에너지를 생산하고 절약하는 똑똑한 건물-제로에너지건축물의 시대
에너지를 생산하고 절약하는 똑똑한 건물-제로에너지건축물의 시대
우리가 살아가는 건물은 냉난방, 조명, 환기 등 다양한 활동을 위해 많은 에너지를 소비합니다. 이는 온실가스 배출과 직결되어 기후 변화의 주요 원인이 되고 있습니다.
이러한 환경 문제에 대응하고 에너지 자립적인 사회를 만들기 위한 궁극적인 목표로서 ‘제로에너지건축물(Zero Energy Building, ZEB)’이 주목받고 있습니다. 오늘은 제로에너지건축물이 무엇인지, 어떤 기술로 구현되며 왜 우리 사회에 중요한지 자세히 살펴보겠습니다.
제로에너지건축물이란 무엇인가요?
제로에너지건축물이란 건축물에 필요한 에너지 부하를 최소화하고, 신재생에너지를 활용하여 에너지를 생산함으로써 건축물 에너지 소비량과 생산량을 합하면 ‘0(Zero)’이 되는 건축물을 의미합니다. 즉, 건물 운영에 필요한 에너지를 외부에서 거의 공급받지 않고 스스로 충당하는 자립형 건축물이라고 할 수 있습니다.
이는 단순히 에너지를 적게 쓰는 ‘고효율 건축물’의 개념을 넘어섭니다. 제로에너지건축물은 ‘에너지 효율 향상’을 통해 건물에서 나가는 에너지를 최대한 줄이고, 동시에 ‘신재생에너지 생산’을 통해 필요한 에너지를 스스로 만들어내는 두 가지 요소가 결합된 건축물입니다. 건물 자체의 에너지 성능을 극대화하여 필요한 에너지의 절대량을 줄인 후에, 남은 에너지 수요를 신재생에너지로 충당하는 방식입니다.
우리나라에서는 정부 차원에서 제로에너지건축물 의무화를 단계적으로 확대하고 있으며, 건축물에너지효율등급과 에너지 자립률을 종합적으로 평가하여 제로에너지건축물 인증을 부여하고 있습니다.
제로에너지건축물 구현을 위한 핵심 기술 요소
제로에너지건축물은 고도의 건축 기술과 설비 기술, 그리고 신재생에너지 기술이 유기적으로 결합되어 구현됩니다. 핵심 기술 요소는 다음과 같습니다.
고단열 및 고기밀 성능
- 고성능 단열재 사용: 외벽, 지붕, 바닥 등 건물의 외피 전체에 매우 두껍고 성능이 우수한 단열재를 사용하여 외부와의 열 교환을 극적으로 줄입니다. 이는 냉난방 부하를 최소화하는 가장 기본적인 단계입니다.
- 고기밀 시공: 건물의 틈새를 최소화하여 외부 공기가 새어 들어오거나 내부 공기가 빠져나가는 것을 완벽하게 차단합니다. 기밀 성능은 에너지 손실 방지뿐만 아니라 실내 환경의 질에도 중요합니다.
- 열교 차단: 구조체와 단열재가 만나는 부분 등 단열이 끊기는 부위에서 열 손실이 발생하지 않도록 세심한 설계와 시공이 이루어집니다.
고성능 창호 및 문
- 창호는 단열에 취약한 부분이므로, 제로에너지건축물에서는 열관류율과 태양열 취득률을 최적화한 고성능 3중 유리 이상의 창호를 사용합니다. 창틀 역시 단열 성능이 우수해야 합니다.
- 설치 시 기밀 시공을 통해 틈새 바람을 완벽하게 차단합니다.
열회수형 환기 장치
- 고기밀 건물에서 쾌적한 실내 공기질을 유지하기 위해 필수적인 설비입니다.
- 실내의 오염된 공기를 배출하면서 그 공기의 열에너지를 회수하여 외부에서 들어오는 신선한 공기를 데우거나 식혀서 공급함으로써, 환기로 인한 에너지 손실 없이 항상 깨끗하고 쾌적한 실내 환경을 유지합니다.
고효율 설비 시스템
- 냉난방, 급탕, 조명 등 건물 운영에 필요한 설비 역시 에너지 효율이 매우 높은 제품을 사용합니다.
- 지열/공기열 히트펌프와 같은 고효율 냉난방 시스템, 에너지 효율 등급이 높은 급탕 설비, LED 조명 및 자동 제어 시스템 등을 적용하여 필요한 에너지량을 더욱 줄입니다.
신재생에너지 설비 설치
- 건물 운영에 필요한 에너지의 일부 또는 전부를 직접 생산하기 위해 태양광 발전, 태양열 급탕, 지열 냉난방 등 신재생에너지 설비를 설치합니다.
- 에너지 효율 향상을 통해 최소화된 에너지 수요를 신재생에너지 생산량으로 충당하는 것이 제로에너지건축물의 핵심 목표입니다.
건물 에너지 관리 시스템 (BEMS/HEMS)
- 건물에서 생산되고 소비되는 모든 에너지 흐름을 실시간으로 모니터링하고 분석하여 에너지 효율을 최적화하는 시스템입니다.
- 에너지 낭비 요인을 파악하고 설비 운영을 자동 제어하며, 신재생에너지 생산량을 관리하는 등 에너지 자립을 위한 효율적인 관리를 지원합니다.
