저에너지 친환경 공동주택 기술개발
"건축물에서 친환경은 선택이 아니라 필수"
[연구진 인터뷰]
● 국내 최초로 친환경 공동주택 ‘그린홈플러스’를 오픈했다. 그 기반이 된‘저에너지 친환경 공동주택기술개발’은 어떤 연구인가?
세계 각국은 온실가스 감축 정책을 최우선 과제로 추진하고 있으며 2020년까지 온실가스 저감 중장기 목표를 설정하고 이를 실천하기 위한 노력을 아끼지 않고 있다. 하지만 지금까지 에너지 정책은 지나치게 제조업 중심이었으며, 주거 부문의 경우 친환경 주택 연구는 단독주택에 한정되어 진행됐다. 이번 ‘그린홈플러스’와 같이 20~25층 정도의 고층 공동주택을 대상으로 한 실험은 국내 최초로 ‘저에너지 친환경 공동주택기술개발’을 통해 공동주택 부문의 탄소배출량 감축을 실현하려 한다.
● 저에너지 친환경 공동주택은 단순히 친환경 자재를 사용하는 것으로 해결되지 않을 것이다. 어떤 기술들이 이용되나?
저에너지 친환경 공동주택을 구축하기 위해 12개 핵심 기술을 개발했다. 몇가지 예를 들면 대지 디자인 범위의 인공지반 녹화 기술과 물 순환 기술, 단지계획 기술, 건물 디자인 범위의 가변형 평면과 이중창호, 외단열 시스템, 친환경소재, 시스템 디자인 범위의 바닥복사 냉난방시스템과 냉난방 요소기술, 환기시스템과 지열, 태양열 등의 신재생 에너지 시스템과 같은 실제 건축현장에서적용 가능한 구체적인 기술을 제시·이용했다.
● 이번 연구를 서울 강동구 공동주택 건축 가이드라인으로 지정했는데?
앞으로 서울 강동구의 재건축단지는 생태면적률을 40% 이상 확보한 저에너지 친환경 아파트로 지어진다. 가이드라인에 따르면 공동주택 재건축시 외단열시스템을 적용해 냉·난방 에너지 소비량을 40% 이상 줄여야 한다. 또한 총 건축비의 1% 이상을 투자해 단지 전체 에너지 소비량의 3% 이상을 담당할 신재생에너지 시설을 설치해야 하며 아토피나 새집증후군 등을 막을 수 있도록 건축자재와 마감재 등은 반드시 친환경 성능 인증을 받은 제품을 사용해야 한다.
● 실생활에 직접적으로 영향을 미치는 연구인 만큼 영향력이 클 것 같다.
미국이나 일본 등 선진국이 기술에 앞섰다고 하지만 공동주택에 대한 경험은 많지 않다. 우리나라는 공동주택이 많은 비율을 차지하고 있고, 그 경험 또한 많다. 이번 연구를 통해 친환경 공동주택을 실용화한다면 국가경쟁력은 물론 환경적·경제적 효과가 클 것이다. 나아가 우리나라가 미래 주택시장을 주도할것이라 생각한다.
그림 형제의 유명한 동화, 헨젤과 그레텔의 무대가 된 슈바르츠발트(Schwarzwald, 검은 숲)는 독일 최대의 삼림지대다. 상록수가 빽빽이 들어차 푸르다 못해 칠흑처럼 어둡다고 해서 붙은 이름이다. 한 번 들어가면 길을 잃기가 쉬워 빠져 나오기 힘들고 마녀처럼 위험하고 무서운 것들이 즐비한 미지의 숲. 이 울창한 숲의 초입에 프라이부르크라는 도시가 있다. 프라이부르크는 인구 20만에 불과한 작은 도시로 700년이 넘은 뮌스터 대성당의 소재지로도 유명하다. 그러나 관광명소보다도 프라이부르크를 유명하게 한 것은 바로 ‘환경도시’라는 타이틀이다.
독일은 어딜 가나 풍력발전기와 태양전지를 쉽게 볼 수 있다. 2009년 기준 신재생 에너지 비중이 16.1%에 이르는 환경국가인 만큼 당연한 일이다. 이중에서도 프라이부르크는 신재생 에너지 비중이 가장 높은 도시다. 도시에 필요한 전기의 50% 이상을 자체 생산하여 조달한다. 그것도 수력이나 태양열처럼 화석연료를 전혀 쓰지 않는 방법으로 말이다. ‘태양의 도시’라는 영광스러운 이름도 그 덕분에 얻을 수 있었다.
