[에너지 절약 주택] 에너지 절약 기술 총망라한 그린홈 제로하우스 시범주택

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[에너지 절약 주택] 에너지 절약 기술 총망라한 그린홈 제로하우스 시범주택

2009년 9월 30일 (수) 14:16:06 | 지면 발행 ( 2009년 9월호 - 전체 보기 )

지식경제부(장관 이윤호)와 에너지관리공단(이사장 이태용)이 신재생에너지 및 고효율 단열·창호 기술 등을 적용한 83.0㎡(25.2평) '그린홈 제로하우스 Greenhome Zerohouse'를 선보였다. ▲신재생에너지원 활용 기술(액티브Active 요소) ▲건물에너지이용 성능을 최대화한 요소 기술(패시브Passive 요소) ▲고효율 가전기기 사용(효율Efficiency) ▲친환경 기술(에코Eco)을 반영한 그린홈 제로하우스는 난방 에너지 사용을 90% 가까이 줄여 에너지 자급자족을 추구하고 온실가스 배출을 최소화했다.

글 홍정기 기자 사진 서상신 기자

우리나라 에너지 절약 기술을 총망라해 많은 사람의 관심을 받아왔던 '그린홈 제로하우스Greenhome Zerohouse'(이하 제로하우스)가 7월 초 준공식에서 모습을 드러냈다.
실생활이 가능한 83.0㎡(25.2평) 단층 경량 목조주택으로 모니터링 시스템을 통해 신재생에너지 설비의 에너지 생산량과 건물에서 소비되는 에너지 양 등 에너지 현황을 한눈에 볼 수 있도록 구현했다.
에너리관리공단은 "제로하우스가 녹색성장을 위한 에너지자급주택에 대한 국민의 이해를 돕고, 누구나 제로하우스 기술을 체험할 수 있는 공간이 될 것으로 기대한다"고 밝히고 이를 계기로 "그린 빌리지Green Village 등 공동체 단위 보급 강화와 함께 중장기적으로는 그린 시티Green City, 그린 아일랜드Green Island까지 확대하는 계획을 세워놓고 있다"고 전했다.

3.3㎡당 670여만 원… 최장 10년이면 회수
에너지관리공단(www.kemco.or.kr)이 제공한 자료에 의하면 제로하우스 건축에 들어간 비용은 총 1억 7천여만 원. 패시브 기술에 1억 2천 5백여만 원, 액티브 기술에 4천 5백여만 원이 투입됐다. 이는 3.3㎡(1평)당 670여만 원 정도로 공단은 이 정도면 가격 경쟁력도 충분할 것으로 내다봤다.
에너지관리공단 신재생에너지센터(www.energy.or.kr) 관계자는 "제로하우스에 적용된 기술은 기존 건축 공사비 대비 7~10%, 신재생에너지설비 도입에는 10~15% 추가 비용이 발생하지만 에너지 절감 비용을 따지면 10년 이내 투자비용 회수가 가능하다"면서 "향후 지속적인 기술 개발과 규격 제품 대량 생산이 진행되면 전체추가 건축 비용을 5% 이내까지 줄일 수 있어 투자비용 회수 기간은 수년 이내로 단축될 것"으로 전망했다.

제로하우스에 적용된 주요 기술을 요소별로 나누면 다음과 같다.
▲ 액티브 요소 기술 : 다양한 신재생에너지기술을 적용, 외부에서 에너지를 전혀 지원받지 않는 에너지 자급 주택으로 지붕 태양광 발전을 통해 한 가정 연평균 사용 전력량을 충당하고 지열을 이용한 냉난방, 태양열 급탕이 가능하다.
▲ 패시브 요소 기술 : 단열 자재, 채광 설비 등의 적용으로 에너지 사용을 줄여 종래 난방에 소요되는 에너지의 90%, 냉방 에너지의 50% 이상을 감소시킨다. 우리나라 공동주택 동절기 난방유 사용은 ㎡당 연간 12~15ℓ, 단독주택은 15~20ℓ이나 제로하우스는 패시브 요소기술 적용으로 1.5ℓ만으로 충분하다.
▲ 고효율 가전기기 설치 : 벽체 일체형 절전 콘센트, 백열전구 전력 소비량의 80%까지 절감할 수 있는 LED 조명, 절전형 냉장고·TV 등 일상생활에서 사용하는 가전 기기들을 고효율 제품으로 설치했다.
▲ 친환경 기술 : 빗물 자원을 활용하고 건식 바닥 구조는 철거 시 건축자재를 재활용할 수 있도록 친환경적으로 설치했다.

