DOAS란 무엇인가?

DOAS를 이해하려면, 실험실에서 공기가 하는 일을 세 가지로 나누어 보면 됩니다.
 

실험실에는 외부 공기를 공급하는 일, 장비에서 발생하는 열을 식히는 일, 실험 중 발생한 오염 공기를 내보내는 일이 있습니다.
이 세 가지는 서로 연결되어 있지만, 같은 일은 아닙니다.
실험실의 공조설비는 크게 세 가지 역할을 나누어 담당합니다. 

DOAS(전용 외기 시스템)는 바깥 공기를 필요한 온도와 습도로 처리해 실험실에 공급합니다. 

실내 냉난방설비는 분석장비와 사람 등에서 발생하는 열을 처리하고 실내 온도를 유지합니다. 

흄후드와 장비 배기설비는 실험 중 발생하는 오염물질을 발생 지점에서 포집하여 실외로 배출합니다. 

이 세 설비가 서로 연동되어야 실험실의 온도·습도와 공기 흐름을 안정적으로 관리할 수 있습니다.

DOAS와 시스템에어컨이 함께 설치된 경우가 있습니다.

옥상의 DOAS에서 내려오는 공기 통로와, 시스템에어컨 실외기에서 실내기로 연결되는 배관이 따로 있습니다.

이 경우에는 통로가 DOAS에서 처리한 공기의 길, 다른 선이 시스템에어컨의 냉매 배관입니다.
즉, 에어컨 냉매 배관으로 신선한 공기가 들어오는 것이 아닙니다. 

외기를 들여오는 공기 통로는 별도로 필요합니다. 이 구분을 기억하면 도면을 볼 때도 훨씬 이해하기 쉽습니다.

장마철 분석실을 생각해 보겠습니다.
에어컨을 켜서 실내 온도는 내려갔는데, 연구원은 여전히 눅눅하다고 느낍니다. 

흄후드와 장비 배기는 계속 공기를 밖으로 내보내고 있습니다.

여기서 확인할 것은 두 가지입니다.
“밖으로 내보낸 공기는 어디에서 보충되고 있는가?”
“그 공기에 포함된 습기는 누가 처리하고 있는가?”
실내 에어컨이 장비의 열을 처리하고 있더라도, 보충되는 공기가 습하면 습도 관리가 어려워질 수 있습니다. 온도가 설정값에 도달해 냉방 운전이 줄어들어도, 외기에서 들어오는 습기는 계속 처리해야 할 수 있습니다.

DOAS는 실험실에 필요한 외기를 먼저 처리한 뒤 공급합니다. 실내 냉난방과 외기 처리를 나누면, 온도와 습도에 대한 서로 다른 요구에 대응하기 쉬워집니다. 

공기를 처리하는 대표적인 여름철 순서는 다음과 같습니다.
외기 유입 → 필터 → 냉각·제습 → 필요 시 재가열 → 실험실 공급

차가운 물컵 표면에 물방울이 맺히는 것처럼, 냉각 코일에서 공기 중 수분을 물로 만들어 배수합니다. 

제습을 마친 공기가 너무 차가우면 필요한 온도까지 다시 데웁니다.

제습은 물을 빼는 과정이고, 재가열은 그 공기의 온도를 다시 맞추는 과정입니다. 

장비 발열이 많아 냉방이 필요한 실험실이라면, 차고 건조한 공기를 그대로 냉방에 활용할 수도 있습니다. 

영상에서 추가로 배울 수 있는 중요한 내용은 ‘처리한 공기를 어디로 보내느냐’입니다.
‘Indirect Method’, ‘Direct Method’라는 표시가 있습니다.

쉽게 설명하면 다음과 같습니다.

DOAS에서 처리한 외기를 실내에 공급하는 방법은 간접 공급 방식과 직접 공급 방식으로 나눌 수 있습니다.

간접 공급 방식은 DOAS에서 처리한 외기를 기존 공조기로 보내고, 공조기를 거쳐 실내에 공급하는 방식입니다. 

이 경우 기존 공조기의 운전 상태나 풍량이 달라질 때 실험실에 필요한 외기가 충분히 공급되는지 확인해야 합니다.

직접 공급 방식은 DOAS 전용 덕트를 통해 처리된 외기를 각 실에 직접 공급하는 방식입니다. 

