1. 영국에서의 에너지 및 저 탄소 건물

경제적, 환경적, 사회적인 요인들은 모든 신축건물들은 2019년까지 제로카본이 되어야한다는 정치적 관심에 이르렀다. 화석연료의 의존도를 줄이고 수요감축과 에너지 공급자들을 보존하려는 노력이 더욱 강조되었는데, 특히 신재생에너지의 사용비율이 증대되면서 더욱 심화되었으며, 화석에너지에 대한 의존도를 줄이려는 중요한 항목들이 다음과 같다.

- 화석연료 사용에 기인한 기후변화, 그리고 환경적인 관심요인들

- 경제적인 경쟁력 : 개선된 에너지효율과 에너지 보존이 사용자에게 운용비용 절감

- 공급자의 안정성 : 영국은 연료와 전기에 대한 의존도가 증가됨

- 화석연료에 대한 미래 가격상승 기대

- 주거공간의 질을 개선하고 ‘화석연료 부족’에 대한 부담을 줄임

국가적인 에너지 공급과 수요

16세기 중반부터 20세기 중반까지 영국은 화석연료를 주로 사용했는데, 최근 들어 영국의 에너지소비원의 변화가 가스로 대체되고, 풍력에 의한 전기생산과 신재생에너지들이 각광을 받기 시작했다.

영국의 주거건물과 서비스건물의 에너지 사용량은 공간난방과 온수난방이 대체적으로 많은 부분을 차지하고 있다. 2007년 영국의 주거건물의 난방은, 공간난방(56%), 온수난방(26%)이었다.

영국의 Woking지방과 Southhampton지방을 제외하고 큰 규모의 난방시설이 없었는데, 최근 들어 중앙 버밍햄지방에서 새로운 난방네트워크시설들이 가동 중이며, 지역난방이나, 병합난방과 같은 에너지시설단지가 일반화되고 있다.

제로카본빌딩에 대한 일정계획은 주거와 학교시설은 2016년부터, 공공건물은 2018년부터, 상업용 건물은 2019년부터 계획 중이다. ‘Code of Sustainable Homes'가 산업계와 거주자에게 어떤 계측결과가 가장 훌륭한 교과서가 될 것이며, 신축을 위한 최소표준이 될 것인지에 관한 지침을 제공한다. 주거이외의 건물에 대해서는 BREEAM 등급이 일반적으로 학교시설이나 공공건물에 대한 주정부의 자금지원 프로젝트가 요구된다. 저탄소 혁신그룹(LCIG)은 영국의 3개 주요독립기관으로 구성되어 있는데, Carbon Trust, Energy Technologies Strategy Board(TSB), Technology Strategy Board(TSB), 이 기관들은 새로운 저탄소기술의 개발을 가속화하는데 노력중이다.

저탄소 그리고 제로탄소 신축건물의 대규모 배치가 향후 10년 이내에 발생할 것으로 보인다. 현재 진행중인 carbon challenge 대지는 다음과 같다. : Hanham Hall, (Bristol,180가구), South Bank Phase One (Peterborough, 400가구), Brodsworth( Dancaster, 450가구), Bickershaw, Wigan (650 가구). 기존건물의 50%가 2050년까지 개보수 대상이며, 영국에서는 중요한 주제이며 ‘미래를 위한 보수’ 프로그램에 1700만 파운드를 지원하고 있다.

2. 거주자 행태가 건물에너지 사용에 미치는 영향

잘 알려진 직접적인요인은 기후조건, 건물외피와 건물서비스성능이지만, 에너지사용은 또한 운영, 유지관리 그리고 거주자의 행태와 실내 환경적인 요인들에 영향을 받는다. 건물에너지의 실제사용에 대해 다양한 요인들의 어떤 결합이 결과에 영향을 미치는 지가 떠오르는 화두가 되었고, 앞에서 언급한 6개의 요인들이 미치는 영향에 관한 프로젝트가 진행 중이다. 이 연구목표는 에너지사용과 관련하여 거주자의 행동이 미치는 영향에 특히 중점을 두고 있다. 이 연구는 크게, 용어에 대한 개념 수립과 보고서 작성, 사례연구와 데이터수집, 통계학적인 분석, 에너지성능평가로 4분야에 나누어 수행된다.

