한국건축가협회(회장 천의영)는 11월11일 대구문화예술회관에서 ‘탄소중립건축위원회 세미나’를 개최해 탄소중립이 범국가적 과제가 된 이후로 건물부문의 최신 동향과 제로에너지건축물(ZEB)와 그린리모델링(GR) 관련 내용들을 공유하는 자리를 만들었다.

한국건축가협회 탄소중립건축위원회가 주관하고 포스코A&C 건축사사무소가 후원한 이번 세미나는 전체 탄소배출량의 40%를 차지하는 건축물이 기후변화에 위협적인 존재임을 직시하고 기후위기의 유일한 해법인 2050 탄소중립 달성을 위해 건물부문의 다양한 대응 현황을 알아보고 미래방향 모색에 이바지하고자 마련됐다.

천의영 한국건축가협회 회장은 “탄소중립이 기후위기를 막을 수 있는 범국가적 어젠다로 구성되고 건축가들이 실제로 연구에 참여함으로써 달성하는 방안을 모색하는 것이 본위원회의 목표”라며 “전반적인 건축산업을 저탄소 구조로 전환해나갈 수 있는 획기적·창의적인 아이디어를 마련하는 것이 중요한 시점이 됐다”고 말했다.

세미나는 △기조강연 2030 NDC 및 2050 탄소중립 녹색건축 정책 방향(김태오 국토교통부 과장) △초청강연 Designing buildings for low carbon to the Paris Agreement(Chris Trott, Jeremy Kim Foster+Partners Partner) △공공 ZEB사업 추진사례(원종연 NED 대표) △그린리모델링 설계사례 및 확산방안(추소연 RE도시건축 대표) △네이버1784: 에너지, 쾌적성, 그리고 디자인(정용식 삼우종합건축사사무소 소장) △지속가능한 건축을 위한 설계기준(최정만 한국패시브건축협회 회장) 등 순으로 발표됐다.

김태오 국토교통부 과장은 ‘2030 NDC 및 2050 탄소중립 녹색건축 정책 방향’을 주제로 기조강연을 진행하며 건축물 탄소배출 감소의 필요성과 공공·민간 분야 적용 로드맵을 공유했다.

김태오 과장은 “건축가협회가 문화부 소속 단체다 보니 국토부와는 교류가 많지는 않았다”라며 “그러나 2050 탄소중립이라는 공통의 목표를 두고 같이 건축업계에 있는 만큼 달성방안과 고민을 같이 나누는 시간이 결실을 보길 바란다”고 말했다. 

국가별 NDC 목표에 따르면 이미 선진국들은 탄소배출 감소 추세로 전환했다는 점을 알 수 있다. 그러나 우리나라는 2018년을 기준으로 설정한 뒤로 코로나19의 영향과 함께 탄소배출이 감소했으나 코로나19 앤데믹을 바라보면서 탄소배출이 증가하는 경향을 보인다.

건물부문은 직·간접적인 탄소배출을 일으키는 산업이나 해를 거듭할수록 전체 건축물의 연 면적이 늘어나고 있어 대응책 마련이 시급하다. 최근 3개년 통계에 따르면 전체 건축물의 연 면적은 매년 3%, 주거용 건축물은 2.5%의 증가세를 보인다. 즉 매년 넓어지는 건축물은 탄소배출을 지속해서 증가할 가능성이 크다.

이를 해결하기 위해 NDC를 설정했으나 NDC는 목표 달성을 위해 탑다운으로 진행되고 있으므로 심층적인 논의를 거쳐 부문별로 나눠 설정했다. △에너지효율 향상 △고효율기기 보급 △스마트에너지 관리 △행태개선 관리 △청정에너지 보급확대 등 5개로 구분했다.

공공부문은 제로에너지건축물(ZEB)을 중점으로, 민간부문은 그린리모델링(GR)을 중점으로 추진되고 있다. ZEB는 제로에너지건축은 건축물에 필요한 에너지부하를 최소화(패시브)하고 에너지효율을 높이며(액티브) 신재생에너지를 활용해 에너지소요량을 최소화하는 녹색건축물이다. GR은 기존 건축물의 창호, 단열재, 노후설비 교체 등 건물에너지 성능 개선공사를 통해 노후화된 건축물의 에너지성능을 높이고 환경을 개선하는 것이다.