이 경우 실별로 필요한 외기량을 정하고, 덕트와 급기구를 설치할 공간을 확보해야 합니다. 

또한 흄후드와 장비 배기의 운전 변화에 맞춰 급기량이 조절되도록 연동 방식을 검토해야 합니다.

예를 들어, 

분석실 에어컨이 설정온도에 도달해 운전을 줄였다고 생각해 보겠습니다. 

그래도 흄후드가 작동하고 있다면 필요한 보충공기는 계속 공급되어야 합니다.
따라서 설계할 때는 “실내 냉방이 줄어들거나 멈춰도, 필요한 외기는 계속 들어오는가?”를 확인해야 합니다.
직접 공급 방식은 전용 급기구에서 실별 외기량을 확인하기 쉽지만, 별도의 덕트와 급기구 공간이 필요합니다. 

기존 공조설비와 연결하는 방식은 연결 위치와 팬 운전에 따라 외기량이 영향을 받을 수 있어 제어와 풍량 조정이 중요합니다. 

DOAS 내부에서 공기를 차갑게 만드는 방법도 한 가지가 아닙니다.
‘DX DOAS Unit’과 ‘Chilled Water DOAS Unit’을 비교할 수 있습니다.

- 냉매식 DOAS: 에어컨처럼 냉매를 이용하는 코일에서 공기를 냉각합니다.
- 냉수식 DOAS: 냉동기에서 만든 차가운 물을 코일에 보내 공기를 냉각합니다.
 

둘 다 외기를 처리하는 역할을 할 수 있지만, 필요한 배관과 열원설비가 다릅니다.
실험실 이전을 준비하는 입장에서는 “DOAS를 설치한다”는 말만으로는 충분하지 않습니다. 

냉매식인지 냉수식인지, 기존 건물의 설비를 사용할 수 있는지, 실외기나 냉동기·배관을 추가해야 하는지까지 확인해야 공사 범위가 분명해집니다.

DOAS와 냉동기가 함께 보이는 이유도 여기에 있습니다. 

DOAS는 외기를 처리하는 역할을 나타내며, 냉동기는 그 처리에 필요한 냉수를 공급하는 열원설비가 될 수 있습니다.
열회수는 ‘버리는 공기의 에너지를 활용한다’는 뜻입니다.
에너지 회수 휠과 급기·배기의 경로.
 

겨울철을 생각하면 쉽습니다. 

실내에서 따뜻하게 만든 공기를 그대로 밖으로 내보내면, 그 공기에 담긴 열도 함께 버려집니다. 

열회수장치는 이 에너지 일부를 들어오는 찬 외기를 처리하는 데 활용합니다. 

여름철에도 조건에 따라 외기 냉각·제습 부담을 줄이는 데 도움이 됩니다.
다만 실험실에서는 어떤 공기에서 열을 회수하는지가 중요합니다.
 

사람이 생활하는 일반 공간의 배기와, 용제나 산성가스 등을 취급하는 흄후드 배기는 다르게 검토해야 합니다. 

회전형 열회수장치가 실험실의 모든 배기를 그 장치에 연결할 수 있는 것은 아닙니다.
오염물질의 급기 측 이동 가능성, 부식과 오염 축적 등을 검토한 뒤 적합한 방식을 정해야 합니다.

흄후드가 있는 실험실에서는 ‘급기와 배기를 함께 맞추는 것’이 핵심입니다.
오전에는 흄후드 한 대만 사용하다가 오후에는 여러 대와 장비 배기를 동시에 사용한다고 가정해 보겠습니다. 

가변풍량 설비라면 운전 조건에 따라 필요한 배기량도 달라질 수 있습니다.
이때 배기만 늘고 보충공기가 부족하면 문틈으로 공기가 강하게 들어오는 등 실내 공기 흐름이 달라질 수 있습니다. 

반대로 공급공기가 지나치게 많으면 유지하려던 압력 관계가 바뀔 수 있습니다.
 

따라서 DOAS는 단독 장비로만 볼 것이 아니라 흄후드·장비 배기·실내 냉난방과 함께 운전되는 설비로 봐야 합니다.
또한 일반 건물에는 실내 공기를 공조기로 돌려보내는 경로도 있습니다. 

이 경로를 실험실에 그대로 적용해서는 안 됩니다. 

