1. 독일의 에너지정책

2011년 도쿄전력 후쿠시마 원자력발전소 사고 이후 “탈원전”을 추진하여 국내의 17기 가운데 8기를 정지한 독일은, 현시점에 주변 각국과의 사이에 전력 수입량보다 수출량이 많은 수출초과 상태로 되어 있다. 유럽에서는 추위가 극심한 겨울에는 에너지 소비량이 많아지는 점에서 원전 대국 프랑스 등에서 독일로의 수입도 예상되지만 실제로는 2012년 2월 엄동기에는 반대로 독일에서 프랑스로 전력이 수출되는 상황도 일어났다.

유럽의 송전선은 상호 연결되어 있으며 지리적으로는 유럽의 중심인 독일은 전력거래의 중심지가 되고 있다. 도표1과 같이 독일에서는 봄부터 여름에 걸쳐 전력의 수입초과가 발생하지만 2~3개월간에 해소되어 수출초과로 전환되어 년간을 통해서는 수출초과 상황이 최근 몇 년간 지속되고 있다. 후쿠시마 원전사고가 발생한 2011년에는 3월에 원전 7기를 잠정 정지한 경우도 있으며 6월까지 수입초과폭이 확대되어 8월에는 추가 1기를 포함한 완전정지한 것에서 수입초과가 9월까지 이어졌다. 그렇지만 10월에는 다시 수출초과로 되어 년간으로 보면 2011년의 1/3정도밖에 되지 않지만 수출초과를 유지하고 있다.

이 요인의 하나로는 태양광 및 풍력 등의 재생가능 에너지의 발전량 증가에 의한 것으로 독일의 발전량에서 차지하는 원자력발전소의 비율이 약 18%로 낮아진 한편 재생가능 에너지의 비율이 약 20%까지 증가하여 역전되기에 이르렀다. 그러나 또 하나의 큰 요인은 주택의 단열화 등 에너지절약 정책이 진행되어 전체 에너지소비가 전년 대비 5% 감소된 것에 있다.

2. 독일의 주택 단열기준과 단열개량

독일에서는 신축 주택뿐만 아니라 기존 주택에서도 단열화가 추진되고 있다. 2009년에 개정된 에너지절약법(EnEV2009)에서 신축 주택의 각 부위에 대한 단열기준(U값)이 도표2와 같이 정해졌지만 기존 주택에서도 이에 따른 개량이 권장되고 있다.

이에 대해 일본에서는 1999년에 정해진 이른바 “차세대 에너지절약기준”이 현존하는 가장 엄격한 규정으로, 신축 주택에서 이 기준의 준거율이 약 50%정도 되는 것으로 추정되고 있다. 독일의 개구부(창)의 U값의 기준이 1.30W/㎡K인데 대해 이 기준에서는 독일과 거의 위도가 같은 Ⅰ？Ⅱ지구(훗카이도, 아오모리, 아키다, 이와테)에서 2.33W/㎡K, 관동지방에서는 4.65W/㎡K이다(수치가 작을수록 단열성능이 높다).

독일의 건축사 및 설비사에서는 단열기준에 대응한 주택을 건설하기 위해 경쟁적으로 벽과 창샤시구조 등의 개발을 진행하고 있다. 프랑크푸르트 교외(Ausstelling)의 주택전시장에서는 어느 건축사 주택에서도 벽두께 35~45cm에 이르는 실물모형(단면)과 3중구조의 창유리가 보통인 창샤시의 단면모형 등이 먼저 눈에 들어오도록 전시되어 있다. 여기에 벽 두께에 따라 주택 가격이 변하기 때문에 그 구조와 가격을 상세히 전시해 둔 주택도 있었다.(사진1)

일본과 달리 신축 주택 착공이 17만호 정도에 머무르는 독일에서는 단열기준을 만족시킨 신축 주택의 착공에는 정부 보조금이 지출되지 않고 반대로 기존 주택의 단열개량에 대한 보조가 주로 되어 있다. 2006~2011년에 250만호 주택의 에너지절감 개량이 실시되어 약 68억유로의 보조금이 지출되었다. 이 보조금에 대해 은행융자를 포함한 민간자금이 840억유로 투입되어 총 약 910억유로 시장이 형성되게 되었다.

3. 재생가능 에너지의 투입

2009년부터 신축 주택에는 일정 비율의 재생가능 에너지 단열의 도입이 의무되었기 때문에 일반적으로는 가격이 저렴한 태양열온수기 도입이 붐을 이루고 있다. 일본에서 붐을 이루고 있는 태양광발전은 일반적으로는 대규모 메가솔라형이 주류를 이루고 있으며 개별 주택에 설치되어 있는 것은 그만큼 많지 않다.