김태오 과장은 “공짜로 탄소를 감축할 수는 없다”라며 “기술적인 투자, 행태개선을 비롯해 궁극적으로는 문화가 변해야 하고 탄소배출을 줄이는 문화와 산업, 국제시장을 선도하는 품질이 우수한 기술·자재 개발 등이 필요하다”고 밝혔다.

이어 “2025년 이후에는 NDC를 원활하게 달성하고 공공건축물 관리자들이 의무를 다하기 위해 그린 리모델링을 의무화로 전환을 준비하고 있다”고 말했다.

Chris Trott, Jeremy Kim Foster+Partners Partner는 ‘Designing buildings for low carbon to the Paris Agreement’을 주제로 초정강연을 펼치며 탄소배출량 감소는 건물의 운영에너지로만 달성하는 것이 아니라 직·간접적인 부분까지 고려해야 한다고 강조했다.

Chris Trott Partner는 “건축사업은 전체 탄소배출량의 40%를 차지하고 있으며 Foster+Partners에서 지속가능성은 50년이 넘는 시간 동안 디자인 원칙의 핵심”이라며 “Multi-disciplinary team은 건물의 탄소 발자국 영향을 측정하고 추적하는 고유한 도구를 개발했다”고 밝혔다.

모든 건물의 전체 배출량은 운영에너지(operational energy)와 내재에너지(embodied energy)로 구성된다. 운영에너지는 건물에 동력을 공급하는데 필요한 에너지로 건물 수명주기 동안 소비되는 에너지며 내재에너지는 건물을 건설하는데 필요한 에너지로 재료와 공정에 따라 탄소의 양이 변화한다.

Partners는 BIM 모델을 활용해 건물의 모든 구성요소를 개산하고 탄소데이터를 수집·계측·분석한 뒤 매개변수를 활용해 지표로 변환하는 시스템을 만들었다. 건물의 공간 및 중복된 공간을 확인하고 자재 재질 등을 공용 매개변수에 입력한다. 그 뒤 3D로 구현해 재현된 부분에 입력한 값과 변수적용이 올바른지 다시 확인한다. 이를 바탕으로 데이터는 자동 연산으로 도표, 그래프 등으로 시각적으로 비교·분석할 수 있게 정리된다.

특히 Power BI를 이용하면 연산과 시각화를 동시에 이뤄질 수 있어 더 효율적인 관리가 가능하며 중요한 결정들이 쉽게 이뤄질 수 있다. 또한 설비와 디자인 테스트에서도 활용됐으며 구조와 비슷한 프로세스로 설비관련 데이터를 기기, 전기, 유압 등의 항목으로 분류해 세부적인 파악이 가능하게 했다.

다만 여러 건물의 탄소테이터를 수집한 결과 극단적인 경우는 통근과정에서 발생하는 탄소가 나머지 수명주기 탄소를 합한 것보다 더 많을 수 있다는 사실이 드러났다. 즉 에너지절감을 통한 탄소배출 감소도 중요하나 근로자들이 통근과정을 대중교통 등 탄소가 적게 배출되는 방법으로 장려하는 것도 중요하다.

Jeremy Kim Partner는 “오늘날 건물을 비롯한 공급망은 일반적으로 다양한 규제의 기반을 마련하는 정책 입안자나 도시 관리자와 함께 만들어진다”라며 “탄소중립 달성을 위해 산업계가 설정한 목표치보다 고강도의 감축이 필요하며 이는 탄소발자국을 고려한 전체 배출량을 줄여야 달성할 수 있다”고 강조했다.

원종연 NED 대표는 ‘공공 ZEB 사업 추진사례’를 주제로 발표하며 ZEB는 신재생에너지의 완전한 대체가 아닌 에너지소비량 감소와 에너지생산량 증가로 달성할 수 있음을 시사했다.

