제로에너지빌딩

영국 련던의 베딩톤 제로 에너지 단지. 사진=국토교통부 블로그

제로에너지 빌딩에 적용되는 태양광 시스템. 사진=국토교통부 블로그

한여름 실내온도 25℃를 유지하기 위해 24시간 에어컨을 가동했다. 여기에 소모된 전력은 233kWh, 냉방비로 환산하면 5만원에 불과하다. 연일 폭염이 맹위를 떨치고 있는 2016년 대한민국 서울 한복판에서 이런 꿈 같은 일이 일어나고 있다. 서울 하계동 소재 제로에너지주택 실증단지 홍보관은 아예 에어컨을 빼고 지열과 열회수형 환기장치로 냉방과 환기, 제습을 진행하면 한달에 쓰는 전기는 129kWh다. 물론 실내온도는 25℃가 유지된다. 이 건물이 7.8kW급 태양광발전 설비를 가동해 냉방기를 틀면 되레 월 9000원을 벌어들인다.

◇ 2025년 신규건축물, 제로에너지빌딩 의무화

제로에너지빌딩은 ‘신재생에너지’와 ‘단열기술’을 토대로 에너지 절감을 극대화한 건물이다. 건물의 단열성능과 기밀성을 극대화하고 외부 차양 등을 이용해 창호를 통한 건물 내 열 침투를 막는다. 또는 태양광, 지열 등 신재생에너지와 고효율 설비를 이용해 에너지 소모를 최저로 줄인다. 전자를 패시브(Passive) 설계, 후자를 액티브(Active) 설계라고 부른다.

이런 제로에너지빌딩을 보급하기 위해 정부가 두 팔을 걷어붙였다. 에너지 절감은 물론 온실가스 감축과 새로운 건축 시장을 확보하기 위해서다. 건축물은 국가온실가스 배출량의 약 25%나 된다. 수명도 30년 가량이라 건축할 때 ‘잘 지으면(Well building)’ 에너지 절감효과가 누적돼 온실가스 감축에 효과적이다. 특히 고효율 건축자재와 설비, 건축사-기술사 등 엔지니어링, 부동산 개발업자 등 협업이 필요해 산업 파급효과가 남다르다.

EU, 미국 등 선진국은 그래서 제로에너지빌딩 확대에 적극 나섰다. EU는 2020년부터 모든 신축건물을 제로에너지빌딩으로 짓도록 의무로 규정했다. 한국은 2025년부터 그리 한다. 2030년 온실가스를 30% 감축 달성하는데, 제로에너지빌딩이 반드시 필요해서다. 이런 내용은 제로에너지빌딩 의무화 추진 로드맵에 담겨있다. 로드맵에 따르면 2014~2016년 기반 구축 단계, 2017~2019년 상용화 촉진 단계, 2020년 의무화 단계로 설정됐다.

기반 구축단계는 용적률 인센티브, 단열기준 강화, 보조금 등 법·제도 정비에 초점을 맞췄다. 따라서 이때는 제로에너지빌딩 개념을 건물에너지관리시스템(BEMS)를 활용해 에너지 절감을 극대화하는 건물로 정의해 놓고 있다. 상용화 촉진 단계에는 공공부문 선도를 통한 제로에너지빌딩 시장을 형성한다는 목표다. 특히 2017년 패시브 설계 기술을 국산화 한다는 계획도 수립했다. 이를 바탕으로 2020년 신축 공공건축물, 2025년 신축 민간건축물까지 제로에너지빌딩 의무화가 확대된다. 

제로에너지빌딩의 핵심인 건물에너지관리 시스템.

◇ 백문이 불여일견…시범사업 확산 본보기

정부는 민간 참여를 촉진하기 위해 △건축-에너지 성능기준 강화 △인증제도 △맞춤형 모델 개발 등을 추진한다. 단열ㆍ기밀 등 건축물 에너지 성능기준을 단계적으로 강화하는 배경은 제로에너지빌딩을 구현하기 위해서다. 가령 국내 단열 기준의 경우 과거 독일 패시브 설계 기준의 50% 정도였는데 작년 12월 75% 수준으로 끌어올렸다. 2017년에는 100% 일치를 목표로 한다.

