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vol.82-[대학생 기자단-이지현] <두드림 기획기사 2> 기후변화체험관 ‘두드림’ 에너지 절감시설 어떤 게 있나?

저번 달 방문한 두드림에서 인상 깊었던 곳이 있었다. 에너지 절감 시설을 통해, 친환경 건축물 두드림이 에너지를 얼마나 절감하고, 요금은 얼마나 절약했는지를 한 눈에 볼 수 있는 시설이다. 그 곳에서 두드림이 에너지 절약 및 환경 보호를 위해 사용하고 있는 다양한 시스템을 배울 수 있었다. 이번 기사에서는 이러한 친환경 건축물의 에너지 절약 시스템, 패시브 하우스, 저 영향 개발(LID)을 소개하고자 한다.

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태양광 & 태양열

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△태양열 발전 시스템

· 태양광 발전

발전기 도움 없이 태양 전지를 이용하여 태양빛을 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전방식이다. 태양 전지판을 이용해 햇빛을 전기에너지로 만든다. 태양광으로 발전된 전기는 직류전기(DC)에서 인버터로 교류전기(AC)로 바꾼 후 전기제품에 사용한다. 공해가 없고 필요한 장소에 필요한 만큼만 발전할 수 있으며 유지보수가 용이하여 에너지 자립도를 향상시킨다.

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△태양열 온수 시스템

 

· 태양열 급탕

태양열 이용시스템을 이용하여 태양열을 흡수, 저장, 열 변환 과정을 거쳐 냉난방, 급탕 등에 활용하는 기술이다.

· 태양열 온수 시스템

태양으로부터 복사열을 흡수해 물을 데운다. 태양열로 온도가 상승된 부동액이 열 교환기로 흘러, 온수탱크에 있던 물의 온도를 높인다. 여름철엔 70℃, 겨울철엔 35℃ 까지 데워진다. 기온이 낮은 겨울철의 경우 보일러로 물의 온도를 높여 사용한다.

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△수원시 기후변화체험교육관 두드림의 에너지 절감시설 (사진 출처: 두드림 홈페이지)

 

조명 에너지

· 창측 조명 분리제어

건물 내 천정조명을 분리하여 창측 조도에 따른 조명 에너지 소비를 최소화한다.

· 외부전동 차광막

큰 창호부분에 외부전동 차광막을 설치하여 동절기와 하절기에 태양빛을 선택적으로 활용 가능하도록 계획하여 계절에 따른 에너지 소비를 줄일 수 있다.

· 영역별 조명 제어

건물내부 조명의 전원 및 조도를 제어할 수 있으며 실시간 장애 모니터링을 제공하는 중앙 관제 솔루션이다.

 

환기 시스템

· 선큰 (자연채광, 자연환기)

선큰이란 건축물의 지표 아래에 있으면서 외부에 개방된 공간이다. 두드림의 경우, 건물남측에 선큰을 계획하여 자연환기 및 자연채광을 유도함으로써 주간에 지하 공간의 인공조명 사용을 최소화시켰으며 자연환기로 인해 전기에너지 소비를 최소화했다, 선큰을 통해 자연채광이 지하 깊숙이 도달한다.

 

수력 에너지 절약

· 절수형 수전 양변기

우수를 저장하여 외부 청소용수 및 조경수로 사용하고 기타 절수 아이템과 함께 연간 물 사용을 일반 건물에 비해 절감시킬 수 있다.

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△두드림의 단열 시스템

 

단열 시스템

(사진 출처: 월간호텔&레스토랑
http://www.hotelrestaurant.co.kr/news/article.html?no=1285)

· 폐열회수 시스템

환기 시 신선한 외부공기를 유입함과 동시에, 외부로 배출되는 공기로부터 열을 일부 회수하여 실내에 재사용함으로써 건물의 열효율을 최대화할 수 있다. 겨울철에는 외부로부터 유입되는 차갑고 신선한 공기를 바깥으로 배출되는 따뜻한 공기의 열을 이용해 데우고, 여름철에는 실내로 유입되는 뜨겁고 신선한 공기를 실내에서 배출되는 공기의 냉기로 냉각한다.

