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‘에너지 독립’을 꿈꾼다

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2015.04.20 18:02 프린트하기

허드슨패시브하우스_인트로

허드슨패시브하우스

 

일반 가정에서는 가스, 기름 등의 화석연료를 이용해 난방을 하고 전기를 사용한 만큼 한국전력에 전기세를 낸다. 하지만 최근 화석연료 대신 태양에너지 등의 신재생에너지를 이용하고, 자체적으로 생산한 전기는 사용량보다 많으면 한전에 팔기도 하는 주택이 늘고 있으며, 심지어 한전과 계약을 맺지 않고 ‘에너지 독립’을 추구하는 집도 생겨나고 있다. 이른바 ‘에너지 독립 하우스’, ‘제로에너지 하우스’, ‘에너지자립 주택’ 등으로 불리는 건물이다.

 

살둔1

살둔 제로에너지 하우스

 

패시브 방식 vs 액티브 방식


에너지 독립의 출발은 ‘패시브 하우스’다. 강원도 홍천군 산골짜기를 헤치고 살둔마을을 찾아가면, 이곳에서 2009년 이대철 씨가 지은 패시브 하우스 ‘살둔 제로에너지 하우스’를 만날 수 있다.
“패시브 하우스는 기존 주택과 달리 가스, 기름, 석탄을 쓰지 않고도 1년 내내 평균 20℃의 온도를 유지할 수 있습니다. 화석 에너지를 사용하지 않는다는 면에서 ‘제로에너지 하우스’입니다. 환경도 보호하고 에너지도 획기적으로 줄일 수 있는 최적의 주택이랍니다.”

 

제로에너지 하우스를 구현하기 위해서는 액티브(active) 방식과 패시브(passive) 방식이 있다. 액티브 방식은 태양열, 지열, 풍력 등의 자연 에너지로부터 기계적 장치를 이용해 능동적으로 에너지를 얻는 방식인 반면, 패시브 방식은 주택의 구조적인 형태, 단열 시스템 등을 통해 에너지 손실을 최소로 줄이는 수동적 방식이다. 주택에서 사용하는 전체 에너지 가운데 열에너지가 70% 이상을 차지하고 전기에너지는 20% 내외를 차지한다. 그래서 주거 건물에서 에너지를 자립하기 위해서는 무엇보다 열 부하를 관리해야 한다. 이런 점에서 패시브 하우스의 가장 큰 특징은 보온병처럼 외부 공기를 차단하고 내부 열을 잘 유지하는 기밀성과 단열성이다. 벽에는 폴리우레탄보드 같은 단열재를 두껍게 사용하고, 창에는 특수 코팅된 3중창을 사용한다. 살둔마을 제로에너지 하우스의 경우 벽면에 25.7cm 두께의 ‘구조용 단열 패널’을 적용했다. 또 환기배열 회수장치라는 열교환기를 통해 실내 공기의 온도를 유지하는 것도 중요하다. 즉 나가는 공기를 통해 들어오는 공기를 예열시켜 실내 공기의 온도에 근접하게 만들어주는 것이다. 열 교환기를 통하면, 예를 들어 영하 5℃의 바깥공기는 온도가 15℃로 올라가 실내로 들어오게 된다. 물론 뜨거운 물을 공급하는 급탕과 일부 냉난방은 별도로 열을 공급해줘야 한다.

 

제로에너지하우스 1과 2

 

한국에너지기술연구원에서 2002년에 완공한 ‘제로에너지 솔라하우스 Ⅰ(ZeSH-Ⅰ)’의 경우를 보면, 주로 지붕의 태양열 집열기를 이용해 열을 공급했고, 백업용으로 지열 히트펌프를 사용했다. 이는 태양열과 지열의 하이브리드 시스템을 개발해 적용한 것이다.

 

에너지 사용량 ‘제로’를 향하여
경기도 양평에 가면 양평역 근처에 이필렬 씨가 설계하고 최우석 씨가 지은 ‘에너지 독립 하우스’가 있다. 한전과 계약을 맺지 않고 독자적으로 에너지를 충당하며 살고 있다고 한다. ‘에너지 독립 하우스’는 건물의 난방, 냉방 등에 필요한 에너지량을 최소화하기 위해 패시브 하우스로 짓고 이렇게 최소화된 양의 에너지를 태양광 발전설비만으로 감당하는 방식이다. 물론 날이 좋아 해가 빛날 때만 에너지를 얻을 수 있으므로 에너지저장장치 등을 갖추고 있다.

