( 건축설비의 일반 안전

사용압력 : 10-20 ㎏ / ㎠급 )

☞ 높은 수압력에 사용되는 내압

기기를 특수 제작할 경우 공사비

상승

☞ 높은 수압력은 안전과 운전 관리

상 어려움 .

☞ 이의 해결을 위해 기존 초고층

건물에서는 중간 기계실을

설치 운용하고 있음 .

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3. 3. 초고층 건물과 초고층 건물과 중간기계실중간기계실3. 3. 초고층 건물과 초고층 건물과 중간기계실중간기계실

중간기계실의필 요 성

중간기계실의필 요 성

▶초고층건물 수 배관에는 건물높이에 비례하여 작용하는 높은 수압력이 발생

▶ 보통 45 층 이상의 초고층건물은 수압력 때문에 중간기계실 필요

▶초고층건물 수 배관에는 건물높이에 비례하여 작용하는 높은 수압력이 발생

▶ 보통 45 층 이상의 초고층건물은 수압력 때문에 중간기계실 필요

문 제 점문 제 점

▶건축물의 중간층에 기계실을 설치함으로서 이용 가능한 공간의 감소

▶ 중량물인 기계설비를 건축물 중층부 및 고층부에 설치해야 되므로 건축구조체를

보강 설계 . 시공함으로 건축비의 증가

▶ 기계 운전시에 발생되는 소음 . 진동으로 인접 실들의 사무환경에 악영향을 발생

▶ 기계장치 /설비가 여러 장소에 분산 설치되므로 유지 . 관리 불편 및 관리인원의 증가

▶ 열 유체의 공급온도가 높아짐에 따라 에너지손실이 커지고 , 이에 비례하여 배관경 및

덕트의 규격이 커지고 따라서 배관 PIT 면적증가 및 천정공간 높이 증가

▶ 중간 기계실 누수 사고 시에 소손 피해의 광범위한 확산

▶건축물의 중간층에 기계실을 설치함으로서 이용 가능한 공간의 감소

▶ 중량물인 기계설비를 건축물 중층부 및 고층부에 설치해야 되므로 건축구조체를

보강 설계 . 시공함으로 건축비의 증가

▶ 기계 운전시에 발생되는 소음 . 진동으로 인접 실들의 사무환경에 악영향을 발생

▶ 기계장치 /설비가 여러 장소에 분산 설치되므로 유지 . 관리 불편 및 관리인원의 증가

▶ 열 유체의 공급온도가 높아짐에 따라 에너지손실이 커지고 , 이에 비례하여 배관경 및

덕트의 규격이 커지고 따라서 배관 PIT 면적증가 및 천정공간 높이 증가

▶ 중간 기계실 누수 사고 시에 소손 피해의 광범위한 확산

결 과 결 과

▶ 초기 투자비 ( 건설비용 ) 증가와 이용면적축소로 경제적손실 ( 분양 /임대수익 ) 이 많음

▶ 주변실내환경이 열악해지고 유지관리의 어려움

▶ 유틸리티의 이용효율이 낮아 에너지비용이 커짐

▶ 덕트 및 배관경 커짐 . 천정 높이 증가로 실내천정 낮아짐 . 전체건물층수 감소

▶ 초기 투자비 ( 건설비용 ) 증가와 이용면적축소로 경제적손실 ( 분양 /임대수익 ) 이 많음

▶ 주변실내환경이 열악해지고 유지관리의 어려움

▶ 유틸리티의 이용효율이 낮아 에너지비용이 커짐

▶ 덕트 및 배관경 커짐 . 천정 높이 증가로 실내천정 낮아짐 . 전체건물층수 감소

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3-1. 3-1. 기존 방식 기존 방식 : : 통상적인 중간기계실 설치방식 통상적인 중간기계실 설치방식 3-1. 3-1. 기존 방식 기존 방식 : : 통상적인 중간기계실 설치방식 통상적인 중간기계실 설치방식

기계실

배치

형 식지하 기계실

최상층지하기계실 최상층 기계실 각 층 , 지하층

( 최상층 ) 기계실 3 개소 기계실

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High-Riser System

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R.B

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R.B

펌 프

A.H.U

40F

60F

20F

기계실

보일러 (B) 냉동기 (R)