명성 그대로 프라이부르크는 독일 신재생 에너지 산업의 모델하우스다. 대부분의 신재생에너지는 아직 개선 여지가 많아서 실용화하려면 많은 공간이 필요하고 생산하는 전력량도 적다. 그런데도 주민들이 오히려 신재생 에너지 활용에 적극적이다. 그러다 보니 이 도시에서는 연구소에서나 볼 수 있는 친환경 기술을 평범한 일반 가정에서 다양하게 활용한다. 건축과 친환경 기술이 절묘하게 결합된 것이다. 프라이부르크가 여러 나라의 부러움을 사는 이유다.
우리나라에서도 녹색성장이 정책기조로 자리잡고 사회 각계에서 친환경 기술의 중요성을 강조하면서 조만간 ‘한국판 프라이부르크’가 생길지도 모른다. 그 첨병에 있는 기술이 친환경 주택이다. 통계에 따르면 우리나라에서 건물이 소비하는 에너지 중 주택이 67%라 한다. 주거용 건물이 전체 건물 중 가장 많은 에너지를 쓴다는 뜻이다. 또한 친환경 주택은 설계부터 냉난방 공조, 친환경 재료 등 에너지 소비와 오염물질을 줄이고 자원의 재활용성을 높이는 온갖 기술이 집약된 전시장이다. 이 때문에 각국은 친환경 주택을 하루빨리 상용화하기 위해 노력하고 있다.
2006년 9월부터 진행된 ‘저에너지 친환경 실험주택(G-home)’ 연구는 한국형 친환경 주택의 표준을 잡아보려는 시도다. 이 연구에서는 기존 공동주택 대비 공사비 110%~140% 이내의 비교적 저렴한 비용으로 건설이 가능한 친환경 주택의 모델을 개발했다. 특히 국내 최초로 공동주택에 저에너지 기술을 적용하여 기존 단독주택 위주의 친환경 주택에 비해 비용대비 큰 에너지 절감효과를 보인다. 건축에 적용할 수 있는 친환경 기술이 워낙 많다 보니 목표한 에너지 절감률에 따라 지열 및 우수(雨水)를 활용하는 히트펌프시스템, 하이브리드 환기시스템 등 각각의 기술을 조합한 4가지 모델을 고안했다. 각각의 모델에 적용된 주요 기술은 다음과 같다.
냉난방 에너지 절감, 신재생에너지, 다기능 이중창호, 외단열을 적용
온돌시스템을 활용한 바닥복사냉방시스템을 도입
옥상경량녹화유닛 적용, 지열+우수열을 냉난방 열원으로 활용
신재생에너지를 활용해 화석에너지를 사용하지 않도록 계획
모세관(Capillary Tube) 복사냉난방시스템, 전력은 벽면과 지붕면의 PV를 활용
이번 친환경 주택에 적용된 기술은 외부환경 조성기술, 저에너지 건물기술, 고효율 설비기술의 3개 분야로 나뉜다. 외부환경 조성기술은 건물 주변 환경을 개선하고 열섬효과 등 건물의 부정적인 효과를 줄이기 위한 기술로 건물의 경사면과 벽면에 식물을 심거나 친환경 조경을 단지 계획에 반영하는 기술 등이 있다. 주로 건물이 환경에 미치는 영향을 줄여 주변과 조화시키는 것이 목적이다. 저에너지 건물기술은 건물의 에너지 손실을 줄이기 위한 기술로 열차폐율이 높은 단열재, 외부 공기 유입을 완전히 차단하는 기밀시공, 자연의 열을 최대한 활용하는 자연형 냉난방 기술 등이 여기에 속한다. 고효율 설비기술은 다양한 설비를 효율적으로 제어하고 고효율 에너지원을 건물에 적용하는 기술로 모세관 복사 냉난방시스템, 하이브리드 환기시스템, 태양열을 이용한 급탕, 태양광 발전시스템, 지열시스템 등을 활용한다.
지난 2010년 5월 그린홈플러스 시범모델이 개관하여 이번 연구과제가 결실을 맺고 본격적인 활용을 기다리고 있다. 그린홈플러스 주택모델이 본격적으로 보급되면 가정에서의 에너지 사용량을 줄여 우리나라의 이산화탄소 배출량을 대폭 낮출 수 있다. 또한 기후변화협약에 따라 탄소배출권을 구매할 수 있어 경제적 손실을 대폭 절감할 수 있을 것이다. 연구진은 그린홈플러스 보급에 따른 탄소배출권 구매효과가 2015년까지 최대 3조원 정도 될 것으로 예상한다. 또 친환경주택이 환경관련기술의 종합전시장인 만큼, 녹색 산업을 발전시키는 데 큰 역할을 할 것이라 기대하고 있다.
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