 

제로에너지하우스2_IMG_2397

제로에너지하우스

 

태양광 발전 시스템은 옥상에 별도로 설치하는 경우도 있지만, 최근에는 지붕과 일치시키는 형태나 벽면에 설치하는 방식도 늘고 있다. 예를 들어 한국에너지기술연구원에서 2009년 완공한 ‘제로에너지 솔라하우스 Ⅱ(ZeSH-Ⅱ)’를 보면, 지붕 일체형 태양광 발전시스템과 함께 파사드(건물 정면) 일체형 태양열 집열시스템을 적용했다. 이렇게 건물 정면에 수직으로 설치하는 방식은 열이 필요 없는 여름철에 과열이 훨씬 덜 일어나는 게 장점이다.

 

제로에너지하우스1_IMG_2382

제로에너지하우스

 
한국에너지기술연구원 백남춘 박사는 “제로에너지 주택은 기본적으로 단열, 기밀화 등의 패시브 기술을 통해 에너지 부하가 최소화되도록 하며, 여름에 태양열을 적게 받고 겨울에 태양열을 많이 받도록 건물을 설계해야 한다”라고 밝혔다.
보통 패시브 하우스는 냉난방을 위한 연간 에너지 소비량을 단위면적(m2)당 15kWh 이하에 맞추고 있다. 이 정도의 에너지 소비량은 일반 가정 주택의 1/10 수준이므로, 패시브 하우스는 에너지 절약에 매우 효율적인 주택이다. 실제 우리나라 가정에서 쓰는 에너지 가운데 약 80%가 주택의 냉난방, 온수, 환기 등으로 활용되는데, 이는 우리나라 전체 에너지 소비량의 약 21%에 해당한다. 또 전 세계적으로도 에너지 사용량 가운데 약 36%가 주거용 및 상업용 건물에서 쓰이고 있다. 만약 우리나라나 전 세계의 모든 주택을 제로에너지 하우스로 짓게 된다면, 상당량의 에너지를 절약할 수 있을 뿐 아니라 온실가스의 배출도 대폭 줄일 수 있을 것이다.

 

Solar Decathlon 2007

독일의 패시브하우스 ⓒ Jeff Kubina

 

유럽을 중심으로 세계 각국은 패시브 하우스(또는 제로에너지 하우스)의 우수성을 인정해 이를 적극 도입하고 있다. 독일은 2015년부터 모든 신규주택이 패시브 하우스 요건을 갖추도록 의무화했고, 유럽의회는 2009년 ‘건물에너지절약지침(EPBD)’을 발표해 2015년부터 유럽연합(EU) 내 모든 신축건물을 제로에너지 하우스로 짓기로 했다. 영국은 2008년 저탄소 녹색성장 정책을 시행하면서 2016년부터 모든 주택을 화석 연료를 전혀 사용하지 않는 ‘제로탄소 주택’으로 보급할 계획이며, 오스트리아는 이미 신규주택의 10% 이상을 패시브 하우스로 건설하고 있다.

 

덕암에너지자립마을조감도_완주군

덕암에 위치한 에너지자립마을 조감도 ⓒ 완주군

 

우리나라도 지난해 정부에서 ‘기후변화 대응 제로에너지 빌딩 조기 활성화 방안’을 마련해 2025년부터는 모든 신축 공동주택을 제로에너지 하우스로 만들 것을 의무화했다. 전 세계적으로 심각해지고 있는 에너지 부족사태는 단시간 내에 해결될 문제가 아니다. 대체 에너지를 개발하는 것도 하나의 해결책일 수 있지만, 패시브 하우스나 제로에너지 하우스를 확대하여 에너지 절감을 위한 노력에 기울이는 것도 또 하나의 해결책이 될 수 있을 것이다.

 

* 본 기사는 한국원자력문화재단의 아톰스토리(http://atomstory.or.kr)에서 발췌한 내용입니다.


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