제로에너지빌딩의 녹색혁명

제로에너지빌딩의  녹색혁명

돌발퀴즈 하나. 세계적으로 산업, 건축물, 수송 분야 중에서 에너지를 가장 많이 소비하는 분야는? 답은 건축물 분야다.

2017년 기준으로 전 세계 최종에너지 소비 중 건축물 건설과 운영이 차지하는 비중은 36%. 에너지 부문 온실가스 배출의 40%를 차지해 가장 많은 비중을 점유한다.  건축물 분야는 에너지 서비스 수요가 매우 빠르게 증가해 2010~2017년 에너지 소비는 약 5% p 증가했다.  또한 2010년 기준으로 1971년과 대비해서는 2배나 증가했다. IEA 2013, IPCC 2014 보고서에 따르면 에너지 효율 향상이 되지 않을 경우 건축물과 에너지 사용 설비의 지속적인 증가로 2050년까지 50% 증가가 예상된다. 이에 최근 건물에너지 절감 및 온실가스 감축에 획기적으로 기여할 수 있는 혁신적인 건물로서 제로에너지 빌딩에 대한 관심이 점차 높아지고 있다.

원래 제로에너지 빌딩이란 건물 내의 에너지 소비량과 자체적 생산량의 합이 최종적으로 ‘0’이 되는 건물을 일컫는다. 제로에너지 빌딩은 목적과 관점에 따라 다양하게 정의되고 있으나, 건물의 단열 성능을 최대한 강화하고 건물 운영에 필요한 에너지의 20% 이상을 신재생에너지로 충당하는 건물을 말한다. 냉난방, 급탕, 조명, 환기 등에 고효율 설비를 적용해 일반 건물 대비 70% 이상 에너지 손실을 줄인다. 한편으로는 자체적으로 태양광, 지열시스템 등을 통해 에너지를 생산해 건물의 에너지 자립 수준을 높인 획기적인 에너지 절약형 친환경 건축물이다.

우선 건축물 에너지 효율을 높이기 위해서는 건축물의 에너지 요구량을 최소화하는 패시브 기술이 필요하다. 여기에서 패시브(Passive)는 단어 뜻 그대로 수동적으로 집의 단열을 높여 집 안의 온기가 밖으로 새어나가지 않게 하는 공법을 쓴다는 의미다. 패시브 기술에는 고단열, 열의 이동을 차단하는 열교 방지(열의 이동 차단), 고효율 창호, 기밀, 햇빛의 양을 조절하는 일사 제어 (햇빛의 양 조절), 효율적 배치 등이 있다.
그리고 에너지를 자체 생산하는 액티브(Active) 기술이 필요하다. 이 또한 단어 뜻 그대로 능동적으로 집의 에너지를 역동적으로 올려준다는 의미다. 이에는 고효율의 폐열 회수, 제습, 냉난방, 급탕 기기, 효율적 시스템 운전 등의 기술이 필요하다. 또한 에너지 자립률을 갖추기 위해 신재생에너지 기술이 필요해진다. 이를 위해서는 태양광, 태양열, 지열, 연료전지 등이 필요하나, 에너지 요구량이 최소화된 공간을 적은 에너지로 효과적으로 냉난방하기 위한 시스템 기술이 적극적으로 요구된다.

제로에너지 빌딩의 목표인 에너지 제로에 도달하기 위해서는 기존의 일반 건축 기술을 훨씬 뛰어넘는 최고의 패시브 기술, 액티브 기술, 신재생에너지 기술이 필요하다. 최첨단 산업기술에 의한 최첨단 제품이 뒤따르지 않고서는 불가능하다는 말이다. 이는 IoT, ICT와 건축기술 융합으로 실현 가능하다. 매니지먼트 기술융합이 필수적으로 적용되어야 한다.

건물에너지 관리의 최적화된 시스템인 BEMS(Building Energy Management System)로 건물 내 에너지 사용기기에 센서와 계측 장비를 설치하고 통신망으로 연계한 시스템을 통해 에너지원별 사용량을 실시간 모니터링한다. 이를 통해 건물 에너지를 가장 효율적으로 통합하고, 관리하고, 제어할 수 있다. 이렇듯 제로에너지 빌딩은 최첨단 산업의 제품과 시스템 기술이 함께 융합되어야 한다.

따라서 제로에너지 빌딩의 보급 확대는 관련 산업의 고도화를 촉진한다. 그리고 수요 확대를 통한 관련 제품의 가격을 낮출 수 있어 경제성도 확보할 수 있다. 또한 제로에너지 빌딩은 에너지 절감으로 인한 온실가스 감축 효과뿐만 아니라 관련 산업의 활성화로 새로운 일자리를 창출할 수 있다. 그리고 세계의 거대한 시장에 진출할 수 있다.