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△단열 3중 유리 단면 (사진 출처: 매일경제
http://news.mk.co.kr/newsRead.php?year=2009&no=549005)

 

· 슈퍼윈도우

창호는 건물의 냉·난방 에너지 손실이 가장 많이 발생하는 곳 중 하나이다. 창호의 면적을 줄이고 고효율 3중 유리 창호를 사용하여 실외로 빠져나가는 열을 최소화한다.

· 슈퍼단열

건물 내부(벽 안쪽)의 단열재에 150mm 이상 압출법 보온판 적용으로 열손실을 줄이고 냉·난방 손실을 최소화된다.

· 지중단열

두드림 건물은 면적대비 66%이상을 지하에 위치시켜 지상에 주 사용 층이 노출된 건물보다 뛰어난 단열 성능을 유지하여 타 건축물에 비해 에너지 소비를 최소화시켰다.

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(사진 출처: 조선 비즈
http://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2012/04/11/2012041102352.html)

 

패시브 하우스란?

패시브 하우스는 자연 조건을 잘 활용해 단열과 기밀, 환기를 적절하게 적용하여 에너지 사용을 최소화한 건물을 말한다. 주택에서 사용되는 에너지는 전체 에너지의 56.7%를 차지하고, 온실가스 배출량의 68%를 차지한다. 패시브 하우스는 난방에너지 사용량이 연간 15 kWh/㎡를 넘지 않거나, 1차 에너지 사용량 (실내에서 사용되는 총 에너지 량)이 120 kWh/㎡를 넘지 않는 건축물이다. 일반적으로 건물은 조명과 가전제품, 냉·난방으로 많은 에너지가 필요하다. 단열이 잘 되지 않는 창문과 벽을 가진 건물에 살아가는 사람들은 겨울에 춥고, 여름에는 덥게 지내야 한다. 패시브 하우스는 최소한의 냉·난방으로 적절한 실내온도를 유지할 수 있게 해준다.

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△옥상정원 모습

 

· 옥상정원 (옥상단열)

옥상녹화는 ‘건축물의 단열성이나 경관의 향상 등을 목적으로 지붕이나 옥상에 식물을 심어 녹화한 것’ 이다. 경량토와 일반토를 (1:1 비율) 토피 20센티 정도로 옥상정원에 설치하여 건물 옥상 내 단열뿐만 아니라 옥상 녹화하여 옥상부 단열 성능을 최대화하고, 하절기 및 동절기에 에너지 사용을 최소화한다.

LID기술 중 하나인 옥상녹화는 다양한 장점을 가지고 있다. 첫 번째로 휴식공간을 창출할 수 있다. 현대도시는 고층화와 고밀도 개발에 의해 도시 내에 녹지가 많이 감소했는데 건물 옥상의 정원 활용은 휴식처 제공과 도시미관이라는 두 가지 토끼를 다 잡을 수 있는 실용적인 해결방안이다. 두 번째, 열섬현상을 감소시킬 수 있다. 인구와 건물이 밀집한 도심지는 다른 지역보다 온도가 높게 나타나는데, 이처럼 주변 온도보다 특별히 높은 기온을 나타내는 지역을 열섬이라 한다. 옥상녹화를 통한 녹지조성은 하루 동안의 온도변화가 작아서 이러한 열섬 현상을 완화시키는데 효과적이다. 마지막으로 냉난방 에너지를 절약할 수 있다. 외기온의 영향을 완화시키는 기능이 있어서 여름철에는 실내온도의 상승을 억제하고, 겨울철에는 보온효과가 있다.

 

LID(저 영향 개발) 기술이란?