그린홈 제로하우스에 적용된 세부 기술 및 자재

▲ 중공층 구조 벽체
벽체 중앙에 2중으로 중공층(Still Air-정지된 공기층)을 형성해 3중으로 벽을 쌓은 효과를 발휘하는 기능성 건축 구조재다. 열전도가 가장 낮은 정지된 공기층(0.022㎉/mh℃)을
벽체 내에 2중으로 만들어 단열 및 방음, 방습 기능을 극대화하고 건식공법으로 시공해 건물 해체 시 벽돌을 100% 재활용 가능한 것이 특징.
㎡ 당 자재비는 65,000~75,000원(단열재 120㎜ 포함)수준이며 시공비와 부자재 비용을 포함했을 때 1㎡에 100,000~120,000원 정도 들어간다.

▲ 단열 블록
단열 블록(인슈 블록)이란 에너지소비를 50% 절약할 수 있는 단열성, 시공성, 경제성이 뛰어난 신개념 단열재로 시공이 용이하고 다양한 마감재 적용이 가능하다. 우리나라에서 세계 최초로 개발해 국외 특허 출원한 이 제품은 같은 기능을 가진 블록에 비해 건축비가 1/2절감되는 효과를 얻는다. ㎡ 당 설치비용은 86,000원. 공단은 이산화탄소 배출량 규제 및 화석연료 고갈로 인한 신재생에너지와 접목시 에너지 절감 효과를 증대시킬 것으로 설명했다.

▲열반사 단열재
물은 통과시키지 않고 미세 기공을 이용해 단열재 양면 온도를 동일하게 유지시켜 결로를 방지하는 단열재다. 순수 알루미늄(99.9%)과 성형강화제(0.1%)로 구성됐으며 수분을 흡수하거나 내포하지 않아 단열 시공 후 열반사 성능은 97% 이상 지속된다. 고어텍스(Gore-tex, 빗물은 밖에서 안으로 들어가지 못하나, 안쪽에서의 땀이나 증기는 밖으로 내보내는 방수 가공품) 기능을 갖춰 기존 같은 부피의 단열재보다 70~80%에너지 절약 효과가 있다. 현재 KS규격 인증 획득 추진 중이며 설치비용은 ㎡당 10,000~13,000원이다.

▲ 단열 현관문
유리섬유 강화 플라스틱 소재를 사용해 단열, 차음, 기밀성을 유지하고 뛰어난 강도와 내구성으로 뒤틀림, 변형, 부식, 변색을 방지하는 현관문을 달았다. 목재 도어 대비 5배 이상의 단열성 및 차음성 확보한 CFC free 폴리우레탄 충진제, 단열, 차음, 결로 방지 효과가 탁월한 3중 유리, 기밀성이 높은 고성능 웨더스트립, 열 손실이 적고 강도가 우수하고 내구성이 높은 유리섬유강화 플라스틱 표면 등이 적용됐다.
우리나라 제품은 이미 세계 최고 수준에 올랐으며 제품 가격은 50만~120만 원, 설치비용은 20만 원 정도다.

▲ 외부 차양
일사량을 조절해 단열 효과를 얻도록 건물 외부에 차양을 설치했다. 창문 내부에 블라인드를 설치하면 35% 정도, 차양을 외부에 설치하면 75% 정도의 열흡수를 줄일 수 있어 냉난방에너지가 절약된다. 관련 업계는 예정대로 2010년 건축물에너지절약 설계기준이 강화되면 수요량이 급증할 것으로 전망하고 있다. 독일 등 유럽 제품이 강세를 보이며 우리나라 기술력은 선진국의 80% 수준이라는 게 일반적 관측이다. 전동 EVB 기준 설치비용은 약 100만 원(3중 새시 1EA기준)이다.

