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제로하우스
제로하우스(zero house)는 태양열, 지열, 풍력 따위의 신재생 에너지만을 이용하는 에너지 자립형 건물을 말한다. 에너지 제로하우스(Energy zero house) 또는 제로 에너지 빌딩(zero-energy building)이라고도 한다.
목차
개요[편집]
제로하우스는 외부로부터 에너지를 공급받지 않고 자체적으로 에너지를 생산·사용하며, 내부의 에너지가 외부로 유출되는 것을 차단하여 에너지를 절약하는 친환경 건축물의 일종이다. 화석연료의 사용으로 발생되는 이산화탄소는 온실가스를 생성하고, 이는 지구온난화 및 기후변화로 이어진다. 이러한 현상을 막기 위해 전 세계적으로 탄소 배출량을 줄이기 위해 노력하고 있으며, 그 일환으로 등장한 것이 에너지 제로 하우스이다. 에너지 제로 하우스는 외부로부터 에너지를 공급받지 않고 자체적으로 에너지를 생산·사용하며, 내부의 에너지가 외부로 유출되는 것을 차단하여 에너지를 절약하는 친환경 건축물의 일종이다. 즉, 에너지 소비량을 0으로 함으로써, 에너지 사용으로 인해 발생하는 탄소 배출량이 0인 집이다.
에너지 제로 하우스는 크게 두가지로 나누어지는데, 먼저 패시브 하우스(Passive house)는 내부와 외부 간 열의 이동을 차단하는 단열공법과 외부 공기가 내부로 들어오거나 내부 공기가 외부로 나가는 것을 막는 기밀공법 등을 적용하여 건물 외부로 열이 빠져나가는 것을 방지하는 형태로, 에너지 효율을 높이는 것에 주안점을 둔다. 액티브 하우스(Active house)는 태양광이나 지열 등 신재생 에너지를 생산하여 에너지를 얻는 형태인데, 최근에는 패시브 하우스와 액티브 하우스를 결합하여 에너지 효율을 높이면서 필요한 에너지를 자체적으로 생산해내는 구조로 발전하고 있다. 에너지 제로 하우스는 에너지 자립률에 따라 인증등급을 나누며, 1차 에너지 소비량 대비 1차 에너지 생산량을 기준으로 1~5등급으로 나누어진다.[1]
특징[편집]
제로하우스란 에너지 절약 건축기술 및 발전 설비 등을 도입하여 주택에서 발생하는 에너지를 최소화하고 신재생 에너지를 적용하여 주택에서 소비될 에너지를 자체적으로 생산해서 외부의 에너지 필요를 최소화한 주택이다. 제로하우스의 종류는 크게 패시브 하우스, 액티브 하우스, 하이브리드 솔라 하우스로 나눌 수 있다. 한국에서 가장 에너지 소비량이 많은 지역인 서울을 기준으로 했을 때 소비분야별 에너지 사용 비율은 가정,상업이 55.9%, 수송이 29.9%, 산업 7.7%, 공공부문 6.5%로 나타난다. 이는 우리 주변에서 흔히 볼 수 있고 자주 사용하는 건물에서 소비되는 에너지의 양이 상당히 많다는 것을 알 수 있다. 서울에서 소비되는 에너지의 에너지원 비율는 석유, 도시가스, 전력이 전체의 95%를 차지하고 열,신재생에너지는 5%도 되지 않는다. 석유는 가장 잘 알려지고 널리 쓰이는 화석연료이다. 도시가스는 일반적으로 LPG를 기화시켜 각 가정으로 공급하는 가스를 말한다.
