한국에너지기술연구원(KIER)의 ‘저탄소 에너지효율화기술 기반 에너지공유 커뮤니티 구축 기술개발연구단(이하 연구단)’이 기존건물 에너지절감을 위한 기술패키지를 실증할 단지로 시흥시 스마트시티 시범구역 내 시흥ABC행복학습타운, 신현동 주민센터를 확정하고 설계에 착수했다.
사업단은 신축건물 제로에너지·에너지공유기술 실증단지로 부산 에코델타시티(EDC) 내 스마트빌리지를 확정하고 지난 7월 착공한 데 이어 기존건물 실증단지를 확정함으로써 과제사업 착수 1년여 만에 실증사업을 본격화했다.
370억여원 규모 국토부 최대 실증R&D
에너지공유 커뮤니티는 신축·기존건축물을 단지단위로 구성해 제로에너지·고효율화하고 에너지를 상호 공유함으로써 건물부문 온실가스를 획기적으로 감축하는 기술을 개발하기 위해 추진된 과제사업이다.
국가 건물부문 온실가스 감축 및 건축물에너지 절감을 위해 신축·기존건축물을 대상으로 저탄소·에너지효율화기술 및 에너지공유플랫폼 기술 등을 적용해 최적에너지공유 커뮤니티를 구축하고 보급모델을 개발하는 것이 목표다.
지난 2019년 5월 연구사업에 착수해 2023년 12월까지 56개월간 정부출연금 280억원, 민간출연금 90억6,700만원 등 총 370억6,700만원이 투입되는 국토교통부 최대 실증 R&D사업이다.
주관기관은 한국에너지기술연구원(KIER)으로 윤재호 태양광연구단장이 총괄을 맡아 연구단을 이끌고 있다. 세부과제는 △에너지공유 플랫폼 기술개발 및 실증(1세부) △리모델링 최적화 기술개발 및 실증(2세부) 등으로 구성된다.
1세부과제는 윤재호 단장이 총괄하며 △1세세부로 한국건설기술연구원(KICT)이 에너지공유커뮤니티 계획·설계를 위한 기반기술 개발을 △2세세부로 KIER이 커뮤니티 내 에너지연계 및 공유 최적화기술 개발을 △3세세부로 융합기술연구원이 에너지공유플랫폼 통합운영·관리시스템 및 보급모델 개발을 △4세세부로 GS건설이 저탄소 에너지효율화기술 기반 에너지공유 커뮤니티 실증을 담당한다.
2세부과제는 김종훈 KIER 책임연구원이 총괄하며 △1세세부 기존건축물 저탄소 에너지효율화 최적모델 기반구축(KIER) △2세세부 기존건축물 저탄소 에너지효율화 기술패키지 개발(KICT) △3세세부 수요맞춤형 저탄소 에너지효율화 최적모델 보급기반 구축(연세대) 등으로 구성된다.
실증단지 구축 및 실증수행을 위한 참여기관으로 △나비환경설비컨설턴트 △벽산 △비온텍 △비이엘테크놀러지 △삼선CSA △솔로이엔씨 △씨엔시티에너지 △아이솔라에너지 △에너클 △에스퓨얼셀 △인터씨티건축사사무소 △자림이앤씨건축사사무소 △GS건설 △지엔원에너지 △지혜와비전 △하나지엔씨 △한국감정원 △한국에너지진단기술원 △한국패시브건축협회 등(가나다순)이 협력한다.
먼저 연구단은 지속가능한 스마트에너지공유 커뮤니티를 구축하기 위해 시공비를 기존대비 30% 저감하면서 에너지부하를 30% 감소시킬 수 있는 단열·환기·패시브건축 등을 개발한다. 또한 에너지믹스·운영관리 최적화 등으로 에너지효율을 30% 높인 뒤 신재생에너지 적용으로 냉난방·급탕·조명·환기·플러그부하 에너지자립률 100%를 달성할 계획이다.
이와 함께 에너지공유 핵심기술인 블록체인기반 플랫폼을 구현, 생산·수요 에너지공유를 실현할 계획이다. 연구에는 에너지공유 플랫폼을 활용한 비즈니스모델 개발 및 실증도 포함돼 관련산업·시장활성화도 도모한다.
플러그부하 포함 플러스에너지 추진
부산EDC 내 스마트빌리지는 1세부의 신축건물 에너지공유 커뮤니티 구축기술을 실증한다. 연구단의 목표는 부산EDC 내 △단독주택 56세대 및 커뮤니티시설 △공동주택 425세대 △공공·상업건물 스마트시티 혁신센터 등을 건립하는 것으로 ‘워터에너지 사이언스 실증단지 조성사업’을 추진하는 것이다.
