오늘날 미국에서 건물은 교통과 산업을 포함한 다른 분야보다 더욱 많은 에너지를 소비하고 있다. 미국의 8,100만호 건물이 1979년 이전에 건설되었다. 대부분은 2010년까지 1,500만 건물신축 계획과 더불어 결국 보수 또는 리모델링이 필요하다. 노후된 건물과 신축건물은 현재 우리가 수행하는 건물설계, 시공 및 운용방법을 변환하는 많은 기회가 있을 것이다.

1. 신 성장 기술

신 성장 기술연구는 수용 가능한 실 에너지의 사용과 공급이 제로가 되는 주택과 건물에 몰입하는 건물전체의 해결책을 꾀하기 위해 아래 3가지와 같은 시스템 맥락 범위내에서 수행된다.

가) 신성장 기술은 반도체조명, 열적 외피와 창문 공기조화, 냉방, 태양열 냉난방, 해 석도구와 설계 전략을 포함

나) 주거용건물의 통합

다) 상업용건물의 통합

반도체조명(LED 조명을 말함) 관련 연구는 고효율, 일반 조명용 생산품을 위한 새로운 시장을 창조하는 것이다. 반도체조명 프로그램은 생산품의 검증, 상품시험, 표준과 시험절차를 개발하기위한 산업체와 일을 수행한다.

미래형 건물외피 프로그램은 2015년까지 차세대 지붕시스템(냉각 지붕, 방열 장벽, 상부 데크 환기, 차세대 단열)을 개발하는데 도움을 준다. 또한 이 프로그램은 2010년까지 현재 벽체시스템의 효율을 2배로 향상할 미래형 벽체시스템 생산을 조사하고 있다. 이 프로그램은 벽체 또는 지붕시스템을 통해 넷 에너지 수송을 감소하는 동적 에너지 저장, 유동성 피막, 미래형 발포제, 에어로겔[진공단열재]와 같은 패시브 건축요소를 통해 습기를 제어와 같은 건물외피 열적흐름을 제어하는 재료들을 조사하고 있다. 미국의 Oak Ridge National Lab. 과 독일의 Fraunhofer IBP은 습기/열 전달 모델에 관한 국제적인 공동 작업이 이루어지고 있다.

창호 연구 프로그램은 ISO 15099 에 적합한 소프트웨어 도구를 개발함으로써 창호 등급화와 상표화의 조화를 이루도록 국제적으로 작업 중이다. National Fenestration Rating Council (NFRC)는 로우-E 창호를 전 세계에 범용적으로 촉진하고 유리 단열성능의 품질과 내구성에 관한 표준을 조화롭게 촉진하고 있다. 창호 연구 프로그램은 2020년까지 40~60%까지 창호에 대한 건물에너지 부하를 감소하려고 하고 있다.

미국에너지부(DOE)의 건물기술프로그램(Building Technologies Program, 이하 BTP)의 냉난방, 환기작업은 건물 에너지 사용을 50%까지 줄이기를 희망한다. 산업계와 협동으로 미래형 히트펌프 온수기를 위해 생산된 제품이 조만간 시장에 출시될 하이브리드형 온수기이다. 또 하나의 산업계와 공동연구가 제로에너지 하우스를 위한 통합형 히트펌프이다.

태양열 난방과 냉방시스템 연구는 저 비용 태양열 온수난방의 영역을 영하기후, 태양광/태양열 시스템, 결합형 태양열 난방, 냉방과 급탕시스템, 태양열 난방과 냉방적용을 확대하려는 정책을 적용하는 주 정부와 도시, 그리고 강력한 표준을 촉진할 목적으로 Solar Rating and Certification Corporation 지원과 함께 작업 중인 주정부와 도시에 대한 기술적 지원 등을 연구한다.

해석 도구와 설계 전략은 EnergyPlus 프로그램이 건물해석을 위한 폭넓게 승인된 시험방법으로 타당한지, 현재 사용되는 도구, 훈련기관, 운영 중인 워크샵의 상호 사용가능성 증대를 통해 전개하고, 코드에 주요한 기술을 삽입하여 EnergyPlus 프로그램 능력을 확대하려는 연구를 수행한다.

2. 주거용 건물 통합

주거용 건물 통합프로그램은 신축과 기존주택 모두에 해당된다. 이 프로그램의 기초는 190년대 중반이후 운용 중이던 건물미국프로그램(Building America Program)이다. 공공부문과 개인부문의 파트너쉽은 시스템에 근거한 연구개발, 기술이행, 가능한한 많은 에너지를 생산하는 주택을 위한 시장성이 높은 설계개발 목표를 설정하였는데, 이 프로그램은 미국에너지부(DOE)에 의해 후원받는 비용공유 기술지원에 초점을 맞추고 있다.