여기서 LPG도 석유성분에서 추출한 것이므로 화석연료이다. 또 한국에서 전력생산은 석탄을 이용한 화력발전의 비율이 가장 높고 그 다음이 원자력발전, 가스 순이다. 따라서 95%를 차지하는 에너지원은 모두 화석연료라고 할 수 있다. 이런 화석연료는 대기중으로 이산화탄소를 많이 발생시켜 환경오염과 지구온난와의 원인이 될 수 있으므로 이를 줄일 노력이 필요하다. 대한민국의 건축물에서 소비되는 에너지 중 공동주택, 단독주택이 포함된 주거용 건물에서 소비되는 비중이 비주거용 건물보다 높다. 이를 통해 전체 에너지 사용량중 건물에서 소비되는 양이 높고, 그 중에서도 주거용 건물의 비중이 높기 때문에 주거용 건물의 에너지 소비량을 감축시킨다면 에너지 절약과 탄소배출 감축에 큰 기여를 할 수 있을 것이다. 따라서 제로하우스가 탄소중립의 목표를 달성하기에 중요한 기술이며 앞으로 발전해 나아가야 하는 분야이다.[2]
종류[편집]
패시브 하우스[편집]
1996년에 설립된 독일 패시브하우스연구소(Passivhaus Institut)에서 패시브하우스에 대한 정의가 정립되고 전파되었다. 이에 따르면 패시브하우스는 '에너지 효율적이며, 쾌적하고, 경제적이면서 동시에 환경 친화적인 건축물'이며, 기술적으로는 '전통적인 방식의 냉, 난방 설비를 별도로 설치하지 않아도 열회수형 환기장치'를 통해 공급 가능한 냉각과 가열만으로도 실내에서 쾌적감을 느낄 수 있는 건축물이다. 현재에도 계속 그 의미가 이어져 패시브하우스는 고효율 기술을 활용한 건물 에너지 성능 향상, 기밀과 환기를 적용한 쾌적한 환경 제공 그리고 에너지 성능 목표 중심의 경제성 확보를 통해 온실가스 배출량을 감소시키는 친환경 건물을 지칭하고 있다. 패시브 하우스의 기준은 연간 소요되는 난방 에너지가 건물 당 15kWh 미만이며 냉, 난방과 온수, 전자기기와 같은 1차 에너지의 연간 소비량도 m²당 120㎾h 미만의 조건을 충족해야 한다.
액티브 하우스[편집]
액티브 하우스는 자체적으로 에너지를 생산해 외부의 별도 에너지를 공급받을 필요가 없는 에너지 자립형 주거 양식이다. 액티브하우스에서는 환경에 대한 부담이 적은 에너지 생산방식인 신재생에너지가 주로 사용된다. 특히 태양열 에너지가 많이 사용되어 '솔라하우스'라고도 불린다. 이렇게 생산한 에너지로 냉난방을 가동한다.
액티브 하우스의 원칙으로는 다음의 3가지가 있다.
- Comfort
- 건강함, 편안함, 행복을 촉진하는 실내 환경을 제공하는 건물
- Energy
- 에너지 효율적이고 운영하기 쉬운 건물
- Environment
- 환경 및 문화자원에 최소한의 영향을 미치는 건물
하이브리드 솔라 하우스[편집]
하이브리드 솔라 하우스란 신재생 에너지를 사용하는 액티브 하우스와 불필요한 에너지 낭비를 줄이는 패시브 하우스의 기능을 합친 집이다. 예를 들어 태양전지를 통해 에너지를 생산하고, 벽과 바닥 등에 에너지를 저장하여 탄소배출을 최소화한다.[2]
제로하우스의 기원[편집]
맨 처음 열을 보존한다는 개념은 1883년 남극탐험선 Frame에서 생겨났다. 매우 낮은 온도의 극지방에서 탐험하기 위해서는 열을 보존하는 기술이 필요했다. 이에 따라 배의 숙소를 순록의 털로 단열하였고 외부의 눈보라가 들어오지 못하게 문틈에 마감재를 넣어 내부를 밀봉했다. 이후 1974년 1차 오일쇼크 이후 에너지 자원과 이에 따른 환경 보전의 관심이 상승하였다. 독일에서 환경 보전과 에너지 절약에 대한 집중적인 연구를 하다가 1988년에 독일 패시브 하우스 연구소 소장인 볼프강 파이스트가 패시브하우스에 대한 개념을 정의하면서 그 역사가 시작되었다. 1991년 독일 다름슈타트에 최초로 주거용 패시브하우스가 건축되었다.
