이 프로젝트는 캐나다 몬트리올주 퀘벡주에 위치한 넷제로 에너지 건물인 Abondance Montreal에 관한 내용이다.

- 문화시설이 밀집한 대도시지역에 설치된 도시 빈 공간을 활용한 프로젝트 수행

- 넷 제로에너지 소비를 목표로 함.

- 진보된 건물외피건설, 기밀, 지열난방시스템과 에너지효율화 기기와 조명으로 에너지를 보존.

- 태양전지와 태양열급탕패널로 에너지 생산.

- 중수열 회수시스템과 배열 회수환기시스템으로 에너지 회수.

- 오수는 지붕에서 집수되어 화장실에서 변기 세척용도로 사용.

프로젝트 설명

Abondance Montreal : le Soleil은 3층 복합 콘도미니엄으로 몬트리올 남서쪽 Verdun 자치도시에 위치해있다. 이 건물은 예전엔 주차창과 세차장으로 사용된 부지에 복층 패밀리건물 활성화 프로젝트이다.

이 주거계획은 개발업체인 EcoCite Developments 와 건설업체 Les Constructions Sodero Inc.이 동업자 형태로 쾌적하고 편안한 삶, 1년에 많은 에너지를 최소한으로 저감하고, 자원을 보존하며, 환경적인 영향이 작으며 지속가능한 홈에 투자하려는 사람들에게 투자할만한 콘도미니엄 프로젝트를 설계하고 시공하였다.

각각 3개의 난방면적기준 79.3㎡ (공용면적 포함하면 94.4㎡)의 아파트는 각각 다른 층에 위치해있다. 3개의 아파트가 옥상에 있는 테라스와 뒤뜰, 주차장은 공유한다. 지하층은 기계실과 저장실이 위치한다. 각각 아파트는 개방형 평면설계로 구성되었으며 거실, 주방, 욕실, 2개의 침실로 분리할 수 있는 융통성 있는 공간, 침실과 사무실 또는 하나의 큰 거실로 구성되어있다.

이 건물의 연간 에너지요구량은 건축적인 설계요소(passive 요소)와 설비적인 설계요소(active 요소)인 태양열 급탕시스템과 태양전지에 의한 전기 생산을 포함한 신재생에너지원으로부터 생산된 에너지보다 약간 상회하는 수준으로 예상된다. 이 아파트의 에너지요구량은 난방단위면적기준 에너지원단위(㎡) 캐나다의 평균주택에서 요구되는 에너지량의 39%밖에 되지 않을 것으로 예측된다.

이 아파트는 전력회사인 Hydro Quebec과 태양전지로부터 자체 생산된 전기가 과잉되었을 경우, 전력회사 전력망에 잉여전기를 팔수 있는 넷 미터링 계약을 맺고 있다.

그림 Abondance Montreal: le Soleil의 공간과 온수 난방 기술

거주하는 첫 1년 동안, 에너지 생산, 에너지 및 물 소비, 실내 공기질이 성능을 평가하기위해 모니터링 될 것이다.

거주자의 건강과 편안함

이 프로젝트에서 실내 공기질 기준을 설정하고 유지하는 것은 중요한 목표이다. 이 건물설계에 반영된 재료는 VOC 와 다른 독성화학물질과 같은 실내 공기질을 오염하는 물질을 최소화하도록 반영하였다. 포름알데히드가 없는 합판, 아교로 함침한 목판(OSB) 재료가 사용되었다.

기밀성 있는 건물 외피는 내구성과 에너지 효능을 고취시면서, 공기누설을 효과적으로 최소화한다. 건물이 매우 기밀하기 하기 때문에, 배열회수 환기시스템이 각각 아파트에 설치되어 에너지 효율적으로 실내외 공기 교환을 원활하게 수행한다. 배열회수환기시스템은 또한 주방, 화장실의 공기를 배출하여 습도, 냄새를 제어하며, 각방마다 신선한 공기를 전달하는 역할도 수행한다. 겨울철에, 배열회수환기시스템은 밖으로 나가는 외기에서 열을 흡수하여 내부로 들어오는 신선한 공기를 덥히기 위해 열전달을 한다. 반대로, 여름철에는 배열회수환기시스템은 내부로 들어오는 더운 공기를 냉각시킬 수 있다. 또한, 배열회수환기시스템은 아파트로 들어오는 공기로 운반되는 미립자를 효과적으로 감소시킬 수 있는 여과기를 갖고 있다. 가습기는 각각의 아파트에서 요구되는 습도수준을 유지시키도록 제공되고 있다.