에너지사용에 관한 개념 정립이 세분화되지 않고, 많은 경우의 사례에서 발췌된 에너지사용의 정의와 분류가 불연속적이었기 때문에 관련 영향을 주는 요인들에 대한 건물에너지사용의 용어 정립이 필요하다.

사례조사와 데이터수집에서는, 거주자의 행동패턴의 다양성 아래 조사된 사례를 규정하는 것이 요점이다. 각각 다른 나라의 30가지 사례연구에서 데이터를 수집할 의도였다. 사무소건물은 대규모, 고층, 소규모로 구분하고, 주거건물은 단독주택과 공동주택으로 구분하였다.

총에너지에 관련한 주요요인들의 식별과 예측방법은 이 연구의 요점이다. 사례연구와 병행하여, 통계학적인 분석이 또 하나의 중요한 부분을 구성한다. 통계학적 분석을 위한 데이터는 가능한 폭이 광범위하고, 깊이가 있어야 하겠지만, 전 세계적으로 필요한 데이터를 포집이 현실적으로 어렵기 때문에 통계분석의 지표대상이 지엽적인지, 국제적인지 등에 따라 건물에너지사용에 대한 합리적인 해결책을 제시할 수 있다.

이 연구프로젝트의 최종 주요관점은 건물에너지 사용 영향인자 중에서 특히 거주자의 행태와 생활패턴에 관한 관계 분석이다. 일본, 센다이지역의 2층 단독주택 4명의 거주자들에 대한 에너지성능평가가 수행되었는데, 거주자의 생활패턴이 에너지사용에 큰 영향을 보였다.

3. 지속가능한 건축물 리모델링 : 새로운 접근

2050년까지, 건물에너지의 90%가 2000년 이전에 건설된 건물에 의해 영향을 미친다. 보수 그리고 단순한 리모델링은 이 문제를 해결할 수 없고, 부분 리모델링은 종종 값비싸고 비효율적이다. 국제에너지기구(IEA)가 부록 50으로 추진하는 프로젝트가 일반적인 리모델링의 요구성능을 가진 공동주택이다. 이런 요구를 충족하는 건물은 에너지효율개선 뿐만 아니라 거주자의 편의성을 동시에 만족해야한다. 이 개념은 프리패브 리모델링 모듈을 가진 입면과 지붕을 기본으로 하였다.

제안된 개념은 새로운 열적 건물외피, 입면개선, 방 확장, 새로운 창고층의 확보 등을 포함한다. 건물외피는 외단열, 소음차단과 쾌적한 편안함을 제공한다. 새로운 기계식 환기는 패시브하우스에서 요구하는 배열회수환기시스템으로 구성한다. 효율적인 건설과정, 고품질 표준과 신뢰할만한 재정적인 관리가 이 개념의 중요한 특징이다.

유럽의 대규모건설회사가 공동으로 세련되게 융합된 입면과 지붕의 모듈을 개발해왔다. 고급 표준화된 모듈이 목재건설자재회사와 지역협력회사 협동으로 어떤 크기에도 적합한 프리패브공법으로 건설의 경량화를 추구했다. 입면의 모듈은 창문개구부에 적합하게 설계된다. 대부분의 주요주제는 개구부의 통합, 일사와 그늘, 환기덕트와 IT, 전선과 같은 부가적인 서비스의 해결과 밀접하게 집중되어있다. 새로운 리모델링을 위한 입면구성은 3가지로 구성되어있다 ; 통합형 창문과 건물사용성을 포함한 프리패브 입면 모듈, 모듈재 틈새 공간 단열, 입면패널. 지붕의 구성방법도 입면구성과 동일하다. 기존건물의 외피에 적합한 리모델링 모듈을 보증하기위해서는 3D 레이져스캐닝 기술이나 사진측량기술이 적용되어야 한다.