그 후 패시브 하우스에서 어쩔수 없이 손실되는 에너지를 보완하고, 지구온난화를 해결하기 위해 신재생 에너지 발전 기술을 도입하게 된다. 이 것이 액티브 하우스의 시작이다. 한국에서는 2000년대 후반까지 제로하우스에 대한 정보 부족, 높은 초기 건설 비용 등의 요인으로 인해 대중화되지 못하다가 2015년 파리 기후 협정을 통해 2030년까지 온실가스 배출 감축을 목표로 하면서 제로하우스 건축에 대한 정책이 실행되었다. 현재는 국토교통 2050 탄소중립 로드맵을 수립하고 이에 대한 정책 실행을 이어가고 있다.[2]
장단점[편집]
장점[편집]
환경적 측면
패시브하우스는 내부 공기가 외부로 나가는 것을 막는 기밀공법, 실내의 열을 보존하기 위한 3중 유리창, 첨단 단열공법을 이용하여 열손실을 최소화한다. 내부와 외부의 열 이동을 차단하여 내부의 온도를 난방이나 냉방 없이 적당히 유지할 수 있도록 한다. 연간 냉방 및 난방을 위한 최대 부하가 1당10W 이하의 에너지 절약형 건축물인 것이다. 이를 석유로 환산하면 연간 냉방 및 난방 에너지 사용량이 1당1.5L이하에 해당하는데, 한국 주택의 평균 사용량은 16L이므로 80%이상의 에너지를 절약하는 셈이다.
냉난방 에너지를 최소화했던 패시브 하우스와는 다르게 액티브 하우스는 자체적으로 에너지를 생산한다. 태양광, 태양열, 지열, 풍력, 바이오매스 등 신재생에너지를 주로 활용하기 때문에 화석 연료보다 훨씬 친환경적이다. 한국에너지기술연구원은 2021년 플러스에너지커뮤니티 에너지공유 플랫폼(K-PEC)을 개발했다. 건축물 리모델링을 통해 신재생에너지 융복합 기술을 적용했고, 실험 결과 144%의 높은 에너지자립률을 보였다고 밝혔다. 이 기술이 상용화가 된다면 탄소중립에 큰 기여를 할 수 있을 것이다.
경제적 측면
패시브 하우스는 건설비용이 높은 편이지만 장기적으로 보면 뛰어난 에너지 효율성 덕에 전기세, 난방비와 같은 에너지 비용을 약 90%이상 절감할 수 있다. 그리고 패시브 하우스는 인테리어에 많은 공을 들이는 편이 매우 많고 효율적인 에너지 사용을 위한 전문기술이 적용된 결과, 재판매를 하면 높은 가격의 매물로 취급되어 거래될 수 있다. 엑티브 하우스는 태양광에너지, 풍력에너지, 지열에너지 등의 재생에너지를 활용하여 건물 내부에서 필요한 에너지를 생산한다. 에너지 절감과 생산이 가능 하며 전기세와 난방비를 크게 줄일 수 있다.
생활적 측면
보온병의 원리와 같이 단열처리가 되어있기 때문에 창문 근처에서 생활하더라도 틈새에서 새어나오는 찬바람이 없다는 것이 장점이 될 수 있다. 또한 겨울철 동안 실내 온도 25도를 유지하며 난방비가 0원인 모습을 볼 수 있다. 이러한 점에서 보았을 때 생활적으로 이점이 많은 것으로 보인다.
단점[편집]
경제적 측면
제로하우스를 건설할 때는 전문기술과 고급자재를 필요로 하기 때문에 초기 투자 비용이 많이 나오는 편이다. 일반 건축물에 비해 약15~20%의 비용이 추가로 들어가고, 건물의 규모가 커질수록 추가되는 비용은 높아진다. 설치 이후 냉난방비가 30% 준다고 가정하면 15년이 지나야 투자비용을 회수할 수 있다. 또 공공기관이나 일반 사업체에가 제로에너지 하우스를 짓기 위해서는 사전에 예산계획을 수립하고 확보해야 함으로 제로에너지 건축물의 공사비를 얼마나 증가시켜야 하는지에 대한 참조할 수 있는 자료가 부족한 문제도 있다. 한국에서는 제로하우스를 건축하는데에 드는 비용에 대한 연구가 많이 이뤄지고 있지 않다. 정부가 제공하는 용적률 완화, 신재생에너지 설비 인증비용, 재산세 감면 등의 정책으로는 건설 추가 비용에 대응하기에 부족하다는 의견도 있다.
