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제로에너지 주택 최적화 모델 개발
  • 작성자선광웅
  • 연구기관명지대학교 건축학부
  • 조회수2913
  • 작성일2017-12-28
  • 연구책임자 첨부된 이미지가 없습니다. 이명주
  • 소속기관명지대학교 건축학부
  • 연구기간2013 ~ 2018
  • 이메일/연락처 /

노원 제로에너지 주택단지는 패시브설계요소기술을 통해 기존
일반 주택단지 대비 61%의 에너지 요구량을 절감시킨데 이어 고
효율 액티브설비기술을 통해 추가로 17%를 더 절감시켰다. 그리
고 부족한 전기에너지는 태양광 전지판을 통해 자체적으로 생산
하도록 함으로써 넷 제로(net-zero) 1차 에너지, 넷 제로 최종에너
지, 넷 제로 에너지비용, 넷 제로 이산화탄소를 달성하였다. 2017
년 완공된 노원EZ하우스는 제로에너지 주택의 전형이 될 것이다.


□연구목적


본 연구는 신 기후체제에서 요구하는 ‘화석에너지 제로’와 행복한 주민, 함께하는 마을, 쾌적한 환경, 따뜻한
건물이라는 4대 철학을 부여한 제로에너지 공동주택을 실증하는데 그 목적이 있다. 국내외 제로에너지 주
택단지 확산을 위해 기 개발된 기술을 바탕으로 보급 가능한 녹색융합 설계 및 시공기술 개발뿐 아니라, 경
제적, 사회적, 환경적으로 지속가능한 미래도시 구현방안으로 제로에너지 주택단지 프로토타입 발굴에 의
의를 두었다. 정량적 목표로는 121세대가 사용하는 건축물 5대 에너지(난방, 냉방, 급탕, 환기, 조명)를 대상으
로 넷 제로 1차에너지를 달성하는데 있다.


□주요성과


패시브설계요소기술을 통해 에너지요구량 61% 절감
복합단열재를 외단열 방식으로 적용하였으며, 지붕, 외벽, 바닥 등의 열관류율을 독일 패시브하우스 수준 이
상으로 향상시켰다. 또한 열교 최소화 기술, 고성능 창호, 기밀성능 강화, 열회수형 환기장치 등의 기술 구현
및 자재활용을 통한 패시브설계요소기술을 적용하여 기존 주택(2009년) 대비 에너지요구량의 61%를 절감
하였다.


재생가능에너지로 건축물 5대 에너지 비용 100% 절감
태양광 발전시스템과 지열히트펌프 등 신재생에너지를 이용하여 기존 주택 대비 5대 에너지비용을 100%
줄였다. 또 잉여 전력량을 한전에 역송전하는 상계거래 계약방식을 적용하여, 에너지비용 절감혜택이 주민
들에게 돌아가게 된다.


실시간 에너지 사용량 · 생산량 확인 및 실내 쾌적성 분석시스템 구축
세대 내 건축물 5대에너지 사용량 분리계측과 지열히트펌프와 태양광 전지판을 통한 에너지 생산량을 단지
내 모니터링 시스템을 통해 1시간 간격으로 볼 수 있는 시스템을 구축하였다. 또한 세대 내 실내 쾌적도를
분석하기 위해 이산화탄소 농도, 온도, 습도 등을 모니터링하고 에너지사용량과 연계한 분석결과를 주민들
에게 제공하는 시스템을 구축하였다.


행복한 공동주택단지 실현
신재생에너지를 활용하여 공급함으로써 이산화탄소가 발생하지 않는 친환경 주택단지를 구현하였다. 또한
모든 차량은 지하로 주차하여 보행자 중심의 단지를 구현하여 단지 내 모든 실외 공간이 쾌적하고 안전한
것이 특징이다.​


□연구의 차별적특징


시민이 거주하는 실증연구 프로젝트
기존의 연구결과로 도출된 프로토타입 또는 스터디모델 등은 연구자에 의해 운영되기 때문에 실험환경이
다소 제한적인 반면 노원EZ하우스는 노원구민이 입주하여 생활하면서 발생하는 다양한 환경에서 제로에
너지 주택을 분석할 수 있는 연구프로젝트이다.


화석연료를 사용하지 않는 주택단지 구현 : 재생에너지 적용
주택에서 필요한 열에너지를 공급하기 위하여 기존 주택에서는 도시가스 또는 지역난방을 이용하지만, 이
단지에서는 신재생에너지 중 하나인 지열히트펌프를 이용하여 열을 공급하도록 계획하였다. 170미터 깊
이로 총 48개의 타공을 설치하여 105RT 규모의 지열시스템을 적용하여 생산한 열은 주택의 난방, 냉방, 급
탕에 이용된다. 407kW 규모의 태양광발전시스템은 주택의 환기, 조명 및 지열히트펌프 운영에 필요한 전
력을 공급하며, 잉여전력은 한전으로 역송전 된다. 이러한 방식으로 일반 주택 대비, 주택에서 사용하는 5
대 에너지 비용을 약 70% 이상 에너지비용을 줄일 수 있다.


패시브설계기술 접목
적은 에너지 사용으로도 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있도록, 냉·난방 부하가 최소화된 에너지절약형 건
물을 구현하였다. 이는 독일 패시브하우스 수준에 해당하며 실제로 아파트 102동의 경우 국내 최초로 독
일 패시브하우스 인증을 취득할 예정이다.


공사비용의 최소화
노원 제로에너지 주택은 2015년 기준 일반주택(에너지효율등급 2등급,
1,970천원/㎡)대비 패시브설계요소 기술을 적용하여 에너지효율을 높이
는데 약 30% 추가 공사비가 발생되었다. 이 상승비용은 주요 자재의 국
산화, 시공인력의 숙련도 개선, 그리고 신 공법개발 등을 통해 공사기간
을 줄이게 된다면 충분히 줄어들 수있다.​


□연구 성과의 파급효과


● 기술부문


건축 분야의 새로운 패러다임
에너지절감 자재 및 기술 국산화 검증, 신재생에너지 기술 국산화 검증, 주택
과 융복합 구현 등 국제적으로 수출 가능한 아이템 도출이 가능하다. 또한 실
증단지 설계부터 시공, 감리 그리고 사용단계 전반에 걸친 자료구축을 통해
건축분야의 새로운 패러다임에 적합한 기본 인프라를 재정비했다.


● 사회경제사업화부문


서민 에너지복지 실현 가능
제로에너지 주택의 기술적 경제성과 신뢰성을 검증함으로써, 검증한 기술의
개선 및 추가 기술개발을 바탕으로 녹색건축 붐 조기형성이 가능할 것으로 본
다. 또한 최적의 접근성이 확보된 대한민국 에너지 주택단지 구축을 통해 국
내외 방문객 유치 및 홍보도 가능하다. 더 나아가 국민 임대주택단지의 실내
환경 개선 및 에너지유지관리비용 절감을 통해, 에너지에 대한 사회적 불안감
해소 및 서민 에너지복지를 실현할 수 있다. 한편 실증단지 적용기술의 수준
및 임대거주자의 에너지사용량 및 쾌적성 모니터링을 통해 건물에너지관련
법규 및 정책에 대한 마스터플랜 수립을 지원하고 실증단지 적용 자재 및 기
술의 투명한 공개와 개발된 모델에 대한 경제성평가를 통해 관련 민간의 신뢰
도 향상과 시장 활성화에 기여할 것으로 예상한다.

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