또한 제로에너지빌딩 자재ㆍ에너지 성능을 공식적으로 인증해 수요자가 믿고 투자할 수 있는 분위기를 조성하고 실질적으로 제로에너지빌딩의 부동산 가치에 반영할 수 있게 한다. 이는 녹색건축법 개정을 통해 관련 인증제도를 법제화하며 실현하고 있다. 공공주택이 많은 국내 여건에 적합하게 제로에너지빌딩 맞춤형 모델을 개발하고 행복주택 등과 연계, 확산해 나갈 예정이기도 하다. 건축비가 높은 공동주택을 제로에너지빌딩화 하려면 재원이 많이 필요한 만큼 기재부 등 관계 부처 협조로 사업이 추진되고 있다.

정부는 제도 개선과 함께 시범사업도 적극 시행한다. 제로에너지빌딩 시범사업은 2014년 10월 공모됐다. 7층 저층형 건물이 공모 대상이다. 진천군 제로에너지 시범단지(단독주택), 장안 e플러스 하우징(공동주택), 행복도시 1-1 생활권(블록형 단독주택), KCC 서초사옥 별관(업무시설), 한국에너지플러스산업협회 복합문화관(문화시설) 등 5곳이 공모에서 최종 선정됐다. 이들 시설은 취득세와 재산세가 5년간 15% 감면되고 설치비 30~50%에 달하는 신재생에너지 설치보조금을 지원받았다.

2015년 6월에는 현대건설이 추진하는 886세대 규모의 송도 6ㆍ8공구 A11블럭 공동주택 단지를 고층형(8층 이상) 제로에너지빌딩 시범사업 단지로 선정했다. 이 제로에너지빌딩은 고단열ㆍ고기밀 창호ㆍ건물 외피, 단지용 건물에너지관리시스템(BEMS), 태양광과 수소연료전지 설치가 특징이라 국내 고층형 아파트 중 최초로 에너지효율 1++ 등급을 받을 전망이다. 그럴 경우 입주자는 최대 77%의 난방에너지 사용량을 감축하고 에너지 비용 부담을 인천시 평균 대비 전기료 50% 이상, 난방비 40% 이상을 절감할 수 있다.

서울 장위ㆍ천호 주택재개발은 2015년 12월 제로에너지빌딩 시범사업에 선정됐다. 장위 주택재개발 사업은 2800 세대 이상 공동주택 단지로 고성능 창호, 건물외피, 단지용 건축물 BEMS와 지열 냉난방 시스템을 도입해 에너지효율 최고 수준인 1+++을 실현한 것이 특징이다. 천호동 가로주택정비사업은 도심 내 소규모 노후주택을 정비하는 사업으로 용적률 인센티브(200→230%)를 통해 경제성을 확보하고 외단열, 열교차단, 고효율 창호 등 패시브 건축 기준을 준용해 최대 80%의 에너지 비용을 절감했다.

단지형 제로에너지빌딩 사업은 오는 11월18일 마감된다. 마을 규모의 종합적인 제로에너지빌딩 기술을 실증해 에너지효율이 높고 친환경적인 미래 주거단지 구현이 목표다. 이 사업에 선정되려면 공용설비로 생산된 신재생에너지량이 단지 내 건축물에서 소요되는 에너지량의 10% 이상을 감당할 수 있어야 한다. 만약 단지 내 건축물 간 에너지 거래가 가능한 지역 네트워크(전력 그리드 등)일 경우 우대 받는다.

정부는 2015년 6월 판교 창조경제밸리를 조성하며 스마트그리드와 함께 제로에너지빌딩 기술을 적용했고, 혁신도시에는 초에너지절약형 건축물을 세워 제로에너지빌딩에 대해 일반인 이해를 높이고 있다. 전남의 한전을 비롯해 한국토지주택공사(경남), 한국전기안전공사(전북), 대한석탄공사(강원), 한국사학진흥재단(대구), 우정사업조달사무소(경북), 국세청고객만족센터(제주)가 초에너지절약형 녹색건축물로 지어졌다.