3-2. 기존 방식 : 중간기계실에 열원기기 ( 냉동기 . 보일러 ) 를 설치하는 방식

◈ 일반적으로 건물높이 100 m 이상 ,

25 층 이상의 건물은 수압력 때문에

기 기 안 전 을 위 해 서 중 간 층 또 는

옥상층에 중간기계실을 배치

◈ 중간기계실에는 열원기기 ( 냉동기 ,

보일러 등 ) 를 설치하여 열원을 직접

공조기기에 공급

◈ 그림은 60 층 건물에 중간층 2 개

부 분 에 기 계 실 을 배 치 한 경 우 의

개념도임

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High-Riser System

◇ 건물의 중간층에 기계실이 필요 없는 초고층건물

공조설비 수배관계통의 수압력 제어시스템

◇ 열 유체 ( 냉 온수 ) 를 직접적으로 A.H.U 에

공급 하 므로 에너지의 효율적인 이용

◇ 열원기기를 Power Plant 에 집중 설치할 수 있으므로 합리적이고 경제적인 운영관리가 가능

◇ 초고층건물의 수배관계통에 작용하는 높은 수

압력을 임의대로 안전하고 정확하게 제어할 수

있는 신축 및 기존의 모든 초고층 건물에 적용할

수 있는 시스템

◇ 건물의 중간층에 기계실이 필요 없는 초고층건물

공조설비 수배관계통의 수압력 제어시스템

◇ 열 유체 ( 냉 온수 ) 를 직접적으로 A.H.U 에

공급 하 므로 에너지의 효율적인 이용

◇ 열원기기를 Power Plant 에 집중 설치할 수 있으므로 합리적이고 경제적인 운영관리가 가능

◇ 초고층건물의 수배관계통에 작용하는 높은 수

압력을 임의대로 안전하고 정확하게 제어할 수

있는 신축 및 기존의 모든 초고층 건물에 적용할

수 있는 시스템

4-1. 4-1. 개 요개 요4-1. 4-1. 개 요개 요

4. High-Riser System 4. High-Riser System 4. High-Riser System 4. High-Riser System

보일러 (B)냉동기 (R)

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R.Bꁣ

Pump & PCV

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JRSYS JRSYS

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High-Riser System

4-2. High-Riser System’s Schematic Diagram4-2. High-Riser System’s Schematic Diagram 4-2. High-Riser System’s Schematic Diagram4-2. High-Riser System’s Schematic Diagram

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High-Riser System

4-3. High-Riser System4-3. High-Riser System 과 기존방식과의 비교표과 기존방식과의 비교표4-3. High-Riser System4-3. High-Riser System 과 기존방식과의 비교표과 기존방식과의 비교표

항 목종래기술의 중간기계실 설치방식

High-Riser System열원기기 ( 냉동기 ) 설치 열 교환기설치

1. 시스템의

기본구성

•중간기계실에 열원기기 ( 냉동기 , 보일러 , 펌프 등 ) 를 설치•직접적으로 냉난방열원을 A.H.U에 공급

•초고층의 높은 수압력을 분산 제어하기 위해 설치되는 방식임 •중간기계실에 열 교환기를 설치하고 POWER PLANT로부터 열 교환기에 열을 공급•열교환기에서 열 교환하여 A.H.U.에 공급

•초고층의 높은 수압력을 JR High-Riser System으로 제어•열원 ( 냉 . 온수 ) 을 POWER PLANT에서 직접적으로 A.H.U에 공급하는 방식•중간기계실이 필요 없음

2. 건축공간 이용 및 유지관리 측면

•중간기계실은 많은 면적과 공간을 점유함•기계실의운전소음 , 진동은 주변 실의 환경을 나쁘게 함•누수 및 화재의 위험•기계실유지관리의 어려움과 관리인력이 필요

•열원기기 ( 냉동기 , 보일러 )설치 방식의 단점을 보완한 방식 •열교환기의 설치공간이 필요함•기계실의펌프운전소음 , 진동발생 , 누수피해우려•기계실 유지관리인력이 필요

•중간기계실이 차지하던 넓은 공간을 업무용으로 활용•소음 . 진동의 원인제거로 실내 환경이 개선•중간기계실이 없으므로 유지 관리가 간편 , 관리인력감소

3. 에 너 지

효율측면

•열원기기 ( 냉동기 , 보일러 )로부터 직접 열을 공급•열의 이용측면에서는 유리함

•유량증대로 배관 및 덕트 규격이 커지고 동력이 커짐•열교환기에서 온도가 상승되어 많은 열손실 발생

•열원기기를 지하기계실에 집중설치로 합리적 운영관리•열 ( 냉 온수 ) 을 직접적으로 A.H.U에 공급하므로 열효율이 대폭 상승되어짐 .

