온실가스 저감을 위한 장기 목표는 에너지사용에 관한 모든 영역-에너지 공급, 수송, 산업과 건물영역-을 포함할 예정이다. 최종에너지 사용이 40%이상이 기존 환경 에 의해 제공되었으므로, 신재생 에너지의 사용증가와 더불어 이 부문에서의 에너지 성능 증가는 산업화된 세계에서 성공적인 에너지와 기후변화에 대한 주요한 열쇠가 될 전망이다.

타운과 도시는 기존환경의 80%를 차지하고 있다. 이러한 이유로, 도지방자치가 크건 작건 간에, 가장 성공적으로 에너지 목표에 도달할 수 있으며, 도지방자치의 체제와 도시에너지 사용형태를 크게 변화시킬 수 있다.

최근 몇 년 동안, 주거용 부문과 상업용 부문에서 신축건물의 에너지 효율화에 관련되어 크게 기술적인 진보가 있었다. 독일의 ‘Passivhaus’, 스위스의 ‘Minergie', 또는 ’Net Zero Building' 같은 새로운 에너지 표준이 성공적으로 소개되었으며, 90년대의 건물표준에 따라 건축된 신축건물과 비교할 때, 4~5배의 최종에너지 소비저감이 가능하다. 위의 기준은 도지방자치의 온실가스 저감이라는 근본적인 문제 해결책이 될 수 없으며, 일반적인 해법은 아니다.

개인의 지방시범주택이나 실증건물과 대조적으로, 공동체 규모의 에너지 개념에 대한 목표는 여러 종류의 개인소유 건물의 국지적인 혁신기술을 소개하는 것보다는 오히려 전체적인 건물계획 단지규모에서 경제적으로 낙관적인 해결책을 찾아야 한다. 몇몇 건물을 대상으로 하는 프로젝트와 공동체를 대상으로 하는 프로젝트에 분명한 차이는 목표, 계획방법, 수행 전략에 있다.

공동체 규모의 프로젝트를 가속화하기 위해, 몇몇 국가들은 Eco City, Vílle Durable, Carbon Neutral Communities 와 같은 공동체 단위 프로젝트를 위한 특별한 프로그램을 착수했다. 위와 같은 사례연구에서 습득한 경험과 교훈이 다른 공동체 규모의 프로젝트에 전파되도록, 개념정의, 평가지표, 계획방법, 수행전략의 관점을 고려하여, 부록 51에서 평가될 것이다.

Karlsruhe-Rintheim 주거지구의 개발개념

사례연구 견본으로 Karlsruhe 도시에 위치한 Karlsruhe-Rintheim 40층 규모의 공동주택 단지인데, 축조된 지 40~55년 되었으며, 2,500명의 거주자와 2개의 학교시설, 몇몇의 소매사업으로 구성되어있다. 단지의 북쪽 건물은 1954~55년에 축조된 4층과 5층 공동건물로 구성되었고, 단지의 중앙부는 1970~74년에 건설되었다. 이 프로젝트의 첫 번째 목표는 에너지공급을 포함하여 모든 건물에 경제적으로 손쉬운 보수개념을 찾는 것이다. 두 번째 목표는 거주자와 투자자를 위한 미래에 대한 매력적인 요소를 보장할 단지개발계획을 수립하는 것이다.

초기 건물은 최초 석탄 스토브로 난방하게 되었고, 후에 천연가스 히터로 대체되었으며 욕실은 개별 가스 또는 전기 온수보일러로 대체되었다. 나중에 건설된 건물은 중앙집중식 가스난방시스템이 도입되었다. 2003년에 에너지 보수와 신재생기기를 포함하여 이 단지의 리모델링 프로그램이 시작되었다.

2008년에는 36동의 주거용건물이 현대화되었는데, 지역난방시스템의 에너지공급자는 기본부하 (400 MWth 최대부하)를 공급하기 위해, 대규모의 폐열 공급을 사용하도록 결정되었다. 단지의 이용 가능한 폐열을 최대한 사용하도록 하기 위해, 지방자치설이 지방자치의 지역난방시스템을 확장하고 이웃 Rintheim 단지에까지 연결하도록 제안되었다.

Volkswohnung 의 임차인들은 저소득자에 속하는 계층이므로, 이 프로젝트에서는 임대료 증가분의 상한선을 제한하고, 동시에 임대료 증가분만큼의 에너지 비용을 줄이는 기술적인 개념을 찾는 것이 중요한 임무였다. 예를 들어, 건물을 리모델링을 고려할 때, 단열재 두께와 얻어지는 열 관류율은 비용과 상관관계가 있다.(그림1)

그림 1. 열관류율과 비용저감

열전도율(l) 0,035 W/(M.K)일 때, 관류율(U)이 0.30 W/(m2.K)에서 얻을 수 있는 최소비용에 해당하는 단열두께는 10 cm 이다. 그러나 관류율이 0.08 W/(m2.K) 일 때는 단열재 두께는 35cm 가 되고, 이때 실제 에너지 비용 6.5 Ct/kWh 보다 낮은 비용을 소비한다.

그림 2는 운영 중인 하나의 모델결과를 보여주고 있는데, 그래프 왼쪽 y축은 창문 교체에 따른 최소 총비용지표이고, x축은 에너지원단위 지표를 보여준다. 이 그래프는 에너지저감을 위한 최소 비용은 아니고, 단지 구조체의 일부인 창문이 20년 이상 경과되어 노후된 상태이기 때문에, 창문교체를 고려했다 이때의 난방 에너지원단위 기준은 약 50 kWh/m2 이다. 이 운용방법에 따르면 단열재 두께는 벽체용 13 cm, 지하층 천정용 11 cm, 다락방은 23 cm 가 가장 경제적으로 최적화된 기준이다.

그림 2. 건물 리모델링 비용 대비 최종에너지 수요

Rintheim 단지의 모든 건물을 리모델링한 후, 지역난방 비용은 50 kWh/m2, 18€/MWhth 이다. 이 비용은 리모델링하기 전의 건물 난방비용 9 €/MWh 과 비교하면 2배가 된다. 이 요금은 전기요금은 크게 변하지 않았으나, 지역가스난방과 비교해보면, 지역난방의 전체비용은 약 20 €/MWh 낮은 값이다.

그림 3. 보수전과 보수후의 에너지소비량 비교

이 지역에서 폐열을 이용한 에너지효율적인 지역난방공급으로 1차 총에너지의 저감율은 80%를 보였다. 그림 3은 보수전과 보수후의 에너지 소비량과 온실가스배출량을 비교한 것이다.

Freiburg 도시의 중장기 기후변화 마스터플랜

독일의 Freiburg 20만 인구를 가진 도시로, 에너지와 기후변화 정책에 가장 긴 전통을 가진 지역이다. 2010년까지 1992년 기준의 25% 온실가스 배출저감을 지방자치 위원회에서 1996년에 결정하였다. 2년의 토론을 거쳐, 2008년에 새로운 온실가스 배출기준, 1992년 기준 2030년까지 40%저감이라는 결정을 만장일치로 지방자치 위원회에서 결정했다.

Freiburg 경험으로부터 아래와 같이 지방자치 정부의 성공적인 온실가스 정책을 구상할 수 있을 것이다 : 지방의 잠재력과 선택사항을 고려한 세부정보, 달성 가능한 결과에 근거한 현실적인 목표설정, 책임과 규정에 관한 세부대표, 의사소통을 위한 지속적인 모니터링, 책임 있는 기관에 의해 준비된 프로젝트관리 등이다.