▲ 집광 채광
건물 내부 및 지하실 등 평소 햇빛을 받지 못하거나 창문에 햇빛이 직접 도달하지 않는 임의 장소 등에 낮 시간 동안 햇빛을 공급하는 기술로 작년까지 일반보급 사업으로 7개소에 4억1천 8백만 원이 지원됐다.
유럽은 주택뿐만 아니라 대형 호텔에도 자연 채광이 일반화된 상태지만 우리나라는 광케이블 닥터 등을 이용한 찬성, 한국AMB건설 등 3개 업체에서만 관련 제품을 제조한다.

▲ 태양광
국내 생산능력은 2008년 400㎿로 올해에는 910㎿로 확대될 전망이다. 전 세계 생산능력이 21,630㎿h인 점을 감안하면 여전히 관련 산업은 척박한 상태. 국내 기술개발수준은 선진국 대비 85% 정도며 현재는 국내 일괄생산 기반을 구축하는 등 산업화가 상당 부분 진전됐다. 3㎾ 설치시 2천 1백만 원이 필요하나 정부 60% 보조에 지자체에서 지원하는 경우도 있어 자체부담 금액은 8백만 원 아래다.
정부는 태양광 경제성이 화석 연료 수준까지 도달하는 데에는 선진국은 3~6년, 우리나라는 10년 정도 걸릴 것으로 예상된다.

▲ 지열 히트펌프 냉난방시스템
지표면 땅속 150m 10~20℃ 온도를 이용해 냉난방 하는 것으로 땅속에 설치하는 밀폐형과 지하수를 이용한 개방형으로 구분한다. 고장 시 지하수 오염 등을 고려해 밀폐형이 선호되며 농업용 전력이 저렴해 농업용 경유 난방을 대신해 보급이 증가하는 추세다. 20여 개 중소 업체가 제품을 생산중이었으나 올해부터 삼성전자와 엘지전자가 참여함으로써 시장은 더욱 확대될 전망이다. 설치비용은 국민주택규모 85㎡(27.5평)에 1,300만 원. 기존에 들어간 에너지 비용의 1/3정도면 냉난방이 가능하다.

▲ 바이오 펠릿 보일러
목재나 제재소에서 나오는 부산물을 톱밥으로 분쇄한 다음, 고온·고압으로 압축 성형해 생산한 연료를 연소하는 과정에서 발생한 열을 보일러 열원으로 사용하는 것이 펠릿 보일러다. 보일러 제작 보급에는 기술적 문제가 없으나 연료인 펠릿 가격 경쟁력 확보가 관건으로 경유보다 30% 저렴하게 운용할 수 있다. 99.0㎡(30.0평) 주택에서 사용하는 25~30㎾ 용량 펠릿 보일러 가격은 500만 원 선.
정부는 그린홈 보급 사업 및 산림청 보급 사업을 통해 2012년까지 총 35,800대를 공급할 계획에 있다.

▲ 배기열 회수 환기장치
실내 배기열을 회수해 유입 공기 온도를 실내 온도와 비슷하게 조절한 후 공급하는 장치로 전열교환소자를 통해 환기 시 버려지는 공기 중 에너지를 회수하며 신선한 실외 공기를 실내로 유입한다. 이로 인해 냉난방 열손실이 최소화되는 효과를 얻는다. 제품 가격을 포함한 설치비용은 약 170만 원. 신축공동주택 환기설비 설치 의무화, 주택건설기준 등에 관한 규정, 건축물에너지절약 설계기준 강화 등으로 향후 많은 수요가 예상돼 LG전자, 삼성전자, 귀뚜라미, 경동 나비엔 등의 업체가 관련 제품을 출시하고 있다.

▲ 건식 바닥난방 시스템
단열재를 내장한 조립식 블록에 온수배관을 삽입하고 온돌상판을 덮어 시멘트 모르타르 없이 신속하게 바닥 난방을 시공 및 마감하는 방식이다. 방음 블록 하부에 흡음 단열재가 내장되고 열반사 단열재 사이에는 20㎜ 공기층을 둔다. 또 방음 블록 상부에 열전도판을 설치해 온열 전달 극대화로 열효율을 높인다. 자재비와 시공비를 합쳐 3.3㎡ 당 21만 원 가량 소요되며 관련 업계는 에너지 절약 및 공동주택 층간소음문제 해결을 위해 아파트 등 공동주택을 포함 모든 주택에 적용될 것으로 전망한다.