평 가 C B A

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High-Riser System

5. High-Riser System5. High-Riser System 의 안전성의 안전성5. High-Riser System5. High-Riser System 의 안전성의 안전성

◈ 제어기기 Mechanism 이 기계식 채택으로 고장이 없고 작동이 정확하다 .

◈ 제어기기는 자체 수압력으로 작동하는 자력식의 완전자동 (Self-Action Automatic

Control Device) 기기이고 수 압력 제어에 필요한 특성과 기능을 부가하여 제작한다 .

◈ 제어기기는 건물에 따라 맞춤 구성 / 설계되고 설계사양서에 의해 특별 제작한다 .

◈ 제어기기의 사용압력 범위는 초고층 건물 특성에 맞추어 최대 700psi (48Kg/Cm2) 까지

적용이 가능하다 .

◈ 제어기기의 부품은 내구성이 높아 유지 보수 부품이 매우 적게 소요된다 .

◈ 제어기기의 조정과 , 정비보수가 쉽고 간단하다 .

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High-Riser System

6. High-Riser System6. High-Riser System 의 기대효과의 기대효과6. High-Riser System6. High-Riser System 의 기대효과의 기대효과

No 항 목 내 용 기 대 효 과

1구조체의 경량화로건물의 안전성 증가

중간기계실에 중량물인 냉동기 및 기기류의 하중과 기계실보강공사하중이 생략되어 구조체가 경량화 되어 건물의안전도 상승

구조체 공사비의1% 이상절약가능

2 업무용실의 면적증가중간기계실이 필요 없어지므로 중간기계실이 점유하던 넓은면적 , 공간을 확보하여 업무용으로 이용

기계실은 건축연면적의 2~3% 의 공간이필요함 .

3 공사비의 절감 건물구조체 공사비 절약 , 기계설비 및 배관공사비 절약 , 기계실공사비 절약 , 기계장비 구입비 절약 등

건축공사비부분의약 8% 절약 (기계설비공사비의약30%) 가능

4 전기 동력 에너지 절약열 ( 냉 온수 ) 의 직접공급으로 유량이 감소되어 펌프의 동력비절약 , 2 차 순환펌프의 생략으로 전기동력 절약

전기동력에너지의30% 이상 절약가능

5저온의 냉수를 직접 공급하므로 저온공조 가능 , 많은 에너지절약 가능

저온의 냉수를 직접 공급하므로 저온공조가 가능 . 저온공조로 송풍기 동력 30% 이상 절약 등 많은 에너지절약 및 공사비 절감 . 열손실이 없으므로 에너지의 합리적인 이용에 유리

송풍기동력에너지의약 30~40% 절약가능

6열원설비의 열부하 용량 여유 효과 발생

열의 직접공급으로 열효율이 높아져서 열원장비의 용량에 여유가 생기는 효과발생 , 배관 및 기기의 규격이 작아지는 효과발생

열원장비 용량의 약10% 여유발생 효과

7천정스페이스가 작아져서건물의 층 수 증가 가능

저온의 냉수공급으로 공조풍량이 감소되므로 공조덕트의 규격이 작아져서 천정스페이스가 축소됨 (20% 이상 ).천정스페이스의 축소로 건축공사비의 절약 및 건물의 층 수를 증가할 수 있는 이익 발생

천정 스페이스의 10~20 cm 이상 축소가능

8 유지 관리 비용의 절약열원기기를 집중 설치하여 관리하게 되므로 효율적인 운전관리로 관리인력이 감소되고 기계설비의 유지관리비용이 절감

유지 관리비의약 25% 절약가능

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High-Riser System

7.High-Riser System의 적용대상 건물7.High-Riser System의 적용대상 건물

(1) 사무소건물 (Office Building)

(2) 주상복합건물 (Residential & Store Complex)

(3) 주 거 건 물 (Residential) (4) 호텔건물 (Hotel/Lodging)

(5) 병원 (Hospital) (6) 학교 (Education)

(7) 기타 고층의 모든 건축물 (20 층 이상 , 높이 70m 이상 )

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High-Riser System

8-1. Base Area(Power Plant)8-1. Base Area(Power Plant)8-1. Base Area(Power Plant)8-1. Base Area(Power Plant)

(1) Booster Pump

(2) Pump Control

(3) Water Hammer Prevention

(4) Surge Anticipator

(5) Pressure Relief Control

(6) Cavitation Prevention

8-2. Supply Line System8-2. Supply Line System8-2. Supply Line System8-2. Supply Line System