국토교통부에 따르면 2030년까지 신축 건축물의 70%를 제로 에너지화한다면 1,300만 톤의 온실가스를 감축할 수 있다. 이는 건물 부문 국가 온실가스 감축 목표량의 36%에 해당한다. 2030년까지 500㎿급 화력발전소 10개소를 대체할 수 있는 막대한 에너지를 절감할 수 있다. 연간 약 1조 2,000억 원의 에너지 수입 비용을 절약할 수 있다. 제로에너지 건축을 의무화한다면 연간 10조 원의 추가 투자와 10만 명의 고용이 이뤄질 것으로 전망한다. 또한 제로에너지 빌딩이 활발히 보급된다면 국민 주거비 부담도 감소될 것이다.

한편, 한국건설생활환경시험연구원에 의하면 제로에너지 빌딩의 세계 시장 전망 또한 매우 밝은 것으로 나타났다. 2024년까지 약 1,560조 원 규모로 크게 성장할 것이라고 내다본다. 국내외에서 에너지 관리의 필요성이 커지면서 제로에너지 빌딩 기술 적용이 의무화되고 국가별 지원 정책이 시행되기 때문이다.

이런 맥락에서 치열한 국제경쟁사회에서 발 빠르게 움직인다면 4차 산업혁명 시대에 제로에너지 빌딩으로 에너지 분야 글로벌 시장을 선점할 수 있다. 제로에너지 빌딩 시장은 새롭게 떠오르는 블루오션이다. 건축 분야의 신기술 개발과 축적된 건물에너지 관리 능력으로 해외에 활발히 진출할 수 있다. 새로운 시장을 개척해 정체된 해외 건설 산업에 새로운 기회를 가져다줄 수도 있다.

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그런데 이렇듯 제로에너지 빌딩 보급을 활성화하기 위해서는 선결해야 할 과제들이 있다. 높은 에너지 성능을 확보하려면 그만큼의 비용 부담을 동반한다.  때문에 상대적으로 에너지 비용이 저렴한 우리나라에서 제로에너지 빌딩이 보편화되기에는 경제적 장벽이 높아질 수밖에 없다. 건축주의 경제적 부담을 완화키 위해 창, 차양, 단열재 등 건축자재를 패키지화하는 것이 바람직하다. 그리고 냉난방, 조명, 환기 등 설비를 시스템화해 제로에너지 건축물에 적합하도록 표준화하는 것이 필요하다. 또한 해당 건물 내에서 자체 생산한 신재생에너지 생산량만으로 에너지 자립을 충족하지 못할 경우 다른 건물이나 장소로부터 부족한 신재생에너지 생산량을 조달할 수 있는 외부조달제도의 도입도 적극 검토해야 한다.

매년 여름마다 우리는 폭염을 경험한다. 너무나 더워서 집집마다 에어컨을 틀며 에너지를 많이 소비해왔다. 지구온난화가 우리의 생활과 환경에 어떻게 영향을 미치는지를 몸소 체험할 수 있었다. 그러나 만약 우리의 모든 건물을 제로에너지 빌딩으로 지었다면? 건물 안에서는 더위를 훨씬 덜 느낄 것이고 냉방을 줄일 수 있으며, 궁극적으로 기후온난화 방지에도 긍정적 영향을 줄 수 있었을 것이다.

제로에너지 빌딩은 에너지 제로에만 목적을 두는 것이 아니라, 거주자의 안녕과 쾌적함을 확보해주는 것을 전제로 한다. 다시 말해 제로에너지 빌딩은 일반적인 다른 건물보다 더 쾌적하고, 건강하며, 안전한 거주환경을 제공해줄 수 있을 뿐 아니라, 관련 산업을 육성해주고, 지구온난화를 방지하기 위한 온실가스 저감까지 할 수 있는 미래의 주거상이다.

요즘 건축되는 새 아파트에는 방마다 설치된 시스템 에어컨이나 방별 난방 조절장치 등의 에너지 절약형 설비들이 보편화되어 있다. 그리고 건축 관련 기술은 지속적으로 진보하고 있다. 실제로 지금과 같은 추세라면 머지않아 단독주택부터 고층 빌딩, 도시 전체에 이르기까지 건축물 스스로 실내외 공간의 온도와 습도를 파악해 냉난방 설비를 자동으로 운전하고 태양광과 지열 등을 이용, 건축물이 필요로 하는 에너지를 자체 생산, 소비하는 자급자족의 ‘제로에너지 빌딩 시대’가 머지않아 보인다.
녹색건축 혁신의 꽃, 스마트한 건축물, 이 꿈이 실현되는 제로에너지 빌딩 시대가 다가오고 있다.

* 출처 : (기후위기시대 에너지 이야기), 출판사 크레파스 북