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과제기본정보

국가 전염병 재난 대응, 자율 확장 및 신속 설치/해체가 가능한 이동형 음압격리병실 사업화 모델 개발1년차

사업개요
사업개요
사업명 국토교통기술사업화지원 과제번호 21TBIP-C161800-01
국가과학표준분류 1순위 원자력 | None | None 적용분야 건설업
2순위 재료 | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 원자력 | 노심 핵설계 기술 | None 과제유형 개발
과제명 국가 전염병 재난 대응, 자율 확장 및 신속 설치/해체가 가능한 이동형 음압격리병실 사업화 모델 개발
주관연구기관 이솔테크
총괄연구 책임자 성명 송종운
소속 이솔테크 직위 대표
전화번호 062-714-3307 FAX 062-714-3308
총 연구기간 2021-04-01 ~ 2023-06-30
당해연도 연구기간 2021-04-01 ~ 2021-12-31

(단위:원)

년도별 비용
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
1차년도 360,000,000 24,000,000 216,000,000 240,000,000 600,000,000
과제기본정보
연구개발개요 ○ 최소한의 외부자원 공급으로 단독 운영이 가능한 의료시스템으로, 제한된 공간에서 진단과 치료가 가능하도록 설계/구축된 움직이는 음압격리병실
○ 움직이는 음압격리병실은 병원체, 탑재의료설비, 운용 제어 시스템을 포괄하는 개념
- 이동형 병원체 : 바이러스 확산 지역 및 환자 규모에 맞춰 유연하게 조정 가능한 모듈형 구조체로 설치?해체?이동이 자유로우며, 구조성능, 안전, 에너지효율 등이 확보된 병원체
- 이동형 탑재의료설비 : 음압설비, 환기/공조 시스템 및 환자 치료를 위한 의료기기 등 음압격리병실 운용을 위한 각종 설비
- 운용 제어 시스템 : 음압격리병실 운용, 통신 및 각종 설비 제어를 위한 시스템
○ 본 연구과제를 통해 개발하고자 하는 요소기술
- 구조체의 설치 ? 해체 ? 이동이 자유로운 모듈러 음압병동 → 바이러스 확진 환자 다발생 지역에 신속하게 설치하여, 지역 확진자 확산에 유동적 대응 가능
- 실간 차압 ?5 Pa 및 환기회수 12 ACH를 준수하는 고기밀 구조체
- 최적 급배기 설계로 바이러스 오염원 혼합 방지 단일방향 기류 구현 및 교차오염 누설률 0% 구현을 통한 격리병실 최적 환기시스템 구축
- 건축물에너지효율등급 1++ 및 제로에너지건축물인증 4등급 수준의 에너지 자립형 병실
최종목표 바이러스 재난 지역의 유동적 대응이 가능한 이동형 음압격리병실 모듈 개발/실증 및 사업화 모델 개발

○ 최대 3일 이내의 설치-해체-이동 가능한 핵심 연결부재 개발
○ 국가 지정 일반 음압격리병실의 요구 조건 충족
○ 실간 차압 -5 Pa 및 환기횟수 12 ACH 유지
○ 급배기 HEPA filter 99.97%, 역류방지댐퍼, 소음저감 등 최적 환기시스템 개발
○ 제로에너지건축물인증 4등급 수준의 에너지 성능 확보
○ 이동형 음압격리병실 1 모듈 제작 및 실증
연구내용 및 범위 1단계
○ 구조체
- 트라이앵글 큐브형 모듈러 구조체 설계
- 트라이앵글 코어 금형 개발
- 내압기능을 갖는 에너지 절감 이동식 모듈 구조체 개발
- 삼각형 코어 모듈 연결 제품 시제품 제작
○ 설비
- 40dB 이하 소음 저감 위한 송풍기 개발
- 열교환 효율, 냉방 60% 및 난방 80%의 밀폐식 열교환 기술 개발
- 살균 및 살바이러스 장치 개발
- 음압제어 S/W 개발(실간 차압 ?5 Pa 및 환기횟수 12 ACH)
- 매크로 계획안: 실간 공조풍량 설계 / 실간 차압 설계
- 마이크로 계획안: 급/배기구 설치위치 최적화
- 기류 및 교차오염의 영향을 최소화 가능 냉난방 계획매크로 계획안 검증: 네트워크-환기 시뮬레이션 ? 실간 차압 확보
- 마이크로 계획안 검증: CFD 해석을 통한 급/배기구 결정
- 종합적인 음압격리병실의 감염방지 안전율 지표 제안 및 도출
- 음압병실 성능시험 방법 및 타당성 검증 프로토콜 개발
○ 성능평가
- 모듈러 구조체의 단열 성능시험
- 모듈러 구조체의 화재 성능시험 (구조체의 중규모 화재시험은 필요시 시행 예정)
- 급배기 시스템 성능시험
- 음압격리병실 배기 필터(HEPA filter) 성능시험
- 이동형 음압격리병실 모듈 시작품 건물에너지 성능평가(실증)
- 이동형 음압격리병실 모듈러 건축물의 건물에너지 성능평가
- 이동형 음압격리병실 시작품 기밀 성능 테스트
- 이동형 음압격리병실 시작품 건축물에너지효율등급인증 평가
- 이동형 음압격리병실 시작품 제로에너지건축물인증 평가