‘주거용건물의 저에너지 리모델링을 위한 프리패브 시스템’은 저에너지 리모델링가능성을 충분히 확보해야하는데, 그 주요결과는 시장분석과 개념의 발전, 기술적인 발전, 사례프로젝트와 기획 관리적인 성공전략등을 포함하고 있다. 200호 이상의 리모델링 아파트를 가진 5개의 오스트리아, 스위스 부지에서 성공적으로 완료되었는데, 에너지사용량은 80~90% 절감되었고, 태양광패널 설치가 제로하우스에 이를만큼 수입에너지 사용을 저감하는데 기여할 것이라고 기대된다.

4. 공공건물의 효율적인 에너지 보수보강

정부건물과 공공건물의 에너지효율화는 에너지비용증가와 기후변화 저감에 동참하도록 성공적으로 개선되어야 하지만, 에너지사용 저감은 거주자의 쾌적성, 생산성과 건물의 기능과는 서로 상치되는 것으로 인식할 수 있다.

국제에너지기구 건물 및 집합단지 시스템(ECBCS) 프로젝트, 부록 46에서 제안된 ‘정부건물의 효율적인에너지 보수보강 측정에 관한 전반적인 평가기구’를 통해 결정권자들이 이해할만한 정보를 제공받고 있다. 이 제안은 에너지효율화를 개선하는 보수보강 프로젝트를 통해 에너지 보존기회를 확인하고 건물 실내환경을 개선하는 과정을 결정하는 지침을 제공한다. 이 평가기구는 기존 공공건물이 보수보강프로젝트 동안에 에너지저감 가능성을 분석하는데 도움을 준다. 성능등급 기구는 기존건물의 에너지소비량과 국가평균에너지 소비량과 비교하도록 한다. 난방, 전기, 물의 소비량은 각각 다른 형태의 건물로부터 자료를 제공받는다, 성능데이터는 12개국 전체에서 적용가능하다.

낡은 건물 보수보강개념을 분석하기위해 완성된 데이터들이 요구되는 경우, 상세한 건물검사(EnERGO에서 제공된 Electronic Building Inspection Protocol)가 건물의 시뮬레이션이나 계산을 위해 요구되는 모든 데이터를 모으는 유일한 방법일 수도 있다.

‘운영 및 유지관리 체크리스트’가 사용자들에게 운용, 유지관리, 기술, 에너지효율화와 비용저감적인 접근방법에 관한 주요한 정보를 제공하는 안내서이다. ‘에너지와 과정평가 프로토콜’(Energy and Process Assessment Protocol) 은 기후요인에 지배적인 에너지요구조건을 가진 다양한 비상업용 건물과 단위면적당 높은 환기요구를 필요하고 높은 에너지소비를 하는 산업용 건물을 포함하여, 다양한 대지조건에 적합한 에너지성능평가 방법과 절차를 제공한다.

건물 및 집합단지 시스템(ECBCS) 프로젝트, 부록 36에서 제안된 ‘Energy Concept Adviser'에서 50개 이상의 보수보강 사례연구를 수행하였는데, 각각 다른 에너지보존기술을 적용하였다.

400개 이상의 유망한 에너지보존 계측과 에너지저감기술이 개발되었다. 데이터베이스에서 건물의 보수보강에 관한 국제적인 경험을 축적하고 있는데, 건물외피, 내부하중감소, 조명, 난방 및 환기, 에너지 소비과정과 부수적인 에너지시스템을 분류할 수 있는 기술을 포함하고 있다.

Energy Efficiency Calculator for Building Retrofit은 비 주거용건물의 에너지효율평가에 대한 전반적인 방법론을 제공한다. 이 계산법의 근거는 유사한 시설이나 조건(난방, 냉방, 환기, 조명)을 가진 지역, 또는 대표 지역으로 세분화에 있다. 각각의 지역에 대해, 난방, 온수, 냉방, 조명에 관한 에너지요구량이 각각 사용자로 정의된 프로파일이나 대표 프로파일의 소비조건으로 계산된다. 건물외피의 열적 물성은 계산의 주요한 역할이다. 사용된 에너지 소스에 대한 평가는 연료가치와 환경적 상응성을 고려하여, 1차 에너지 요인으로 에너지량을 환산한다. 1차 에너지 요구량은 주어진 건물에 총에너지 정보를 제공한다.

▣ 원문제목 : Energy in th UK ; An Ambition for Zero Carbon Buildings