3중 유리 창호시스템의 설계와 설치는 거실에 자연채광을 최대한 제공하면서 인공조명을 줄이는 역할을 수행한다. 창호 하부에 설치된 블라인드와 커튼은 이른 아침과 늦은 저녁에 입사되는 일사를 효과적으로 제어할 수 있어서 공간냉방부하를 약간 감소시킨다.

고 단열 고 기밀 창호와 문은 냉방공간을 없애고 거리소음을 차단하는데 도움을 준다. 침실은 거리로부터 떨어진 쪽에 위치하고 뒤뜰을 바라보는 위치에 설계되어있다. 바닥을 통한 소음 전달에 관한 현장시험결과, FIIC(field impact insulation class) 59의 좋은 수치를 보였다.

에너지 효율

이 프로젝트는 도시의 유휴공간을 활용하는 프로젝트이기 때문에, 물리적인 건물방향, 외부입면은 부지, 건축물의 지역적인 전통에 의해 이미 결정된 상태였다. 제한된 태양에너지를 얻는데 부지의 제약조건이 있기 때문에, 특히 매우 단열된 그리고 기밀성 있는 건물외피, 최대한 에너지 회수, 전기에너지 소비 저감이 넷 제로(net zero) 에너지 목표를 달성하기에 필요한 항목이었다.

건물외피는 콩기름과 40%재생 플라스틱으로 구성된 폴리우레탄 폼 단열재를 적용한 스프레이형태로 단열되어있다. 이 재료는 또한 공기와 증기에 대해 방호벽 역할도 수행한다. 이 단열 폼은 건물 내· 외부 양면에 적용되었는데, 벽체는 R-40, 지붕은 R-70 초과하는 단열 값을 갖고 있다. 창호설치와 건물외피 관통부의 밀봉에 특별한 주의를 기울여 시공함으로써, 기밀성 시험결과 50파스칼에서 시간당 0.4 라는 훌륭한 기밀성을 확보했다.

냉난방은 각 아파트별로 지열히트펌프로 구성되었다. 겨울철에 지열히트펌프는 열을 지하 깊은 곳에서 연중 15℃ 내외의 따뜻한 지열을 전달하여 아파트에 열 전달하여 난방한다. 이와 반대로, 여름철에는 15℃ 내외의 차가운 지열을 아파트에 공급하여 냉방한다. 지열히트펌프는 부분부하 운전 시 냉난방조건의 효능을 증가하기위해 40%능력을 운전하는 압축기를 2단으로 구성하였다. 3개의 지열히트펌프는 이 아파트 앞뜰에 지하 76미터의 깊이로 구성된 수직공을 서로 수평루프로 공유하도록 연결한 시스템이다. 5 kW급 보조 전기히터는 난방피크 요구량이 커지거나, 지열히트펌프 기능이 오류 발생할 경우에 운영된다.

고 단열 건물외피와 신재생에너지인 태양에너지의 융합설계로 인하여, 거주자, 기기, 조명은 때때로 과잉 난방될 경우가 발생한다. 실내에 쾌적한 조건을 유지하기 위해 필요한 냉방에너지량을 제한하는데 도움을 줄 목적으로, 실외공기가 충분히 차가운 온도(7°C ~ 21°C)가 되고, 냉방이 필요할 때, 각각의 아파트에 강제 제어 시스템이 실외 공기를 실내로 끌어들이는 ‘free-cooling' 모드를 운용할 수도 있다.

일일 에너지 소비를 줄이기 위한 여러 가지 전략이 있는데, 각각의 아파트에 고효율 가전기기와 컴팩트형 형광 조명기기 배치가 그 중 하나의 전략이다. 전기절약을 위해, 각각의 아파트 현관입구에 전체조명기기를 일괄 소등하는 전원스위치를 설치하고, 일반 콘센트 대신 대기전력차단 콘센트를 설치하고, 조명기기에는 사람감지센서와 타이머에 따라 전원이 점등, 소등 제어되는 조명기기를 설치하였다.