2단계
○ 구조체
- 이동식 음압격리병실 구조체 설계 및 시공법 개발
- 트라이앵글 코어 모듈연결제품 시작품 제작
- 모듈연결제품 시제품 성능평가 및 고도화
○ 설비
- 저소음 송풍기, 열교환 효율 냉방 60%, 난방 80% 밀폐식 열교환기, 살균 및 살바이러스 장치, 음압제어 S/W, 급배기 분리형 열회수 환기 시스템 등의 시작품 제작 및 실증
- 네트워크-환기 시뮬레이션 ? 실간 차압 분석
- CFD 해석을 통한 급/배기구 결정
- 종합 감염방지 안전율 지표 제안 및 도출
- 성능시험 방법 및 타당성 검증 프로토콜 개발 (PIV 분석 / 연막실험 / 멀티가스 모니터)
○ 성능평가
- 이동형 음압격리병실 요구성능 표준지침 및 가이드라인 도출
- 모듈러 구조체 제로에너지건축물인증 4등급 획득

기대효과
○ 설비시스템 최적화로 오염원 교차 방지를 위한 단일방향 기류 흐름을 구현하여 기존 대비 오염 제거효율 향상
○ 최적화 환기 기술 접목으로 최대 오염원 제거효율 향상 → 세계 최고 고효율 이동형 음압격리병실 구현
○ 이동식 구조물은 음압격리병실뿐만 아니라 이동형 의료시설로 개조하여 활용 가능
○ 이동형 의료시설은 COVID-19 등의 재난 상황에서 신속하고 효율적으로 대응 가능한 맞춤형 공공의료서비스에 대한 요구 해결 가능
○ 또한, 의료 소외계층, 재난/재해 지역, 농어촌 지역, 국방 의료시설, 대북 인도적 지원 의료시설 등 그 활용 범위가 매우 크기 때문에 향후 수요가 폭발적으로 증대될 것으로 예상
○ 이러한 수요에 대응하여 고품질, 스마트 이동형 의료시설 시장 선점 가능
○ 본 연구의 결과물인 이동식 음압격리병실은 디지털 뉴딜의 비대면 산업 육성 계획과 부합하며, 동시에 에너지 자립형 이동식 음압격리병실 구현은 그린뉴딜의 공공시설 제로에너지화에 부합되어, 한국판 뉴딜 정책의 성과물 중 하나로 활용 가능
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 ○ 이동형 음압격리병실 모듈 구조체 개발
○ 이동형 음압격리병실 설비 시스템 개발
○ 이동형 음압격리병실 모듈 주요자재 공인성능평가 및 건물에너지 성능평가
○ 이동형 음압격리병실 설비시스템 최적화 설계

○ 이동형 음압격리병실 모듈 구조체 개발
- 트라이앵글 큐브형 모듈러 구조체 설계
- 트라이앵글 코어 금형 개발
- 내압기능을 갖는 에너지 절감 이동형 모듈 구조체 개발
- 이동형 음압격리병실 구조체 설계 및 시공법 개발