애초 일본의 태양광발전 보급책은 개인에 대한 설비보조금 부여와 잉여전력 매수제도로서 시작되었기 때문에 3~4kWh 정도의 소형의 것이 주류였다. 독일에서는 반대로 고정가격으로의 전량 매수제도였기 때문에 투자가 내지는 시민이 설치자금을 모아 펀드로서 운용한 경우가 많다. 프라이부르크？슈리어베르그지구에 있는 쏠라플러스 에너지집합주택(사진2)에서는 주택에서 크게 돌출된 형태의 태양광발전 패널(각각의 주택에서 12kWh정도)이 설치되어 있어 눈길을 끈다. 이것은 주택 소유자가 그 지붕부분을 20년간 투자가에게 임대하고 투자가는 단지전체에 이 패널을 도입하여 고정가격으로 전기를 판매하는 것으로 투자회수를 꾀하며 20년후에는 소유자에게 기증하는 구조로, 전기판매에 의한 수입으로 IRR=6%정도의 이윤 회수가 기대할 수 있는 것이었다. 태양광발전이라고 하면 주택지붕에 설치하는 것보다 공장？오피스？상업시설？주차장？공공시설？창고 등 비교적 큰 지붕을 가진 건물에 설치되는 경우가 많고 또 지붕뿐만 아니라 미경작 농지 등의 지면에 설치된 경우도 많다.

태양열의 활용에 더하여 독일의 주택에서 적극적으로 활용되고 있는 재생가능 에너지는 바이오매스(목질펠렛)이다. 임업이 성행하는 독일에서는 목재 가공과정에서 발생하는 부스러기 및 간벌재에서 펠렛이 저렴한 가격으로 생산되기 때문에 이것을 활용하여 열을 발생시키는 보일러가 주택 등에 설치되어 급탕 및 난방에 사용되고 있다.(사진3)

4. 패시브하우스

이 같이 일반적으로 단열성능이 높은 독일의 주택이지만 그 가운데서도 두드러지게 단열을 배려한 주택을 “패시브하우스”라고 부르고 있다.

독일의 패시브하우스연구소(Passvhaus Institut)에 의한면 패시브하우스의 기본 성능으로서 아래와 같은 조건을 들고 있다. ①단열성능은 U값으로 0.15W/㎡K를 넘지 않을 것 ②개구부(창)의 단열성능은 0.8W/㎡K을 넘지 않을 것 ③열회수률 80%이상의 열교환 환기시스템을 이용할 것 ④남향으로 태양광을 적극적으로 받아들여 차양에 대해서도 고려할 것　⑤태양열콜렉터 등에 의한 급탕을 할 것 ⑥에너지절감 가전 등을 적극적으로 이용할 것 등이 그 조건이다.

패시브하우스에 의한 에너지절감에 대해서는 그림과 같이 종래 주택과의 비교가 동 연구소에 의해 이루어지고 있다.(도표3)

그러면 이러한 에너지절감을 달성할 수 있는 패시브하우스가 실제로는 어떻게 세워지고 있는가에 대해 우선 단독주택의 사례로서 독일의 대형 주택건설사인 WeberHaus사의 패시브하우스에 대해 소개한다.

동사에서는 패시브하우스의 사양에 대응하기 위해 9층구조의 외벽(벽두께 약30cm, U값 0.15W/㎡K), 3중 Lo-E코팅유리의 알루미늄제 챵샤시(U값 0.8W/㎡K), 태양열콜렉터 등을 탑재하고 있다. 또 남향으로 큰 개구부를 채용하고 있지만 사진과 같이 차양을 길게하는 것으로 여름철 햇살을 막고 있다.(사진4)

후술하는 바와 같이 동사에서는 플러스에너지하우스의 사양도 설정하고 있으며, 각 주택건설사간에 패시브하우스 등 에너지효율이 높은 주택에 대한 상품개발 경쟁이 이루어지고 있다.

다음으로 집합주택에서의 사례로서, 프라이부르크 보반지구에서 패시브하우스의 시초라고 생각되는 주택에 대해 소개한다.

대개 독일에서는 중층규모의 건물에 집합하여 거주하는 편이 에너지 효율적으로도 유효하기 때문에 단독주택보다 타운하우스와 4층정도의 집합주택이 많다. 1997년에 완성된 이 주택도 4층으로 20세대(일부 SOHO로서 활용)가 입주하여 있다.(사진5)

3중 Lo-E 코팅 창유리와 35cm의 벽두께에 의한 고단열, 남쪽면에서 적극적으로 외광을 받아들이는 것과 다른 면에서의 개구부를 가능한 줄이는 등 종래 같은 건물보다 80%의 에너지절감 효과를 달성하고 있다.

1인당 1㎡정도의 태양열 콜렉터를 옥상에 설치하여 급탕의 70%를 커버하고 있으며 겨울철에는 지하에 있는 천연가스에 의한 코제네레이션발전(cogeneration)으로 보충공급하고 있고 잉여부분은 인접주택에 공급하는 등 에너지 자급을 지향하고 있다.

