서론

본 기술자료는 2012년 미국 신재생에너지 연구소에서 발행된 보고서로써, 메사추세츠에 위치한 7개의 주택실증성능 분석을 통해, 보수의 수준, 에너지 저감 수준, 투자비용, 만족도 등을 조사분석 하였다.

Building Science Corporation(BSC)은 추운기후지역에서 에너지 효율화 시장을 개척하고 있는데, 뉴 잉글랜드지역이 보수 및 개선 대상으로 프로젝트 후원을 받고 있다. 전력회사인 National Grid는 BSC와의 파트너로써 Deep Energy Retrofit(DER)이라는 pilot 프로젝트를 통해 지침을 개발하고, 그 계약을 체결 했다. 지침 개발뿐만 아니라, BSC는 이러한 프로젝트와 유사한 보수 및 개선 전략을 위한 컨설턴트로 수행하고 있다.

일반 대중매체에서 사용 중인 개보수에 대한 용어정의와 에너지 효율화에 대한 높은 기대 속에서 제안하고 있는 방법들은 사실상 주택거주자가 에너지 저감, 내구성 개선, 거주자의 쾌적한 환경을 통해 에너지소비 저감에 따른 비용저감 혜택을 받을 것이라는 것은 확실하다. 개보수 대상 주택들은 개보수방법, 개보수비용, 개보수과정 중에서 데이터 수집의 중요성과 같은 요인들을 통합하여 개략적인 에너지 저감과 쾌적성과 같은 요인들을 기대할 수 있다.

보수 기술

위와 같은 실증시험을 위해 메사추세츠에 위치한 7개의 시범주택들이 조사되었고, 시험대상 주택들은 1760년부터 1953년까지 건축된 건물이며, 규모는 1,868~3,484 ft2 범위였다. 각각의 주택들은 에너지효율화와 내구성 개선과 함께 실질적인 개축공사나 주요한 개축 공사를 했다. 각각 주택별 체적과 외피구조에 따라 수행된 보수 기밀성(보수전·후)과 함께 보수전략이 설명되고 비교되었다. 7개의 시범대상 주택들 중에서 2개의 주택들만이 National Grid DER 목표인, 건물외피의 기밀성능 0.1 CFM 50/ft2 이하를 만족시켰다. 다른 2개의 주택은 목표치에 근접할 뻔 했으나 바람과 같은 시험요건 때문에 전형적인 오차를 보였다. 모든 주택들이 보수전 데이터와 비교하면 기밀성능에서 미흡함을 보였다. 4개의 주택은 보수작업 과정 중임에도 거주를 지속하였다.

National Grid DER program(2011)에서는 다음과 같은 기술기준을 제안하고 있다. 주택 부위별 단열기준은 지붕은 R-60, 지상벽체는 R-40, 지하벽체는 R-20, 지하바닥은 R-10이다. 기밀성능은 위에서 언급한 바와 같이 0.1 CFM 50/ft2 이다. 창호와 문은 R5 (U≤ 0.2) 전체 열성능을 목표로 하고 있다.

조사분석

개보수대상 시험주택에 대한 기본정보는 아래 표1과 같다. 아래 주택들의 보수전략은 National Grid 와 BSC가이드라인에 따라 개보수 전에 비해 에너지저감을 50% 목표로 계획하고 있다.

또한, 주택 바닥면적, 냉난방 체적, 외피면적에 관한 정보와 개보수전후의 성능을 비교하기 위해 기록되었다. 최초 개보수전 상태에서 냉난방이 되는 공간이 아니면, 주택의 바닥면적에서 지하층과 다락방은 제외되었다. 각각의 주택에 대한 기밀성능시험이 수행되었고, 그 시험결과는 표 2와 같다.

표 각 주택별 바닥면적, 체적, 냉난방면적, 외피면적, 기밀성능결과

다음 표 3은 각 프로젝트별 적용된 비용산출한 내용이다.

각각의 보수 프로젝트에서 에너지 저감 혜택을 이해하기위해, 보수 전후의 전력사용량 요금고지서를 수집하여 비교하였다. 보수전 전력사용량정보가 없는 경우에는 보수전 에너지사용량을 예측하기위한 에너지모델을 적용하였다. 이 기술자료에서 언급된 주택은 최소 7달의 보수후 에너지사용량 정보를 활용하였다. 이 기간동안 에너지사용 정보는 추운계절, 더운 계절에 대한 정보를 모두 적용할만한 충분하였으며, 전체 연간에너지 사용량을 보수후 에너지사용량과 비교하여 예측 추정하는 데 사용하였다. 각각의 주택에서 보수후 얻은 에너지 저감량은 23~74% 이었다. 연간 태양전지에서 생산된 전력량을 가정에서 사용한 전력량에서 차감했을 때, 태양전지를 갖고있는 주택은 추가적으로 11~18% 에너지 저감을 기록했다. (그림 1)

[그림 1] 7개 주택에 대한 보수 전후 에너지 사용량 비교

7개의 주택중에서 Millbury Cape이 보수이후 가장 단위면적당 냉난방 에너지 사용량이 많은 것으로 확인할 수 있다(그림1). 이 주택의 에너지성능이 다른 주택보다 미흡하게 분석된 것은 여러 가지 작용요인이 있는데 그 중 한 가지는 바닥면적이 가장 작았다는 사실이다. 바닥면적은 지하층 768 ft2 을 포함하여 1,868 ft2 이었다. 이

사실은 주택면적이 작으면 체적대비 표면적이 커지기 때문에 에너지 사용량이 높다는 사실이다.

각각의 주택에서 보수에 투자된 비용이 산출되었는데, 연간 정기적인 주택유지관리비용, 미적인 부분은 고려되지 않았다. 최종적으로 거주자의 전반적인 만족도를 결정하기위해 논의되었고, 보수이후 거주자들의 만족도는 매우 높았다.

결론

이와 같이 전형적인 New England 스타일의 주택은 본 프로젝트의 사례연구 자료를 제공할 목적으로, 그 중 한 가지는 프로젝트 정보수집을 개선하기 위한 가능한 전략을 연구하는 것이다. 개보수를 통해 수행된 개선항목을 충분히 이해하는데 다양한 형태의 데이터가 필요하고, 더불어 몇몇 데이터들은 5~10년까지 중장기모니터링이 필요하다. 정보수집은 때론 너무 쉬워서 그 과정의 상세한 내용을 종종 놓쳐버릴 수 있다. 또한, 데이터 분석이후, 데이터를 축적하는 것이 어려울 수 있으나, 이러한 프로젝트에 대한 과정과 결과를 저장하는 데이터베이스 구축은 향후 보다 광범위하고 유사한 프로젝트를 손쉽게 판단할 수 있는 성공의 관건이므로 필수적으로 수행한다.