이를 위해 지난해 11월 KIER·한국수자원공사(K-water)·GS건설이 내년 완공을 목표로 공동시행협약을 체결했다.
이중 우선적으로 부산 강서구 명지동 3001 일대 대지면적 7,202.5㎡의 스마트빌리지에 단독주택 및 커뮤니티시설을 건립하는 사업이 지난 7월 착공했다. 실증사업은 연구단 종료시점인 2023년말까지 지속된다. 공동주택, 스마트혁신센터 위치는 부산EDC 스마트시티 개발상황과 실증사업 연계가능성 등을 검토해 추후 확정될 예정이다.
스마트빌리지에 에너지공유 커뮤니티를 구축하는 사업은 2단계로 구성된다. 1단계에는 총 56세대 중 19세대(연면적 2,165.75㎡)와 △관리동 △홍보관 △에너지설비 등 커뮤니티시설(연면적 1,184.67㎡)이 구축되며 시행사로 K-water가 참여한다.
2단계에는 나머지 37세대(연면적 4,458㎡)와 편의점·체육시설 등 생활편의시설(연면적 879.08㎡)이 건립될 예정이며 현재 사업자공모가 민간기업을 대상으로 진행되고 있다.
스마트빌리지는 로렌하우스 등 제로에너지 및 패시브건축에 집중된 기존 단독주택과 달리 에너지공유 커뮤니티의 핵심 중 하나인 에너지프로슈머단지다.
냉난방·급탕·환기·조명 등 5대부하에 플러그부하를 더해 에너지 완전자립을 추구하고 있지만 추후 건립될 공동주택, 스마트혁신센터 등 제로에너지가 어려운 건물에 대한 에너지공급을 담당할 수 있도록 추진되는 만큼 사실상 플러스에너지단지로 건립될 전망이다.
열·전기를 생산하는 프로슈머단지를 구축하기 위해서는 중앙공급에너지설비 및 에너지공유 커뮤니티 플랫폼을 구현할 수 있는 에너지관제시스템·센터, SPC사업자와 연계 가능한 시스템구축이 필요할 전망이다.
이를 위해 연구단은 △축열시스템 △지열시스템 △연료전지 △ESS설비 △전기차 충전설비 △에너지운영시스템 △태양광설비 △고성능창호·문 △고성능단열재 등을 도입할 계획이다.
리모델링 효과 평가도구 개발
시흥시 스마트시티 시범구역 내 ABC행복학습타운, 신현동 주민센터는 2세부의 기존건물 에너지공유 커뮤니티 구축 실증단지로 선정됐다.
해당 단지는 1990년대 후반 준공된 노후건물로 2세부의 연구목표인 △리모델링 공사비 30% 절감 △냉난방부하 50% 절감 △에너지 30% 절감 패키지기술 개발 등을 실증하게 된다. 리모델링을 통한 제로에너지빌딩(ZEB) 구축은 연구목표는 아니지만 다양한 에너지절감·생산기술이 적용되는 만큼 연구성과에 따라 ZEB인증 획득도 추진할 계획이다.
연구단은 지난 5월 시흥시와 협약을 마무리했으며 7월 KICT·패시브건축협회가 ‘기존건물 대상 저탄소에너지효율화 업무협약’을 체결, 9월 대상단지를 확정했다. 연내 리모델링설계를 마치고 내년 착공해 4차연도인 2022년 완공 후 모니터링을 수행할 방침이다.
실증단지 구축을 위해 △자림이앤씨(리모델링 설계) △LG하우시스(고성능창호) △아이솔라(솔라루프) △삼선CSA(고기밀 현관문) △벽산(고성능단열재) △가온전선(케이블) 등이 참여한다.
연구단은 이번 실증을 통해 기존건축물 에너지수요 및 리모델링 효과예측을 지원하는 도구를 개발할 방침이다. 이는 기축건물의 패시브·액티브 기술적용의 에너지저감, 경제성향상 효과를 정량적으로 평가해 빠른 의사결정을 지원하기 위함이다.
또한 기존건물군에 대한 에너지공유 효과를 분석하고 건물간 에너지공유시스템의 설계·운용 최적화 지원을 위한 방법론과 소프트웨어를 개발하는 데 활용할 계획이다. 이에 따라 소프트웨어에는 건물용도별 리모델링 기술적용에 따른 에너지소비저감 효과를 분석하는 기능과 건물에너지 공유를 위한 실시간 에너지소비 및 생산밸런스를 분석하는 기능이 탑재될 예정이다.
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