미국의 에너지부(DOE)는 주택생산에 성공적으로 사용되는 최소요구조건을 만족하는 시스템 선택항목을 평가할 목적으로 주택건설업자와 건물엔지니어와 공동으로 일을 수행한다. ‘건물시스템 기준’과 ’건설업자 프로세스 기준‘을 최적화하려는 작업결과는 결국 주택소유자에게 ’제로에너지 주택‘을 창출하는 설계를 제공한다. 이러한 설계요소들은 보조용 전기부하, 신뢰할만한 저비용 태양열온수시스템, 고성능 공기조화시스템, 지능형 외피, 열차폐율이 높은 창호, 높은 사계절에너지효율(SEER) 냉각시스템, 효율 90%이상 기기 또는 이와 동등한 기기이며, 제로에너지 주택을 구성한다. 소비자는 에너지효율적인 주택에서 얻어지는 소비자의 이익은 공공요금 감소효과 보다 훨씬 더 다양하고 광범위하다.

3. 상업용 건물의 통합

고 성능 상업용 건물은 에너지 효율화와 신재생에너지 기술분야 연구, 재활용 및 지속가능한 재료와 부지 순응형 설계를 통하여 제로에너지 상업용 건물을 이룩하기 위한 초기 작업이다. “넷-제로에너지 상업용 건물‘이란 사용자측에서 진보된 효율기술과 태양전기와 지열에너지와 같은 현장생산기술을 통해 소비하는 에너지를 생산할 능력이 있는 그리드-통합 건물을 의미한다.

공공부문과 개인부문의 파트너쉽이 가속화되고 있는 기술 개선과 진보된 건물기술을 상업화하기위해 형성되었다, 또한, 2025년 이전에 시장성이 높은 넷-제로 상업용 건물을 가능하게 한다.

미국의 에너지부(DOE)는 Commercial Building Energy Alliances를 통해 상업용 건물부문의 모든 분야와 면밀하게 작업을 수행중이다.

기술적 타당성과 시장소개 프로그램( Technology Validation and Market Introduction ,TVMI) 은 기술을 ENERGY STAR, Building Energy Codes, Marketing Outreach와 같은 프로그램을 통해 시장과 상용 사용이 가능하게 했다.

EnergySmart Schools 노력은 아이들이 보다 좋은 교육환경을 제공하고 학교시설의 에너지사용을 감축하려는 것이다. 아직까지 고성능 학교시설은 전통적으로 건설된 학교시설보다 더 많은 비용이 소요되지는 않는다. 또한 학교운용비용을 30%까지 줄일 수 있다.

EnergySmart Hospitals 은 Hospital Energy Alliance 와 연합하여 작업한다. TVMI는 또한 2년에 한번씩 워싱턴D.C에서 개최되는 유명한 주택설계 경쟁대회인 Solar Decathlon을 개최한다. 미국, 유럽, 캐나다에서 온 대학생 20팀이 태양열 주택을 설계경쟁하는데, 주택을 짓고, 시험한다.

Appliances and Commercial Equipment Standards Program 으로 더 잘 알려진 Appliance Standards Program은 주거용 가전제품과 상업용 기기용 최소 효율표준과 시험절차를 개발하고 있다. 이 프로그램은 제작되는 상품에 부착되어야 할 규정과 규제사항을 개발한다.

연방거래위원회(Federal Trade Commission, FTC) 는 거주용 가전제품에 상표부착 규정을 설명해야 한다는 점을 요구한다. 미국에너지부(DOE)와 연방거래위원회(FTC)가 상업용 장비에 상표부착에 대한 책임을 공유하고 있다. 에너지성은 가전제품이 표준을 만족하고 있음을 인증하는 시험절차를 설명한다, 이 시험절차는 각각의 가전제품의 연간 운용비용의 견적을 제공하고, 에너지효율성과 에너지 사용량을 계측하는 내용을 포함한다.

미국에너지부(DOE)는 선정된 가전제품과 장비에 대해 국가적인 에너지 효율성능 요구조건을 지속적으로 유지하도록 연방표준을 설정한다. 법적으로 미 에너지성은 기술적으로 가능하고, 경제적으로 판별되는 에너지의 최고수준까지 연방표준을 상향시키도록 되어있다. 미 에너지성은 소비자에게 이익을 극대화하고, 제작자에게 부정적인 영향을 최소화하기위한 표준을 설정하려고 노력하고 있다.

원문제목 (The U.S. Building Technologies Program: Moving to Marketable Zero Energy Buildings) 

▣ 원문의 주요목차*********************************************************************

1. 신 성장 기술

2. 주거용 건물 통합

3. 상업용 건물 통합