(1) 기본압력유지제어 (Base Pressure)

Power Plant 의 기본압력 (Base

Pressure) 의 절대유지

(2) 기본압력은 안전과 경제성을 검토하여

최적 조건으로 설계

(3) 팽창압력제어 (Expansion Control)

(4) 압력도피제어 (Pressure Relief )

◈ High-Rise System 은 유량조절 , 감압 및 자동개도조절의 복합기능 및 신속 정밀한

제어능력을 갖춘 시스템으로서 기존의 감압밸브나 유량조절밸브 등으로서는 달성할 수

없었던 압력제어 , 유량을 정확하게 제어하여 중간기계실 / 열 교환기가 필요 없는

시스템

8. High-Riser System8. High-Riser System 의 의 Mechanism Mechanism 8. High-Riser System8. High-Riser System 의 의 Mechanism Mechanism

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High-Riser System

8-3. Return Line System8-3. Return Line System8-3. Return Line System8-3. Return Line System

(1) Surge Control

• 써지 압력 도피제어 / 감시 / 경보 (2) Pressure Reducing Control

• 기기전후 압력제어 / 경보 • 기기전후 온도감시 / 경보

(3) Cavitation Prevention

(4) Pressure Relief Control

(5) Pressure Sustain Control

(6) Solenoid Control

(7) 원격제어 / 감시 / 경보

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High-Riser System

9. 9. 기존 시스템과의 경제성 비교분석기존 시스템과의 경제성 비교분석9. 9. 기존 시스템과의 경제성 비교분석기존 시스템과의 경제성 비교분석

9-1. 609-1. 60 층 규모 초고층 건축물의 개략 공사비층 규모 초고층 건축물의 개략 공사비9-1. 609-1. 60 층 규모 초고층 건축물의 개략 공사비층 규모 초고층 건축물의 개략 공사비

기계설비23.0%

전기공사18.5%

건축공사58.5%

총공사비 3,000 억원

구 분 분야별 공사비 비율(%)

비고

건축공사 1,755 억원 58.5

기계설비 690 억원 23.0

전기설비 555 억원 18.5

합 계 3,000 억원 100.0

◆ 비교 조건

• 층수 : 60 층 규모

• 건물높이 : 240M

• 연면적 : 60,000 평 (180,000 평방미터 )

• 건설공사비 총합계 : 3,000 억원 ( 개략

치 )

• 냉방시스템 유틸리티를 기본으로 비교

분석함 .

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High-Riser System

9-2. 609-2. 60 층 건물에 시스템 층 건물에 시스템 적용시적용시 절감 가능한 금액 절감 가능한 금액 (( 공사비 기준공사비 기준 ))9-2. 609-2. 60 층 건물에 시스템 층 건물에 시스템 적용시적용시 절감 가능한 금액 절감 가능한 금액 (( 공사비 기준공사비 기준 ))

분야별 A. 절감가능 부 분 B. 공사비C. 절감 가능액

D. 절감율 (%) 비 고

건축공사

부 분

구조체 및 구조물 공사비 810.0 16.2 2% D=(C/B)100

중간 기계실 설치 공사비 630.0 6.3 1%

소 계 1,440.0 22.5 1.56%(22.5/1440)

기계 설비

공사 부분

기기 및 장비 구입비 172.5 43.1 24.98% D=(C/B)100

기기 및 장비 설치 공사비 179.4 26.9 14.99%

배관 설비 공사 138.0 34.5 25%

덕트 설비 공사 145.0 10.8 7.5%

소 계 634.9 115.3 18.16%(115.3/634.

9)

에 너 지

절약 부분

전기 에너지절약 19.8( 년간사용 )

5.9 19.69% 1 년간의 전기 ,

열에너지절약

열 에너지절약 7.3( 년간사용 ) 2.2 30.13%

소 계 27.1 8.1 29.89%(8.1/27.1)

건축면적

확 보

중간 기계실의 공간을 확보

분양 시800( 평 ) 80.0 1000 만원 /

평

◈ 상기 표의 에너지 절감부분은 1 년간의 전기 및 열 에너지 절감율이며 건물의 기계설비의 LIFE CyCLE(LCC) 을 감안하면

에너지 절약효과가 있음 ( 예 : 20년 ×8.1억 = 162억원 )