신재생에너지 생산

이 건물이 위치한 대지의 방향과 후속 4층짜리 신축건물이 이 건물남쪽에 건설되어버렸기 때문에, 태양에너지를 흡수할만한 여건이 많이 불리하였다. 창문이 있는 건물의 남서, 남동, 북동방향의 일사량이 남쪽 창호의 일사량보다 불리했지만, 이러한 조건에서도 건물의 공간난방요구량의 최소 35%에 기여할 것으로 기대된다. 13.8 kW 용량의 태양전기판이 60개 패널로 구성되었다. 이 태양전지패널은 경사 지붕에 설치되었다. 태양전지에서 생산되는 전기는 연간 15,100 kWh 로 예측된다. 생산되는 전기는 대부분 여름철에 집중되어 생산되어, 전기수요는 1년간에 걸쳐 분배되어 소비된다. 따라서 캐나다 전력회사인 Hydro Quebec의 전력망에 연계되어 과잉전기를 보내고, 필요할 때 전력망을 통해 공급되는 전력시스템을 구성하고 있다.

태양열 급탕온수의 80%까지 1.2 m x 2.4 m크기의 평판 6개의 태양열 패널을 이용하여 공급받을 것으로 기대된다. 여름철에 태양열 급탕온수는 소비요구량을 초과할 것이고, 과잉된 급탕온수는 인접건물에 유료로 공급한다. 따라서 이 건물은 에너지 소비와 공급이 0 이 되는 넷 제로(net zero) 에너지가 된다.

에너지 효율은 버려지는 에너지를 회수함으로써 그 효능을 훨씬 높인다. 배열회수 환기시스템이 이와 같은 기능을 충실히 수행하고 있다. 드레인을 통해 버려지는 오수열을 회수하는 시스템은 샤워드레인을 통해 버려지는 온수의 열을 회수하여 급타탱크에 다시 열을 전달한다. 이런 식으로 급탕온수 에너지소비를 줄이고 있다.

자원 보존

Le Soleil 은 건설 도중에 그리고 건물 수명기간 내내 소비되는 천연자원을 최소화하도록 설계되어있다. 재료는 자원재활용 재료를 이용하여 제작되었다. 예를 들면, 건물은 Forest Stewardship Council (FSC) 인증목재를 주요 프레임을 구성하였다. 바닥용 목재는 FSC인증제품이다. 지방업체에서 제작된 집섬보드도 95%의 자원재활용 재료로 구성되었다. 건설 중에 대지 침식을 방지하기위해 우수로부터 쏟아져 내려오는 토사유출을 방지하고 지열히트펌프용 지중 천공구로부터 분출되는 지하수를 유지하도록 침전탱크 및 저장조를 설치하였다. 건설업체에서는 폐기물을 줄이기 위해, 고체 폐기물을 수집하여 분류하고 재활용하여 퀘벡시에서 운용하는 고체폐기물 최소 활용 목표치인 60%를 만족하도록 하였다.

이 건물은 하중을 분담하는 구조체벽은 최소화하고, 거주자의 다양한 요구조건을 만족하기 위해 공간의 융통성을 높이는 전략으로 설계되었다. 평면은 1개, 또는 2개의 침실로 손쉽게 변경되는 공간으로 설계되었다. 또한, 부부, 또는 소가족, 또는 소호(SOHO)족들을 위한 공간으로 구성될 수 있도록 설계되었다.

환경적인 영향 감소

이 프로젝트에서 추구하는 환경적인 효과로써 도심 거주자가 주변 서비스영역에 쉽게 접근할 수 있고, 교통과 관련된 환경적인 흔적을 최소화하도록 혜택을 주고 있다. 자동차를 타지 않고, 쉽게 지하철, 버스와 같은 대중교통에 접하고, 자전거도로와 모든 서비스를 받을 수 있는 쇼핑몰에 인접하도록 실질적이고 편안한 접근이 가능하다. 환경보존을 위해 물 소비와 폐수를 줄이기 위해, 절수형 기기와 기구를 사용했다. 추가적으로, 지붕을 통해 내려오는 빗물은 저장조에 집수되어 여과한 다음화장실 변기와 같이 비 음용수로 사용되는 곳에 재활용된다. 이런 방식이 적용되면, 화장실 변기에 사용되었던 음용수용 물 소비는 연간 75%까지 줄일 수 있다.

▣ 원문제목 : EQuilibrium™ Housing Forum-November 1~3, 2010 : Montreal, Quebec