이들 건물은 기존 건물에 비해 34~63%의 에너지를 절감해 년간 약 25억원의 전력을 절약한 것으로 알려졌다. 이들 건물이 아낀 전력은 1만6262GW로 원전 한 개소 분량이며 월평균 280kWh를 사용하는 4840가구가 쓴 전력량과 맞먹는다. 잣나무 4만2000그루로 7631톤의 이산화탄소를 감축한 수치와 같다. 2017년에는 충북의 한국교육개발원, 울산의 한국에너지공단, 부산의 한국해양과학기술원도 초에너지 절약형 녹색건축물로 완공될 예정이다.

제로에너지 주택 실증단지 사업도 야심찬 계획이다. 국가 연구개발사업 일환으로 선정된 이 사업은 명지대 산학협력단(명지대ㆍ노원구ㆍSH)이 연구단으로 선정돼 2017년까지 121세대 규모의 국민임대주택을 제로에너지 주택으로 건설할 계획이다. 
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"제로에너지빌딩, E프로슈머 시장에서 한역할 가능"

[인터뷰] 제로에너지건축센터 산파 이명주 명지대 교수

"제로에너지빌딩이 에너지 절감에만 머무른다면 ‘도시의 섬’에 불과할 뿐이죠." 이명주 명지대 교수는 22일 제로에너지빌딩 개념이 달라져야 한다며 이같이 말한 뒤 "다행히 한국의 에너지 정책은 건물이 에너지프로슈머로서 기능을 할 수 있도록 진화되고 있다"고 분석했다.

건물이 에너지프로슈머가 된다는 말은 신재생에너지 설비에서 생산되는 전력을 단순히 팔고 사는 행위만 뜻하지 않는다. 건물도 에너지 사용을 효율화해 쾌적한 환경을 유지하는 것이다. 이는 인간이 쾌적한 환경에서 생활할 권리를 요구할 수 있는 ‘주거권’과 흡사하다.

"제로에너지빌딩은 미국과 독일에서 동시에 연구됐어요. 두 나라 모두 쾌적함을 추구하고 있지만 미국은 에너지를 많이 쓰면서 쾌적함을 찾고 있고, 독일은 에너지를 줄이면서 쾌적함을 찾는 차이가 있지요."

그는 독일에서 10년간 유학했다. 귀국해서 차상위 계층이 거주하는 건물을 보고 충격을 받았다. 주거권이 엄연히 존재하는데, 덥고 습하며 곰팡이가 핀 낡은 건물 속에서 사는 사람이 더없이 측은했다.

사실 곰팡이는 일교차가 있으면 어디서든 핀다. 건물이 햇빛에 더워지고 밤에 차가워지다 보면 이슬이 맺히며 곰팡이의 좋은 서식처가 된다. 하지만 단열과 기밀성이 확보되면 언제든 쾌적한 생활을 할 수 있다.

열대야 현상도 마찬가지다. 최근 열대야로 불면증을 호소하는 이들이 많은데, 이는 단열재를 콘크리트 벽체 내부에 넣기 때문이다. 낮 동안 달궈진 콘크리트는 밤이면 열을 실내로 전달하는 열매체로 변신한다. 비용이 좀 더 들더라도 건물 외벽에 단열재를 시공한다면 이런 일이 줄어든다.

그렇게 건물을 시공한 뒤 태양광, 지열 등 신재생에너지를 시공하면 충분히 필요한 전력을 공급할 수 있다. 서울 하계동 소재 제로에너지 목업 빌딩은 오히려 9000원을 벌어줬다. 잘 지어진 건물이 건물주에게 쾌적한 생활공간은 물론 수익까지 안겨주는 꿈과 같은 일이 실현됐다.

"2017년까지 노원구 상계동에 제로에너지빌딩 단지를 건축해요. 아직 이 건물은 에너지를 절감한 후에 단지가 쓴 만큼 단지에서 생산하는 것이 주된 목표입니다. 진정한 제로에너지빌딩은 자기가 속한 지역에 에너지를 공급하고 에너지를 받는 이웃 건물의 주거환경도 제로에너지로 바꿔 주죠."

이명주 교수는 건물 하나하나가 진정한 분산전원의 주인공이 되는 시대를 꿈꾸고 있다. 건물이 제로에너지를 넘어 에너지를 더하는 시대가 시나브로 찾아드는 시대라고 전문가들은 진단다.

[에너지경제신문 안희민 기자]