IEA (International Energy Agency : 국제 에너지 기구)에서도 동등의 검토가 실시되고 있고, 민생부문에서의 중요정책으로 난방, 급탕대책, 패시브하우스 기준의 달성을 위한 건물 외피 개선 등을 열거하고 민생부문에서의 열쇠가 되는 기술로 건축·설비의 종합설계, 조명, 히트펌프, 태양열 이용, 패시브하우스, 제로에너지 건축 등이  제시되었다. 이와 같이 주택·건축에서의 에너지 저감 기술의 중요성이 국제적을 지적되고 있다.

2. 주택의 에너지 저감 기술

그림 2에 년 도별 일본의 지역별 열손실 계수 기준값을 나타낸다. 기준이 개정될 때마다 열손실 계수 기준값이 작아져, 점점 단열성이 높은 주택으로 유도되고 있음을 알 수 있다. 그림 3에는 일본 8대 도시의 개인주택에서의 에너지 소비 내역을 나타낸다.

주택전체에서의 에너지 소비 저감을 위해서는 지금까지의 에너지저감법과 같이 열손실계수를 작게하여 냉난방 부하를 낮추는 것 뿐 만이 아니라, 그 부하를 처리하기 위한 냉난방 기기의 고효율화와 함께 급탕과 조명전력의 기타 에너지 소비 용도에 관하여도 충분한 배려가 필요하다는 것을 알 수 있다. 재생 가능에너지를 이용하는 에너지 생산도 보급되고 있는 시점, 특히 주택에서는 태양광발전이 유망하고 잉여 전력의 매매제도 등의 영향도 있어 보급을 향하여 크게 진보하기 시작했다.

 3.  선진적 에너지 저감 주택

 해외에서는 북미와 유럽을 중심으로 선진적인 에너지 저감 주택은 이미 여럿 건설되어 있고, 모두 구체단열·기밀성강화와 재생에너지의 활용, 고효율기기의 도입에 의하여 주택내의 에너지 소비량을 억제하는 연구가 되어있다. 일본에서도 동등한 선진적인 에너지 저감 주택은 민간기업에서도 실현하고 있고, 이미 상품화 되어있는 예도 있다.

주택에서 단열과 기밀에 관해서는 열손실계수 1[W/㎡K]보다 적은 주택도 실현되어 있으나, 이것만으로 에너지저감을 하기에는 한계가 있고 일본의 기후에서는 오히려 냉방 부하를 증가 시키는 경우도 있다. 내부의 설비 기기류에서는 일반적인 시판제품을 적절히 활용하는 것이 좋다. 그리고, 재생가능에너지의 활용에는 2가지로 나누어진다. 하나는 태양열의 패시브적인 이용에 의한 난방부하저감과 태양광에 의한 조명부하저감, 통풍에 의한 냉방부하 저감이라는 건축적인 활용방법이다. 두 번째는 태양광발전과 태양열급탕이라는 설비적인 활용방법이다.

결국, 기후조건과 라이프 스타일에 적절한 단열·기후성능·설비의 선택과, 건축적인 방법에 의한 재생가능에너지의 활용을 개별 주택에 대하여 어떻게 적용할 것인가가 중요하다. 실험주택으로서 건설은 쉬우나, 이를 어떻게 일반주택에 적용하고 보급하는가 하는 점이 중요한 과제라고 말할 수 있다.

4. LCCM주택

1) 컨셉

구체적으로는 우선 운용시의 에너지 소비를 대폭 축소하고, 그 소비량을 상회하는 태양광발전을 도입함으로써, 건설시에 발생한 CO2를 운용시의 잉여 에너지로 반납한다. (그림4)   그림4.  CO2수지 이미지

  2)운용시의 에너지 소비에 관한 검토

가. 냉난방

냉난방에 걸리는 CO2 배출량을 저감하기 위해서는 그 부하를 저감함과 동시에 부하를 처리하기 위하여 효율적인 기기를 선택하는 것이 중요하다. 부하 저감을 위한 고효율 기기로는 기본적으로 히트펌프 에어컨이 가장 유력하다.

나. 급탕

a. 열원기 : 고효율형태의 열원기는 공기집중식전기온수기와 열료 전지를 우선 열거 할 수 있다.

b. 절유기기 등에 의한 에너지 저감 효과 : 배관방식으로는 소구경 배관 채용이 유리하며, 수전 등에서는 절유기기, 욕조단열, 욕실단열 등이 있다.

c. 조명 : 조명에 관한 에너지 저감수법으로는 LED, 유기EL, 자동조광·색조제어, 라이트덕트, 단열투광벽, 일사차폐 등이며 이중 가장 효과가 있는 것은 LED 조명이다.

d. 환기 : 양호한 공기환경과 온열환경을 유지하면서 난방부하저감 가능한 환기설비로 열교환형 제1종 환기 설비를 들 수 있다.