생활적 측면
햇빛을 받아오기 위해 블라인드를 걷어야 한다는 점과 지열로 물을 데우기 때문에 43도 이상의 온수가 들어오지 않는다는 점은 제로에너지하우스에 살면서 불편한 점이 될 수 있다. 위의 사례에서는 비교적 제로에너지하우스에 대해 대체로 긍정적인 평가를 보이나, 아래의 사례에서는 상당히 다른 평가를 내리기도 한다.
노원에너지제로하우스는 입주 후에 1년 동안 2,800여건의 하자가 발견되었고, 특히 냉난방 시설에 문제가 발생하였다. 이로 인해 제로하우스의 주된 효과인 냉난방비 절감이 이루어지지 않고, 오히려 10만원이 넘게 책정된 모습을 볼 수 있다. 이는 단독주택과 아파트와의 차이점 때문인데, 단독주택은 총 6면에서 열손실이 일어나지만, 아파트는 공간이 안에서 여러 개로 분리되어있기 때문에 2~3면에서 열손실이 발생한다. 따라서 단독주택에서 살 경우 더욱 더 많은 난방비를 부과받게 된다. 이러한 단점을 사람들이 의식하는지, 위 기사에서 단독주택에 거주하는 사람들 비율상 10명중 8명이 불만족을 표했다고 말하였다. 또한 지열 시스템이 자주 고장나 도시가스를 이용하는 등, 제로에너지하우스의 장점이 많이 사라진 모습을 보이고 있다. 이는 시공사, 설계사, 관리담당이 서로 다른 기관이기 때문에 협업하는 과정이 미숙했던 것이 문제였을 것이라고 추측된다.
이 밖에도 적은 액티브 기술이 적용된 하우스일 경우에, 특정 날씨에서는 작동하지 않을 수 있기 때문에 다양한 재생에너지를 이용하는 발전소를 여러 개 마련해야한다. 이와 같이 에너지 제로 기술이 적용된 거주공간이 더러 있지만, 아직은 안정되지 않고 여러 생활상 불편한 모습들을 보이고 있다.[2]
제로하우스 사례[편집]
대한민국의 위치하고 있는 청주의 가온누리 마을은 단독주택 8채 규모의 패시브 하우스 단지이다. 태양광패널 설치, 단열성능 강화, 고성능 프레임 3중 유리, 열 회수 환기 장치, 열교차단재 사용, 친환경 황토구들설치, 차양설계등 열효율이 높고 친환경적으로 지어져 한국 패시브 협회의 인증이 되어있다. 그외에도 수원과 세종에 패시브 하우스가 위치하고 있다.
제로하우스의 기술이 단독주택에만 적용된다는 생각을 할 수 있는데, 최근에는 제로에너지아파트의 건축도 아주 활발히 진행되고 있다.
- 힐스테이트 레이크 송도 : 힐스테이트 레이크 송도는 한국의 첫 에너지 제로 아파트이다. 태양광 패널, 에너지 관리 기술 Smart BEMS등을 도입하여 건축물 에너지 효율 등급 1++, 제로에너지건축물 5등급(에너지 자립률 23.37%)를 달성했다. 관리비가 인근 아파트에 비해 33.54% 저렴하다고 한다.
- 운정신도시 푸르지오 파르세나 : 에너지 효율 등급 1++을 받은 제로에너지 아파트이다. 단지 내 실별온도제어시스템, 에너지모니터링시스템 등의 기술이 도입되었다.
이 밖에도 경기도 광주시의 '창원 두산위브 더센트럴',경기도 평택시의 '지제역 푸르지 엘리아츠'등 많은 제로에너지 아파트가 건축되었고, 30가구 이상 공동주택은 제로에너지건축물 인증을 의무화하는 제도에 의해 앞으로 제로에너지 아파트의 수는 훨씬 늘어나게 될 것이다.[2]
동영상[편집]
각주[편집]
참고자료[편집]
- 〈제로하우스〉, 《네이버 국어사전》
- 〈제로 에너지 빌딩〉, 《위키백과》
- 〈에너지 제로 하우스〉, 《두산백과》
- 〈제로하우스〉, 《나무위키》
같이 보기[편집]