◈ 상기 표의 에너지 절감부분은 1 년간의 전기 및 열 에너지 절감율이며 건물의 기계설비의 LIFE CyCLE(LCC) 을 감안하면

에너지 절약효과가 있음 ( 예 : 20년 ×8.1억 = 162억원 )

단위 : 억원

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High-Riser System

유효공간임대수입33.6%

관리비절감25.1%

에너지절약41.3%

합계 19.7 억원

내 용 연간절감액 (억원 )

비율(%)

비 고

유효공간 임대수익 5.76 33.6800 평 × 60,000( 원 /평 ) × 12 월=5.76 억원

에 너 지 절 약 8.10 41.3 8.1×15/ 년 = 121.6 억원 (Life Cycle)

관 리 비 절 감 4.30 25.1 인건비 및 유지 보수비

합 계 18.16 100.018.16 ×15/ 년 = 272.24 억원 (Life Cycle)

9-3.609-3.60 층 규모 초고층건축물에 시스템 적용시 임대 및 에너지절감 수익효과층 규모 초고층건축물에 시스템 적용시 임대 및 에너지절감 수익효과9-3.609-3.60 층 규모 초고층건축물에 시스템 적용시 임대 및 에너지절감 수익효과층 규모 초고층건축물에 시스템 적용시 임대 및 에너지절감 수익효과

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High-Riser System

10. 10. 적 용 사 례적 용 사 례10. 10. 적 용 사 례적 용 사 례

1. 건 물 명 : 포스코 센터 (POSCO CENTER)

2. 위 치 : 서울 강남구 대치동

3. 용 도 : 업무시설 ( 오피스빌딩 )

4. 건축규모 : 지하 6 층 , 지상 31 층

5. 연 면 적 : 181,012 평방미터 (54,756 평 )

6. High-Riser System 의 설치

설치 년도 : 1996.10.

층 수 : 지상 31 층 , 지하 6 층 ( 높이 157m)

• 지하 6 층 기계실에 JR High-Riser System 설치

• 공조배관계통을 저 , 중 , 고층부로 구획

• 중간기계실이 없음

• 압력제어 (Base 압력설정 , 감압 및 압력유지 )

7. 운전결과 (2004 년 현재 )

• 완전자동운전 , 에너지절약 , 유지관리비절감

• 시스템의 성능 및 안전성 , 경제성이 확인 입증됨

1. 건 물 명 : 포스코 센터 (POSCO CENTER)

2. 위 치 : 서울 강남구 대치동

3. 용 도 : 업무시설 ( 오피스빌딩 )

4. 건축규모 : 지하 6 층 , 지상 31 층

5. 연 면 적 : 181,012 평방미터 (54,756 평 )

6. High-Riser System 의 설치

설치 년도 : 1996.10.

층 수 : 지상 31 층 , 지하 6 층 ( 높이 157m)

• 지하 6 층 기계실에 JR High-Riser System 설치

• 공조배관계통을 저 , 중 , 고층부로 구획

• 중간기계실이 없음

• 압력제어 (Base 압력설정 , 감압 및 압력유지 )

7. 운전결과 (2004 년 현재 )

• 완전자동운전 , 에너지절약 , 유지관리비절감

• 시스템의 성능 및 안전성 , 경제성이 확인 입증됨

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High-Riser System

◆ 최근 10 년 동안 지어진 세계의 초고층 건물 : 5,826 개

◆ 세계의 초고층건물의 총계 : 36,608 개 (2002 년 현재 )

◆ 2002 년에 준공된 세계의 초고층건물 : 350 개 이상

11. 세계의 초고층건물 현황11. 세계의 초고층건물 현황

11-1. 세계의 지역별 초고층 건물 분포 현황

1) North America

2) Europe

3) Asia

4) Middle east

5) Oceania

6) South America

7) Africa 

18,489 

6,330

6,126

2,166

1,690

1,384 

404 

  50.52

17.32

16.74

5.92

4.62

3.78

1.10

Total 36,608   100

(Source: www.skyscrapers.com, June 2002)

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High-Riser System

◆ 초고층의 건설 붐 : 현재 전세계에는 수 많은 초고층건물이 경쟁적으로 지어 지고 있음

◆ SYSTEM 의 적용의 유연성 : 신축 및 기존건물 모두 다 적용이 가능

◆ 기존건물에 적용 : 기존의 초고층건물에 적용하면 더 많은 이익 창출가능

11-2. 세계의 최근 10 년간 건설된 초고층건물 현황

11-3. 신축 및 기존건물에 적용할 수 있는 유연성이 장점

1) North America

2) Europe

3) Asia

4) Middle east

5) Oceania

6) South America

7) Africa 

1,954 

1,783  

  962  

  504 

347  

222

54

33.54

30.60

16.51

8.65

5.96

3.81

0.93

Total 5,826   100

(Source: www.skyscrapers.com, June 2002)