재순환 가능 여부는 취급 물질과 공간의 용도에 따라 별도로 검토해야 합니다.

분석실에 적용할 때는 이렇게 설명하면 이해하기 좋습니다.
“분석장비에서 발생하는 열은 실내 냉난방설비가 처리하고, 실험실에 필요한 바깥 공기는 DOAS가 온도와 습도를 맞춰 공급합니다. 

실험 중 발생하는 오염물질은 흄후드와 장비 배기가 내보냅니다. 

이 세 설비가 서로 맞춰 운전되어야 장마철에도 습도를 관리하고, 배기설비가 작동할 때 필요한 공기를 안정적으로 공급할 수 있습니다.”

업체에는 다음 내용을 구체적으로 확인하면 됩니다.

- 공기 공급 경로: 각 실로 직접 공급하는지, 기존 공조기를 거치는지
- 열원과 배관: 냉매식인지 냉수식인지, 어떤 설비를 추가해야 하는지
- 제습 성능: 실내가 이미 시원한 장마철에도 필요한 제습이 가능한지
- 급배기 연동: 흄후드와 장비 배기가 변할 때 공급량을 어떻게 조절하는지
- 열회수 범위: 어떤 배기계통에 적용하며 교차오염을 어떻게 관리하는지

견적서에도 단순히 ‘급배기 공사’라고 적기보다, 외기 처리장치·제습 및 재가열 기능·덕트·자동제어·배기 연동·시운전 중 어디까지 포함되는지를 구분해 두어야 설계와 공사 범위를 명확하게 확인할 수 있습니다.

실험실의 외기·제습·냉난방을 쉽게 이해하기

실험실 에어컨을 켰는데도 실내가 눅눅하게 느껴진 적이 있으신가요? 온도는 충분히 내려갔지만 습도가 높거나, 흄후드를 작동할 때 문틈으로 바람이 강하게 들어오는 상황이 생길 수 있습니다.

이러한 현상을 이해하려면 실험실에서 공기가 하는 일을 먼저 구분해야 합니다. 실험실에는 바깥 공기를 공급하는 일, 장비에서 발생하는 열을 처리하는 일, 실험 중 발생한 오염 공기를 내보내는 일이 있습니다. 이 세 가지가 함께 이루어져야 실내 환경을 안정적으로 유지할 수 있습니다.

DOAS는 이 가운데 바깥 공기를 처리해 공급하는 역할을 담당합니다.

DOAS는 실험실에 들어올 공기를 미리 준비하는 설비입니다.

DOAS는 Dedicated Outdoor Air System의 약자로, ‘전용 외기 시스템’을 뜻합니다. 외부 공기를 필요한 온도와 습도로 처리한 뒤 실내에 공급하는 시스템입니다.

실험실의 공조설비는 다음과 같이 역할을 나누어 이해하면 쉽습니다.

DOAS는 바깥 공기를 여과하고, 필요에 따라 냉각·제습·가열하여 실험실에 공급합니다. 실내 냉난방설비는 분석장비와 사람 등에서 발생하는 열을 처리하고 실내 온도를 유지합니다. 흄후드와 장비 배기설비는 실험 중 발생하는 오염물질을 발생 지점에서 포집하여 배출합니다.

DOAS가 설치되어도 실내 냉난방이나 흄후드의 역할이 없어지는 것은 아닙니다. 세 설비의 기능과 운전을 서로 맞추는 것이 중요합니다.

에어컨 배관과 외기 공급 덕트는 서로 다른 통로입니다.

DOAS와 시스템에어컨을 함께 설치한 구성도를 보면, DOAS에서 실내로 내려오는 공기 통로와 시스템에어컨 실외기에서 실내기로 연결되는 배관이 따로 있습니다.

덕트는 공기가 이동하는 통로입니다. DOAS에서 처리한 외기는 이 덕트를 통해 각 실로 들어옵니다. 반면 시스템에어컨의 냉매 배관은 냉난방에 필요한 열을 운반하는 냉매가 흐르는 통로입니다.

즉, 에어컨 냉매 배관으로 신선한 공기가 들어오는 것은 아닙니다. 실내기를 설치했다고 필요한 환기까지 자동으로 해결되는 것은 아니므로, 외기 공급 경로를 별도로 확인해야 합니다.