원종연 대표는 “ZEB는 언제까지 5등급에 머무를 수 없으며 특히 건물 단위에서는 한계점이 분명하게 드러나고 있다”라며 “도시나 지구단위에서 조금 더 선행된 ZEB가 도입되고 활성화된다면 전체적으로 제로에너지 스마트시티를 구현하는 데 큰 도움이 될 수 있다”고 말했다.

우리나라는 NDC에 따라 2018년 대비 32.8% 감축을 해야하는 상황이나 이 목표는 실현하기 어려운 상황이다. 대기업 건설사가 1년에 1만~1만5,000세대를 분양할 때 전 세대를 ZEB 5등급으로 추진하는 경우 탄소배출량에 대한 저감량은 0.2%에 불과하다. 즉 10대 건설사가 전부 5등급으로 구축하는 경우 2~3%가 채 되지 않는다.

건축물은 ZEB 5등급보다 상위 등급으로 에너지자립을 위해 끊임없이 연구·개선돼야 한다. 특히 에너지소비량에 대한 분모 값에 해당하는 전기 에너지소비량을 줄이고 분자 값에 해당하는 전기 에너지생산량을 늘리면 에너지자립률은 높아지므로 양측을 동시에 해결해야 한다.

ZEB는 신재생에너지를 최대한 도입해 화석연료를 대체하는 방식으로 달성하는 것이 아니다. 신재생에너지를 도입해 에너지생산량을 늘리면 더 높은 등급을 받을 수 있으나 건축물이 사용하는 에너지 총량은 큰 변화가 없으므로 생산된 잉여에너지는 버려지게 될 뿐이다. 

즉 건축물에서 적용할 수 있는 패시브와 액티브를 최대한 활용한 뒤 그 상태에서 소비되는 에너지만큼을 신재생에너지로 할당해주는 방향으로 나아가는 것이 바람직하다.

원종연 대표는 “ZEB 관련 내용은 국토부나 한국에너지공단 홈페이지 내 이러한 기술요소 참고서들이 있으며 우수 사례집도 확인할 수 있다”라며 “최근에는 한국부동산원에서도 인증을 받았던 건축물을 대상으로 인증사례집이 발간된 만큼 꼭 잘 활용해 ZEB을 달성하기 바란다”고 말했다.

추소연 RE도시건축 대표는 ‘그린리모델링 설계사례 및 확산방안’을 주제로 발표하며 GR이 전체 건축물에 적용되려면 시민들에게도 체감할 수 있는 환경을 조성하고 지원해야 한다고 강조했다.

추소영 대표는 “기존 제로에너지 건축물은 큰 건물에 대한 리모델링 사업 위주로 많이 이루어져 일반 시민들이 느끼는 체감도는 낮았다”라며 “일반시민이 사는 집 정도의 건물들이 과연 제로에너지로 바뀔 수 있을까에 대한 의문, 인지도, 수용성 등이 충족돼야 한다”고 밝혔다.

지금의 GR 지원시스템은 일반인이 다가가기 어렵다. GR 지원에서 창호가 잘되고 있는 이유는 창호 회사의 홍보력이 중요한 역할을 하고 있기 때문이다. 한국에너지공단이 주관하는 그린홈 주택지원사업은 업체 하나만 선정하면 알아서 대부분 처리해주는 편리한 서비스를 제공하며 비용도 보증체계가 갖춰져 있다.

그러나 GR사업은 여러 가지 공정이 다른 부서를 통해서 지원되는 구조로써 지원이 동시에 이뤄지기 어려운 실정이다. 이에 따라 EU의 모델처럼 원스톱 숍을 활성화하는 방법, 여러 공정의 기업들이 결합해 효율성을 향상할 수 있는 패키지 제공 등 일반인이 체감하기 좋은 방안들이 활성화 될 필요가 있다.

낮은 인지도, 수용성을 위한 해결방안으로 홍보도 중요하나 시민·주민들이 필요한 부분을 찾아서 개선해나갈 수 있는 사업으로 가는 방향도 중요하다. 실거주자의 자발적인 참여와 필요에 의한 해결은 만족도와 체감도를 크게 끌어올릴 수 있다. 