3) 이니셜 CO2에 관한 검토

목재에서도 그 제조 등에 관련된 CO2배출량을 국내외에서의 제재소, 산림조합 등의 현지조사, 문헌연구에 의하여 검토해 보면 국산자재라도 건조에 화석연료를 쓰면 외국산보다도 CO2발생이 더 많은 경우도 있다. 건조방법에 따라 CO2배출량이 달라짐을 알 수 있고 이에 대하여도 고려하여야 한다.

4) 츠쿠바 LCCM 주택 시범동

현재 츠쿠바시의 건축연구소 내에 2011년 2월 준공을 목적으로 LCCM 주택 시범동을 건설 중이다. 건물 설계시 검토된 내용은 다음과 같다.

①디자인 컨셉

1) 다층 레이어 : 일사차단, 단열, 방범 등의 역할을 하는 여러가지 레이어를 조합하여 환경제어를 실시하는 것을 검토하였다.

2) 스트라이프 상의 평면구성 : 열과 바람을 부드럽게 도입하는 완충영역, 동적 액티비티에 대응한 천정이 높은 공간, 정적인 액티비티에 대한 소규모 공간하고, 다층 레이어에 의한 스트라이프 상의 공간

3) 적층된 단면 구성 : 사람이 출입하는 레벨, 빛과 공기가 출입하는 레벨을 높이별로 적층하여 단면적으로도 레이어가 중첩되게 공간구성 (그림5)

4) 모드 : 레이어의 밀폐에 의한 여름, 겨울, 낮, 밤의 계절과 시간에 대응한 모드, 부재시와 취침시 생활에 대응한 모드 등 여러가지 모드에 대응 (그림6)

5) 자연에너지 이용 : 태양광 패널을 일체화한 지붕, 통풍탑, 열과 바람의 완충영역 형상 등 자연에너지 이용을 도모한 건물형상

6) 액티비티에 대응한 공간구성 : 열적 완충영역을 체재시간이 짧은 공간과 긴 공간(취침공간)등으로 나누어, 액티비티와 온열 환경과의 중복을 고려

② 환기설비로부터 본 검토

1) 냉난방

 a. 냉난방방식에 대하여 : LCCM주택실현을 위하여는 에너지 소비를 최소화하는 것이 중요하다. 건물단열을 높여도 에너지소비량의 차이가 있기 때문에 에어컨에 의한 부분간의 냉난방을 선택하는 것이 필요하다.

 b. 완충공간의 냉난방부하에 대하여 : 열부하 계산에 대응하여 에너지소비량을 검토한 결과 사용자공간을 일체화하여 열부하계산하여 에너지소비량이 증가하였다. 공간별 분리가 필요하다.

 c. 열부하에 대응한 에어컨 선택에 대하여 : 열부하 결과를 기초로 에어컨의 종류(용량)을 바꾸어 에너지 소비량 계산을 실시하였다.

2) 급탕

 a. 열원기 : 고효율 형태의 열원기로는 공기집열식 전기 온수기와 연료전지를 들 수 있다.

 b. 절유기기 등에 의한 에너지 저감 효과 : 소구경 배관 및 절유기기, 욕조단열, 욕실단열

3) 조명·빛환경

 기본적으로 조명 광원은 LED램프를 채택하는 것으로 하고, 자연광, 인공광에 대하여 크레어 방지, 고효율조명기기의 다등분배설치 등을 테마로 하여 시뮬레이션을 실시하고, 개구부위치, 등의 배열을 실시하였다.

4) 환기·통풍

  모델주택에서는 환기탑을 이용한 자연환기시스템과 기계환기 시스템의 관련에 대하여 검토하고, 자연환기를 주로 활용하고 부족분에 대하여 기계환기로 보완하였다.

③ LCCO2로부터 본 검토

LCCM주택 실현을 위해서는 이니셜 CO2도 가능한 작게 할 필요가 있다. 따라서 철골, RC에 비하여 목조가 가장 유리하기 때문에 LCCM주택은 목조로 하였다.

④ LCCM실현성에 관한 검토

  이번 시범 주택에서는 공용기간 30년으로 이니셜 CO2와 운용시 에너지 소비량의 합계를, 태양광 발전에 의한 발전전기량이 상회하고 LCCM이 달성되는 것으로 산출되었다.

⑤주택개요

건축개요  ·연면적 : 143㎡(2층) ·공법 : 목조재래공법 ·기초 : 줄기초, 고로시멘트 ·단열 : 차세대 에너지 기준 2지역에 해당 등이다.

5. 장래의 전망