제로에너지빌딩 사례

Zero energy buildings combine energy efficiency and renewable energy generation to consume only as much energy as can be produced onsite through renewable resources over a specified time period. Achieving zero energy is an ambitious yet increasingly achievable goal that is gaining momentum across geographic regions and markets. Private commercial property owners have a growing interest in developing zero energy buildings to meet their corporate goals, and in response to regulatory mandates, federal government agencies and many state and local governments are beginning to move toward zero energy building targets.
- ENERGY EFFICIENCY & RENEWABLE ENERGY -

 

1. 제로에너지건축물 개념

(개념) 단열성능을 극대화하여 에너지부하를 최소화하고(패시브), 신재생에너지생산(액티브)을 통해 에너지소요량 최소화한 건축물

(인증제도) 에너지효율등급 1++이상을 충족하고 건물에너지 모니터링 시스템(BEMS 등)을 설칳나 건축물 중 에너지자립률에 따라 5개 등급으로 구분

*에너지자립률 : 1차에너지 생산량/1차에너지 소비량(소요량+생산량)

 

2. 제로에너지건축물 사례

2-1 필란드 Viikki

Viikki는 핀란드 환경부와 건축협회가 친환경 단지 조성을 위해 공동으로 계획한 단지이다. 구상을 확정한 1994년에 바로 현상 설계를 시작하여 1995년과 1996년에 걸쳐 부지 전체 기본 계획과 주거단지 계획 부문의 당선작을 선정하였으며, 이후 정부와 민간 전문가들이 장기간의 논의를 거쳐 자체 가이드라인 제정 후 이를 규제와 지원의 잣대로 사용하였다. 비키에서는 일반적인 보조금보다는 연구개발 지원을 더욱 장려하였다. 이러한 방향은 사업 진행 과정 중에 설정되었으며, 국립 기술원과 환경부가 공동으로 방안을 마련하였다. 핀란드 정부에서 비키와 같은 시범사업이 제로에너지타운 확산의 초석이라고 판단한 것이다. 건물의 난방에너지는 120kWh/㎡를 사용하여 일반 주택에 비해 평균 30% 정도를 절약하였으며 전기사용은 45kWh/㎡로 25% 정도를 줄였다. 난방에너지를 최대 70% 줄이면서 태양열 지역난방 을 사용한 일부 주택은 제로에너지 상태를 이루었 다고 할 수 있다.

      

2-2. 독일 Vauban

독일 프라이부르크시의 보봉(Vauban)은 1991년에 프랑스군이 철수하면서 프라이부르크시가 주택단지 개발을 위해 독일 정부로부터 2천만 유로에 토지를 매입하면서 개발이 시작되었다. 잘 알려진 바와 같이 프라이부르크는 세계 환경수도라고 불릴 만큼 친환경 도시 조성 사업에 적극적이다. 보봉의 재개발 역시 이런 흐름을 반영하여 친환경 도시 개발에 중점을 두었다. 보봉은 지방자치단체 정책뿐 아니라 주민 참여 부문에서도 특수한 사례로, 주민 단체가 주택의 종류와 단지의 성격을 결정하는 데 큰 역할을 하였다. 주민 참여의 핵심은 ‘포럼 보봉(Forum Vauban)'이라는 단체이며, 보봉 조성 추진단이 주축이 되어 사업을 진행하였다. 기본계획은 1996년에 확정되었으며, 이듬해인 1997년부터 단계별로 공사를 시작하여 2000년에 1차 사업이, 2006년에 전체 공사가 마무리되었다. 태양광 시범 단지인 쉴러태양단지(Schieler Solar Settlement) 같은 사업은 후반기에 진행되었다. 보봉의 주택들은 일반 독일 주택에 비해 에너지를 최소 70% 정도 절감하도록 지어졌으며, 당시의 신규 주택과 비교해도 40% 정도 절감하였다. 건축 당시 난방에너지 소비기준은 65kWh/㎡였으나 실제로는 45kWh/㎡를 소비하여 목표한 수치보다 에너지 사용이 더 적었다. 특히 난방에너지 소비 기준이 15kWh/㎡인 패시브 하우스도 150호이다. 에너지원은 우드펠렛 80%, 천연가스 20%이다. 단열이 잘된 주택의 경우 CHP 지역난방을 이용할 시 난방에너지를 60%까지 절감하였다. 후기에 지은 쉴러태양단지(Schieler Solar Settlement)에서는 태양에너지를 통해 전기를 100% 생산하는 것은 물론 남는 전기를 판매하는 플러스 에너지 주택이 60호 이상이다. 일부 가구에 서는 전기 판매로 연 평균 4,000유로의 소득을 올 리기도 하였다. 쉴러태양단지(Schieler Solar Settlement)는 2000년부터 현재까지 독일뿐 아니 라 국제사회의 (태양)에너지 관련 우수사례로 꼽 히고 있다.