이를 바탕으로 GR이 일반화되기 위해서는 리모델링 된 건물과 아닌 건물이 차별화돼 지역 주민들이 리모델링 된 건물에 어떤 기술을 적용했고 그 기술이 실제로 도움이 됐는지, 도움이 되지 않았는지까지 모니터링할 수 있도록 나아가야 한다. 

추소연 대표는 “우리가 작은 물건을 살 때도 그 물건에 대한 정보를 다 알고 사는 경우가 많은데 비싼 건축물을 살 때는 정보를 얻기가 힘든 현실이다”라며 “부동산 거래 시 직관적인 건물성능 정보, 건물에 쓰인 자재, 재원 등을 공개한다면 향후 GR의 보급·확대에 큰 도움이 될 것으로 기대된다”고 밝혔다.

정용식 삼우종합건축사사무소 소장은 ‘네이버1784: 에너지, 쾌적성, 그리고 디자인’을 주제로 발표하며 건물의 용도와 실제 이용자에 초점을 맞춘 GR을 강조하며 실질적인 에너지절감과 사용자 만족에 대해 설명했다.

정용식 소장은 “네이버 1784 건물을 맡으면서 가장 어려웠던 부분은 기존 건축물과 조화였다”라며 “제로에너지를 위해 건물의 형태적인 부분보다 기능에 충실한 건물로 구축될 수 있도록 집중했다”고 밝혔다.

소개된 네이버 1784 건물의 주 기능은 업무시설로 최근 업무환경은 컴퓨터를 사용하는 사무실이 많으므로 개방감, 쾌적도를 중시하나 실제로 근무자들은 창에 블라인드를 내리거나 커튼을 치고 업무를 본다. 이에 따라 건물에 가동형 차양시스템을 부착해 재실자들이 편리하게 차양을 조절할 수 있도록 했다. 

차양시스템은 대형건물의 경우 ZEB에 이바지하는 바가 크다. 대형건물은 건물 외피 개선을 통해 절감할 수 있는 에너지비율이 10% 정도로 낮다. 그러나 차양은 에너지부하에 영향을 크게 미치므로 에너지절감 방안으로 적합하다.

이상적인 차양 방법은 건물 외피에 외부차양을 설치하는 것이 에너지절감에 가장 유리하며 실시간으로 변하는 태양 고도에 따라서 조절이 가능한 가동형으로 구축하는 방안이 이상적이다. 다만 네이버 1784는 태풍, 고장에 대한 대응과 차양보호를 위해 더블스킨 방식을 차용하게 됐다. 더블스킨은 직사광선이 들어왔을 때 열이 고이지 않도록 배출해주는 개념으로 유리 사이 공간을 활용한다.

특히 태양에 의한 열은 여름철 냉방부하를 증가시키나 겨울철에도 냉방부하를 일으켜 에너지절감에 걸림돌로 작용한다. 이를 해결하기 위해 목재루버 대신 스틸소재인 더블스킨을 사용했다. 네이버 1784에 목재루버가 사용됐을 경우 여름철 60℃까지 상승시키며 겨울철 30℃까지 상승해 연중 냉방부하 부담을 초래했으며 겨울철 밤에는 –10~15℃까지 하락해 온·습도에 차이에 따른 내구성도 우려됐다. 스틸소재가 사용됐을 경우 여름철 40℃에 그치며 보다 우수한 성능을 보였다.

공조시스템은 전체 바닥에 바닥공조시스템과 천장에 복사냉방시스템을 사용해 천장 복사냉방시스템이 전체 부하 중 30%를 담당하도록 했다. 이를 통해 사무실 내 설치되는 칸막이가 공조 흐름을 방해하지 않도록 설정했으며 사무실 배치변경이 잦더라도 영향이 없도록 설계했다.

정용식 소장은 “네이버 1784는 에너지효율등급 1++기록했으나 태양광패널을 거의 적게 설치한 건물”이라며 “신재생에너지 사용을 줄이는 방향으로 에너지효율등급을 달성했으나 이는 구축비용 및 유지관리, 생산적인 측면에서는 불리한 방법으로 지속개선이 이뤄질 수 있도록 정책적 도움이 절실하다”고 밝혔다.