지하에 설치된 세탁실에는 태양열 콜렉터에서의 급탕을 이용한 최신 세탁기를 공유하여 이용하며 건조기는 가능한 이용하지 않고 베란다나 지하에 널며, 식기세척기에도 이 급탕배관을 연결하고, 지하 냉동고도 주민이 공유하는 등 주민참가형 절전을 꾀하고 있으며, 1가구당 광열비는 250유로/년으로 보통의 1/10정도까지 줄일 수 있으며 건설비의 증가분(7%)를 12년에 회수할 수 있다고 한다.

5. EU지령과 플러스에너지하우스

2008년 11월 유럽위원회는 가맹국 각국에 대해 2002년 EU지령 개정안을 제출하였다. 여기에는 처음으로 「제로에너지건물(NEARLY ZERO-ENERGY BUILDING)」이라고 하는 개념을 도입하였다. 이 제로에너지건물은 에너지 성능이 매우 높은 건물로, 건물에서는 화석에너지 소비량을 몸체 및 설비의 에너지절감 향상, 부지내의 재생가능 에너지의 활용 등에 의해 삭감하여 년간 에너지소비량(CO2배출량)이 정미(正味)로 제로가 되는 건물을 말한다. 2020년 12월 31일 이후에 신축하는 모든 주택？건축물은 이 「제로에너지건물」로 할 것을 요구하고 있다. 이것을 받아 2016년까지 모든 신축주택을 ZEH(제로에너지하우스)로 할 것을 법제화한 영국을 시작으로 순차 각국에서 스케쥴이 확정되고 있다.

독일에서도 이를 받아 종래의 패시브하우스에서 플러스에너지하우스로 주택건축에서의 신상품개발？연구개발이 진행되고 있다. 앞에서 서술한 WeberHaus사에서는 플러스에너지하우스 「Generation 5.0」의 사양을 공개, ①10.569kWh의 태양광발전, ②8.315kWh(전력환산)의 태양열콜렉터, ③기타 지중열 에너지 등의 활용으로 주택의 모든 에너지와 전기자동차의 전력을 커버하는 설정으로 되어 있다.(사진6) 사진에서도 알수 있는바와 같이 3.에서 소개한 솔라플러스에너지집합주택과 같이, 건물에서 크게 튀어나온 형태로 설치되어 있는 것이 특징이다.

여기에 베를린에서 운용이 개시된 플러스에너지하우스 실험동에서는 외벽의 벽면에도 태양광패널을 설치하여 전체 16kWh의 발전을 가능하도록 하였다. 여기서는 가족 4인의 생활에 필요한 에너지에 더하여 전기자동차 2대분의 발전이 이루어질 예정으로, 그 실증실험은 앞으로 15개월에 걸쳐 실시되며 HEMS(HOME ENERGY MANAGEMENT SYSTEM)을 활용하여 건물 외부에도 그 상황을 게시하는 것으로 시민들에게 홍보할 예정이다.(사진7)

6. 일본 주택에 대한 적용

평균위도가 높고 여름에도 비교적 지내기 쉬운 독일의 기후와, 훗카이도에서 오끼나와까지 다양한 기후풍토를 가진 일본을 일률적으로 비교하는 것은 적절하지 않으며 독일의 엄격한 단열기준을 그대로 일본에 적용한다고 하는 것은 시기상조이다. 하지만 최근과 같은 엄동설한중에 난방을 전제로, 앞으로도 에너지 가격 앙등이 예상되는 점과 지구 온난화에 대응한 CO2 배출 삭감 등을 감안하면 일본에서도 에너지절감？단열성능의 향상을 한층 강화하는 것은 상당히 의미있는 일일 것이다.

EU에서는 EPBD(건축물의 에너지 성능에 관한 유럽지령, 2003년 1월 시행)에 의해 EU가맹국 전체를 대상으로 건축물의 에너지성능 요구사항의 최저기준 적용과 건축물의 신축？매매？임대차 등의 거래시에 「에너지성능 증서의 취득과 거래상대에 대한 제시」를 의무화하였다. 이후 영국에서는 에너지증서(Energy Performance Certificate)를 2008년 10월부터 원칙적으로 모든 주택의 건설？매매？임대차시를 대상으로 취득할 것을 의무하였으며 독일에서도 유사한 에너지패스(Energieausweis)의 취득을 2009년 7월부터 거의 같은 내용으로 의무화하였다. 한편 일본의 상황은 종래부터 「주택성능 가시화」가 한정적이었기 때문에 주택의 년간 에너지소비량 등에 대해서는 거의 거주해 보지 않으면 알 수 없다고 하는 상황이라고 해도 과언이 아닐 것이다.

3.11이후 사회전체에서의 에너지절감이 강조되는 가운데 가정부문에서의 에너지소비의 과반을 차지하는 급탕？난방에너지를 줄이는 것은 큰 과제로서 요청되고 있다. 신축뿐만 아니라 2005년 주택보유량(5700만호) 가운데 61%가 구 기준의 에너지절감기준(1980년기준) 이전 상황이라는 것을 근거하면 주택자산의 단열화를 추진하는 것이 큰 의미를 지닌다고 생각할 수 있으며 독일의 주택단열화에 대한 노력에서 배울 것이 많다고 생각된다.