장마철에는 ‘시원한 공기’와 ‘건조한 공기’를 구분해야 합니다.

장마철 분석실을 가정해 보겠습니다. 에어컨을 켜서 실내 온도는 내려갔지만, 연구원은 여전히 눅눅하다고 느낍니다. 흄후드와 장비 배기는 계속 공기를 밖으로 내보내고 있습니다.

이때는 밖으로 내보낸 공기가 어디에서 보충되는지, 보충되는 공기에 포함된 습기를 어떤 설비가 처리하는지 확인해야 합니다.

실내 온도가 설정값에 도달하면 에어컨은 냉방 운전을 줄일 수 있습니다. 하지만 외기에서 들어오는 습기는 계속 처리해야 할 수 있습니다. 특히 크게 덥지는 않지만 습한 날에는 온도 조절과 제습에 필요한 운전이 달라집니다.

DOAS는 필요한 외기를 별도로 처리해 공급하므로, 실내 냉난방과 외기 제습의 역할을 나누는 데 도움이 됩니다. 다만 실제 습도 유지 성능은 외기량, 장비 용량, 실내 수분 발생량과 제어 방식에 따라 달라집니다.

제습은 물을 빼는 과정이고, 재가열은 온도를 다시 맞추는 과정입니다.

대표적인 여름철 냉각식 DOAS의 공기 처리 순서는 다음과 같습니다.

외기 유입 → 필터 → 냉각·제습 → 필요 시 재가열 → 실험실 공급

차가운 물컵 표면에 물방울이 맺히는 모습을 떠올리면 제습 원리를 이해하기 쉽습니다. 공기를 충분히 차갑게 하면 공기 중 수증기 일부가 물로 변합니다. 냉각 코일에서 이렇게 생긴 물을 받아 배수하면서 공기 속 수분을 줄입니다.

그런데 습기를 충분히 제거한 공기가 실내에 공급하기에는 너무 차가울 수 있습니다. 이때 필요한 온도까지 다시 데우는 과정이 재가열입니다.

재가열 자체가 수분을 제거하는 것은 아닙니다. 수분은 앞의 냉각 과정에서 물로 빠져나갑니다. 이미 수분을 제거한 공기를 다시 데우더라도, 배수한 물이 공기 속으로 돌아가는 것은 아닙니다.

항상 실내 온도까지 재가열할 필요도 없습니다. 장비 발열이 많아 냉방이 필요한 실험실에서는 차고 건조한 공기를 냉방에 활용할 수 있습니다. 반대로 냉방 필요가 적은 공간에서는 과냉각을 막기 위해 재가열할 수 있습니다.

처리한 외기를 실내에 보내는 경로도 확인해야 합니다.

DOAS에서 처리한 공기의 공급 경로는 대표적으로 간접 공급 방식과 직접 공급 방식으로 설명할 수 있습니다.

간접 공급 방식은 처리한 외기를 기존 공조기 쪽으로 보내고, 공조기를 거쳐 실내에 공급하는 방식입니다. 이 경우 기존 공조기의 운전 상태나 풍량이 달라질 때 실험실에 필요한 외기가 충분히 공급되는지 확인해야 합니다.

직접 공급 방식은 DOAS 전용 덕트를 통해 처리된 외기를 각 실에 직접 공급하는 방식입니다. 실별 외기량을 확인하기 쉽지만, 전용 덕트와 급기구를 설치할 공간이 필요합니다. 배기설비의 운전 조건과 필요한 압력 관계에 맞춰 급기량을 관리하는 것도 중요합니다.

예를 들어 분석실 에어컨이 설정온도에 도달해 냉방 운전을 줄였더라도, 흄후드가 작동 중이라면 필요한 보충공기는 계속 공급되어야 합니다. 따라서 “냉방이 줄어들거나 멈춰도 필요한 외기는 계속 들어오는가?”를 확인해야 합니다.

DOAS는 냉매식과 냉수식으로 구성할 수 있습니다.

외기를 냉각하는 방법도 한 가지가 아닙니다.

냉매식 DOAS는 에어컨처럼 냉매를 이용하는 코일에서 공기를 냉각합니다. 냉수식 DOAS는 냉동기에서 만든 차가운 물을 코일에 보내 공기를 냉각합니다.