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High-Riser System

11-4. 초고층 건설공사와 HIGH-RISER SYSTEM 의 선택 시 기대효과 11-4. 초고층 건설공사와 HIGH-RISER SYSTEM 의 선택 시 기대효과

1. 신기술 ( 국제특허 ) 신공법 , 공사비절약 ,에너지절약 , 공기단축→발주자 우선협상대상 수주가능

1. 국 내 외 초고층공사의 수주에 유리

1. 건설공사비 총 금액의 약 8% 절약 가능2. 중 간 기 계 실 의 건 축 공 사 및 기계설비공 사 생략으 로 공기 단축

1. 건설공사비 절약2. 건축 공사기간 단축

건

설

회

사

기 대 효 과 내 용항 목구 분

1. 신축초고층공사 시장2. 기존 초고층건물의 개 보수공사 시장

1. 세계초고층 매년 350~500 개 이상 신축되고

있음

2. 세 계 기 존 초 고 층 건 물 36,600 개 이 상

건설되어짐

건 축

주

1. 건축이용면적 확보

2. 건물층수증가 가능

3. 건물의 안전도 증가

4. 에너지 절약5. 유지관리비 절약

1. 중간기계실공간을 업무용 공간으로 확보하여 이용 ( 연면적의 2∼3%)2. 천정공간 축소로 건물의 층수 증가 가능 ( 천정공간 10~20cm 축소가능 )3. 기계실 및 기기의 하중부하가 없어짐으로 건물 안전도 증가 ( 중량물기계장치의 설치생략 )4. 동력전기 및 열에너지 절약 : 30% 이상5. 열원기기의 집중설치 관리 ( 지하 기계실에

집중 설치 ) 로 유지관리비의 절약

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High-Riser System

12. 12. 특허등록 및 특허출원 사항특허등록 및 특허출원 사항12. 12. 특허등록 및 특허출원 사항특허등록 및 특허출원 사항

1. 특허등록

1) 대한민국 특허등록 제 0245587 호 (1999.11.30)

2) 대한민국 특허등록 제 0550131 호 (2006.02.01)

3) 미국특허등록 Patent No. US 6,715,691 B2 (2004.04.06)

4) 일본 특허 등록 제 3730960 호 (2005.10.14)

5) 싱가폴 특허 등록 P No. 97100 [WO 02/44626] (2005. 07.29)

2. PCT 국제특허 국가별 출원번호

1) 미 국 특허출원번호 : 10/432,978

2) 중 국 특허출원번호 : 01821952.7

3) 캐 나 다 특허출원번호 : 01821952.7

4) 호 주 특허출원번호 : 2002221145

5) EPO ( 유럽 연합 ) 특허출원번호 : 01998777

6) 홍 콩 특허출원번호 : 04102770.8

1. 특허등록

1) 대한민국 특허등록 제 0245587 호 (1999.11.30)

2) 대한민국 특허등록 제 0550131 호 (2006.02.01)

3) 미국특허등록 Patent No. US 6,715,691 B2 (2004.04.06)

4) 일본 특허 등록 제 3730960 호 (2005.10.14)

5) 싱가폴 특허 등록 P No. 97100 [WO 02/44626] (2005. 07.29)

2. PCT 국제특허 국가별 출원번호

1) 미 국 특허출원번호 : 10/432,978

2) 중 국 특허출원번호 : 01821952.7

3) 캐 나 다 특허출원번호 : 01821952.7

4) 호 주 특허출원번호 : 2002221145

5) EPO ( 유럽 연합 ) 특허출원번호 : 01998777

6) 홍 콩 특허출원번호 : 04102770.8

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High-Riser System

12-1. 12-1. 현재 등록 특허현재 등록 특허 (( 대한민국대한민국 ) ) 12-1. 12-1. 현재 등록 특허현재 등록 특허 (( 대한민국대한민국 ) )

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High-Riser System

12-2. 현재 등록 특허 ( 미국 ) 12-2. 현재 등록 특허 ( 미국 )

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High-Riser System

12-3. 현재 등록 특허 ( 일본 , 싱가폴 ) 12-3. 현재 등록 특허 ( 일본 , 싱가폴 )