○ 이동형 음압격리병실 설비 시스템 개발
- 40dB이하 소음 저감위한 송풍기 개발
- 밀폐식 열교환 기술 개발 (열교환효율: 냉방 60%, 난방 80%)
- 살균 및 살바이러스 장치 개발
- 음압제어 S/W 개발 (실간차압 ?2.5Pa 및 환기횟수 6~12ACH)
- 음압격리병실용 급배기 분리형 열회수 환기 시스템 개발

○ 이동형 음압격리병실 모듈 주요자재 공인성능평가 및 건물에너지 성능평가
- 모듈러 구조체의 열성능 시험
- 모듈러 구조체의 안전성 시험
- 이동형 음압격리병실 모듈 시제품 건물에너지 성능평가

○ 이동형 음압격리병실 설비시스템 최적화 설계
- 국내외 질병관리 병실 시설기준 조사
- 기존 음압격리병실 문제점 도출 및 개선사항 도출
- 요구 성능 확보를 위한 모듈 설계안 도출
- 최적설계 1: 실간 공조풍량 설계 / 실간 차압 설계
- 최적설계 2: 급/배기구 설치위치 최적화
- 최적설계 3: 교차오염 최소화 냉난방
연구성과 기술적 기대성과 ○ 감염병 재난시 신속한 음병병실(동) 구축으로 긴급성이 요구되는 지역적으로 최고의 의료서비스 제공
○ 평상시 일반병실 수준으로 운영하여 전국적인 의료서비스 불균형 해소
○ ‘K-방역모델’ 대응 스마트 의료시설 활용 가능
○ 설비시스템 최적화로 오염원 교차방지를 위한 단일방향 기류흐름을 구현하여 기존대비 오염 제거효율 향상을 통한 환자의 심리적 안정감 도모
○ 최적화 환기기술 접목으로 최대 오염원 제거효율 향상 → 세계 최고 고효율 이동형 음압격리병실 구현
○ 이동형 구조물은 음압격리병실 뿐만 아니라 이동형 의료시설로 개조하여 활용 가능
사회 경제적 파급효과 ○ 시뮬레이션 분석 및 현장측정의 정량적인 데이터를 근거로 공기감염을 효과적으로 방지할 수 있는 이동형 음압격리병실의 최적 설비시스템 개발을 통한 국가 전염병 확산 방지에 기여
○ 이동형 의료시설은 COVID-19 등의 재난 상황에서 신속하고 효율적으로 대응 가능한 맞춤형 공공의료서비스에 대한 요구 해결 가능
○ 또한, 의료 소외계층, 재난/재해 지역, 농어촌 지역, 국방 의료시설, 대북 인도적 지원 의료시설 등 그 활용 범위가 매우 크기 때문에 향후 수요가 폭발적으로 증대될 것으로 예상
○ 이러한 수요에 대응하여 고품질, 스마트 이동형 의료시설 시장 선점 가능
활용방안 ○ 이동식 구조물은 음압격리병실뿐만 아니라 이동형 의료시설로 개조하여 활용 가능
○ 이동형 의료시설은 COVID-19 등의 재난 상황에서 신속하고 효율적으로 대응 가능한 맞춤형 공공의료서비스에 대한 요구 해결 가능
○ 또한, 의료 소외계층, 재난/재해 지역, 농어촌 지역, 국방 의료시설, 대북 인도적 지원 의료시설 등 그 활용 범위가 매우 크기 때문에 향후 수요가 폭발적으로 증대될 것으로 예상
○ 이러한 수요에 대응하여 고품질, 스마트 이동형 의료시설 시장 선점 가능
○ 본 연구의 결과물인 이동식 음압격리병실은 디지털 뉴딜의 비대면 산업 육성 계획과 부합하며, 동시에 에너지 자립형 이동식 음압격리병실 구현은 그린뉴딜의 공공시설 제로에너지화에 부합되어, 한국판 뉴딜 정책의 성과물 중 하나로 활용 가능
핵심어
핵심어
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 이동형 의료시설 음압격리병실 교차오염 누설률 실간 차압(5Pa) 고효율 에너지
영문 Mobile Medical Facility Airborne Infection Isolation Room (AIIR) Cross Contamination Leakage Rate Room Differential Pressure High Efficiency Energy
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