두 방식 모두 외기를 처리할 수 있지만, 필요한 열원설비와 배관이 다릅니다. 실험실을 신설하거나 이전할 때는 냉매식인지 냉수식인지, 기존 건물의 설비를 사용할 수 있는지, 실외기나 냉동기·배관을 추가해야 하는지 확인해야 합니다.

DOAS는 외기를 처리하는 역할을 나타내고, 냉동기는 그 처리에 필요한 냉수를 공급하는 열원설비가 될 수 있습니다.

열회수는 배출되는 공기의 에너지를 활용하는 것입니다.

겨울철 실내에서 따뜻하게 만든 공기를 그대로 밖으로 내보내면, 그 공기에 담긴 열도 함께 버려집니다. 열회수장치는 이 에너지 일부를 들어오는 찬 외기를 처리하는 데 활용합니다. 여름철에도 조건에 따라 외기 냉각·제습 부담을 줄이는 데 도움이 됩니다.

다만 실험실에서는 어떤 공기에서 열을 회수하는지가 중요합니다.

일반 생활공간의 배기와 용제·산성가스 등을 취급하는 흄후드 배기는 다르게 검토해야 합니다. 모든 실험실 배기를 같은 열회수장치에 연결할 수 있는 것은 아닙니다. 오염물질이 급기 쪽으로 이동할 가능성, 부식과 오염 축적 등을 검토하여 적합한 방식을 선정해야 합니다.

열회수장치의 설치 여부와 방식에 따라 성능이 달라지므로, DOAS를 설치하면 언제나 같은 수준의 에너지 절감이 발생한다고 보기는 어렵습니다.

흄후드가 있는 실험실에서는 급기와 배기를 함께 맞춰야 합니다.

오전에는 흄후드 한 대를 사용하고, 오후에는 여러 대의 흄후드와 장비 배기를 동시에 사용한다고 가정해 보겠습니다. 가변풍량 설비라면 운전 조건에 따라 필요한 배기량도 달라질 수 있습니다.

배기량만 늘고 보충공기가 부족하면 문틈으로 공기가 강하게 들어오는 등 실내 공기 흐름이 달라질 수 있습니다. 반대로 공급공기가 지나치게 많으면 유지하려던 실간 압력 관계가 바뀔 수 있습니다.

DOAS는 흄후드·장비 배기·실내 냉난방과 함께 운전되는 설비로 검토해야 합니다. 특히 오염물질을 취급하는 공간에서는 주변 공간으로 오염 공기가 퍼지지 않도록 공기의 흐름 방향을 관리해야 합니다.

일반 건물에서 사용하는 실내 공기 재순환 방식도 실험실에 그대로 적용해서는 안 됩니다. 재순환 가능 여부는 취급 물질과 공간의 용도에 따라 별도로 검토해야 합니다.

실험실 설비를 검토할 때는 실제 사용 조건을 업체에 전달해야 합니다.

“DOAS를 설치해 주세요”라는 요청만으로는 필요한 성능과 공사 범위를 정하기 어렵습니다. 다음과 같이 실험실이 어떻게 사용되는지 설명하는 것이 좋습니다.

“장마철에도 필요한 온도와 습도를 유지해야 합니다. 흄후드와 장비 배기가 동시에 작동할 때도 필요한 공기가 공급되어야 하며, 야간에도 일부 분석장비가 계속 운전됩니다. 이 조건에서 외기를 얼마나 공급하고, 습기를 얼마나 제거하며, 급기와 배기를 어떻게 맞출 수 있는지 확인해 주세요.”

이와 함께 공기를 각 실로 직접 공급하는지, 기존 공조기를 거치는지 확인해야 합니다. 냉매식·냉수식 중 어떤 방식인지와 추가 열원설비의 필요 여부도 검토해야 합니다.

실내가 이미 시원한 장마철에도 제습이 가능한지, 배기량 변화에 어떻게 대응하는지, 열회수는 어떤 배기계통에 적용하는지도 확인할 사항입니다.

견적서에는 외기 처리장치, 제습·재가열 기능, 덕트, 자동제어, 배기 연동 및 시운전 중 어디까지 포함되는지 구분해 두는 것이 좋습니다. 

이러한 범위가 명확해야 설계와 시공 단계에서 필요한 기능의 누락이나 비용 중복을 줄일 수 있습니다.