 

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2-3 일본 펠타운

일본 정부에서는 2002년에 가정용 태양광 발전 시설을 클러스터화하고 전력망 시스템을 시험하기 위한 사업을 기획하였다. 정부 기관인 신에너지 및 산업기술 개발기구(New Energy and Industrial Technology Development Organization, NEDO)가 시범단지를 공모하여 오타(Ota)시의 단독주택단지인 팰타운(Paltown)을 선정하였다. 이곳을 선정한 이유는 평탄한 지형과 상대적으로 많은 일조시간 때문이었다. 이 사업의 목표는 수 백 세대 단위의 가정용 PV 시스템을 원활히 운영 하는 것이었으며, 빈 땅에 대규모시설을 설치하여 에너지망에 공급하는 경우는 있어도 가정의 지붕을 이용하여 클러스터 시설을 조성하는 경우는 전례가 없었다. 팰타운 사업은 기존 주택에 집합 태양광 발전 시설을 설치하고 전력망과 연동하는 것이 목표였기 때문에 건물에너지효율이나 난방 부문과는 관련이 없다. 프로젝트 시작 당시 팰타운의 총 PV 용량은 2,160kW로 가정당 평균 3.85kW시설을 갖추었으며 가정마다 2.6kW에서 5.0kW짜리 시설이 분포한다. 각 가정의 태양광 발전시설은 가정용 전기의 100%를 공급한다. 팰타운은 수익성 부문의 성과가 없었음에도 불구하고 막대한 지원이 있었다. 또한 정부는 이후 유사 사업을 위한 예산을 3배 가까이 늘렸다.(97억 엔 → 240억엔) 이렇게 늘린 예산은 기후조건이 팰타운보다 좋지 않은 환경에서 더욱 큰 규모의 실험을 하는 데 사용되고 있다. 중앙정부에서 예산을 증액한 이유는 보급과 시험, 관리까지 모두 정부에서 진행하여 성공한 사례를 만들어 향후 관련 지식과 기술을 미리 축적하기 위함이다. 이를 통해 장기적으로 해당 기술의 보급 확산과 비용 절감에 기여할 수 있다.

 

 

2-4 스웨덴 가드스텐 태양주택(Gårdsten Solhusen)

가드스텐(Gårdsten)은 1970년대 스웨덴에서 진행한 주택 건축 사업에 따라 생긴 임대주택 아파트로, 단지 전체는 총 2,700세대이다. 1990년대 들어 노후화로 인해 매우 높은 공실률을 보였고, 1997년에 임대사업자가 바뀌면서 리모델링을 추진하였다. 이 중 500세대는 건물에너지효율을 높이고 태양에너지를 활용하도록 수리하여 솔후센 (Solusen, Solar House)이라고 하였다. 사업은 1차와 2차로 나누어 진행하였으며 1차는 2000년에, 2차는 2003년에 완료되었다. 리모델링 비용은 EU 와 스웨덴 에너지국으로부터 지원받았으며, 금액은 총 30% 정도이다. 1차는 주로 EU의 SHINE 프로젝트에서, 2차는 EU의 Regen-Link 프로젝트 에서 지원하였다. 가드스텐 프로젝트는 2000년에 ‘스웨덴 올해의 리모델링 건축상’과 2002년에는 ‘스웨덴 정부 에너지상’을 받았다. 리모델링을 통해서 에너지를 총 40~50% 정도 절감하였으며, 항목별 절감 수준은 아래와 같다.

• 난방 및 온수용 에너지 45% (연간 5,000MWh → 2,700MWh)
• 지역난방 : 연간 270kWh/㎡ → 145kWh/㎡
• 전기 : 연간 50kWh/㎡ → 35kWh/㎡
• 물 : 2.36㎥ → 1.63㎥

 

 

Reference

• 해외 제로에너지타운 사례를 통해 본 제로에너지타운 정책 방향, 김민경, 김민영