LID(저 영향 개발)이란 Low-impact development의 약자로, 말 그대로 생태계에 저 영향을 미치면서 도시를 개발하는 기법이다. 도시화에 따른 수(水) 생태계 파괴를 최소화하여 개발 이전의 상태에 최대한 가깝게 유지하는 도시 개발 기법이자 소규모 빗물관리 기법이다. 도시화로 인해 발생되는 불투수면의 증가, 집중 호우 시 유량의 증가로 인한 도시 침수, 지하수 고갈 및 하천 건천화, 비점오염 물질로 인한 하천오염, 도시 열섬현상 등 다양한 생태계 문제 해결에 도움을 준다. 그 예로, 옥상녹화, 빗물저금통, 투수성포장 등이 있다.

 

두드림의 에너지 절감 효과

이처럼 두드림은 다양한 에너지 절감 시스템을 사용하고 있는 친환경 건축물인데, 과연 이러한 시스템을 이용하여 얼마나 에너지를 절감하고, 비용을 아낄 수 있었을까? 아래는 두드림의 연간 에너지 절감율과 에너지 자급률이다.

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수원시 기후변화체험교육관 두드림은 에너지효율 1+++등급에 해당하는 건물이다. 패시브 공법을 적용해 에너지 사용을 69 kWh/㎡·yr로 줄였다고 한다.(㎡·yr: 1 제곱미터의 공간에서 1년간 사용하는 에너지를 kW로 환산한 수치)
우리나라 일반 주택의 에너지 효율은 평균 332 kWh/㎡·yr이다. 일반 주택에 비해 약 4.8배 적게 에너지를 소비하고 있는 것이다. 태양열과 지열을 통한 에너지 자급률도 상당하다. 연간 태양광 24.7%, 태양열 2.6%, 지열 38.3%의 에너지 생산율을 보이고 있다.

 

두드림 전력 사용량 및 태양광발전 생산량

  2016년 2015년
총 전력 사용량 160.839 kWh (월 13,403 kWh)

(월 300 kWh 사용하는 45가구의 전기사용량)

163,398 kWh (월 13,616 kWh)

(월 300 kWh 사용하는 45.4가구의 전기사용량)

태양광 생산량 59,136 kWh (월 4,928 kWh, 하루 평균 162 kWh)

(월 300 kWh 사용하는 17가구가 사용하는 전기량)

60,745 kWh (월 5,062 kWh, 하루 평균 166 kWh)

(월 300 kWh 사용하는 17가구가 사용하는 전기량))

전력 자립도 36% 37%

 

두드림 에너지 (전기, 가스, 상하수도) 사용량 및 요금

  2016년 2015년
총 에너지 사용량 245,605 265,732
재생에너지 생산량 79,925 80,243
에너지 자립도 32% 30%
에너지 요금 전력 23,463,630원 (월 195.5만원)

도시가스 4,060,640원 (월 33.8만원)

상하수도 1,100,510원 (월 9천원)

전력 23.529,660원(월 196만원)

도시가스 7,248,320원(월 60.4만원)

상하수도 993,490원 (월 8.3천원)

 

제로 에너지 건축물, 가능할까?

정부는 녹색건축물 조성 지원법의 개정에 따라, 올해 초부터 ‘제로 에너지 건축물 인증제’를 시행하고 있다. 국토교통부에 따르면, ‘제로 에너지 건축물’이란, ‘단열 성능을 극대화하여 건축물 에너지 부하를 최소화하고(패시브), 태양광 등 신재생 에너지를 활용하여 건물 기능을 위한 에너지 소요량을 최소화하는 건축물’을 말한다. 사전적인 의미로 이름을 풀어보면, 사용에너지와 생산에너지의 합이 0이 되는 건물(Net Zero)이지만, 현재의 기술수준·경제성 등을 고려하여 정책적으로는 에너지 소비를 최소화(90%감축)하는 건축물(Nearly Zero)을 제로 에너지 건축물로 보고 있다.

아직은 제로 에너지 건축물 보편화를 향한 첫 걸음을 내딛었을 뿐이지만, 위에 소개한 다양한 시스템을 활용한 패시브 하우스 구축과 저 영향 기법을 적용한 도시 개발을 통해 우리 삶에 더욱 가까워진 친환경적 주거 환경을 기대해 본다.

글 이지현 푸른아시아 대학생 기자