전기만을 활용해 공동주택 냉난방을 공급하는 ‘전기형 공동주택’ 기술개발이 본격화된다.

전 세계적으로 기후변화 대응을 위한 탈탄소 노력이 강화되는 가운데 에너지소비의 약 40%를 차지하는 건물부문 탄
소감축이 가장 시급한 과제로 떠오르며 주요 선진국들은 건물부문 전기화를 가속화하고 있다.

독일은 2030년까지 전기가구 보급률을 65%까지 달성하는 행동계획을 발표했으며 미국은 ‘All-electric Home’ 보급을 위해 2030년까지 150억달러를 투자할 예정이다.

반면 국내는 고온수가 필요한 바닥복사난방중심 난방문화와 공동주택의 공간·구조적 제약으로 유럽식 히트펌프를 그대로 적용하기 어려운 문제가 있다. 특히 가스보일러대비 높은 초기투자비와 주택용 전기요금 누진제 등은 히트펌프 도입을 어렵게 하는 주요원인으로 작용하고 있다.

이에 따라 한국에너지기술평가원은 건물부문 전기화 실현을 위한 기술개발과 전기요금 등 제도개선을 위해 ‘차세대
전기형 공동주택 제로에너지화 기술개발·실증’ R&D를 공고했다.

 

P2H시스템 구축 통한 E최적제어

 

과제핵심은 냉난방·급탕을 포함한 100% 전기에너지기반 Power To Heat (P2H) 복합에너지시스템을 개발하는 것이다. P2H는 전력을 활용해 열에너지를 생산·공급하는 기술로 전기화기반 탄소중립 난방시스템의 핵심으로 효율적이고 안정적인 에너지공급과 수요관리 체계를 구축할 수 있어 주목받고 있다.

 

총괄주관기관인 브이산업은 P2H기술을 접목한 고효율에너지시스템을 적용해 공동주택 제로에너지화를 실현하며 국내 적용사례를 확대할 수 있도록 정책기반을 마련할 예정이다.

 

브이산업 컨소시엄은 신재생에너지 생산부터 △고효율 히트펌프 △에너지저장장치(ESS) △인공지능(AI)기반 제어시스템 등을 유기적으로 통합해 공동주택의 전면 전기화를 실현한다.

 

시스템을 통해 단지 내에서 지열과 태양광으로 생산된 에너지를 고효율 히트펌프와 ESS에 공급한다. 생산된 열과 전력은 각 세대 난방·급탕·전력수요에 따라 최적으로 분배되며 이 모든 과정은 지능형 에너지관리시스템(EMS)이 통제한다. EMS의 실시간 데이터분석·예측을 통해 에너지비용을 최소화하고 전력피크를 저감할 수 있을 것으로 기대된다.

 

공동주택 최초 실증… E자립 40% 목표

실증대상지는 광주광역시 ‘선운 더브이 레브리티’ 11개 동이다. 128세대 아파트 단지로 84㎡부터 198㎡까지 다양한 평형이 혼합 구성돼 기술적용성 검증에 최적조건을 보유하고 있다.

 

실증단지에는 60RT급 6관식 지열히트펌프가 도입되며 냉난방과 냉방·급탕운전이 가능한 시스템으로 난방성능계수(COP) 3.85, 냉방 COP 5.85 달성을 목표로 한다. 또한 주택전용 ESS는 50kW급 액침냉각방식으로 설계돼 화재예방성능을 확보할 예정이다.

 

브이산업 컨소시엄은 분야별 전문성을 기반으로 세 개의 워킹그룹을 구성했다. 워킹그룹 1(기계·설비)은 마인엔지니어링건축사사무소, 지투파워, 대성냉열 등이 참여해 고효율 지열히트펌프 등 설비가 최적성능을 나타낼 수 있도록 시스템을 구축할 예정이다.

 

△광진이앤씨 △지투파워 △그리다에너지 △한국기계전기전자시험연구원(KTC) 등으로 구성된 워킹그룹 2(전기·통신제어)는 전기·통신인프라와 AI제어시스템 구축을 담당하며 △KTC △한국신재생에너지데이터산업진흥회 △광주지역산업진흥원 등이 속한 워킹그룹 3 (제도화·정책)은 현행 누진제의 한계를 극복할 전기형 공동주택전용 전기요금제를 개발하는 등 신기술의 정책기반을 마련할 계획이다.

 

컨소시엄은 과제수행을 통해 가스보일러대비 온실가스 배출량과 운영비용 20% 이상 감축이라는 목표를 달성해 주거부문 탄소중립 핵심해법을 제시할 계획이며 에너지자립도를 ZEB 5등급 이상 수준으로 달성할 예정이다. 또한 실증과정에서 기술성능 점검과 표준화된 설계지침·시방서를 개발하며 위생·건강 이슈에도 적극 대응한다.

 

이번 R&D를 총괄하는 한경헌 브이산업 연구소장은 “과제핵심은 고효율 에너지시스템을 통해 공동주택 제로에너지화를 실현하며 실증을 통해 기술·정책기반을 마련하는 것”이라며 “실증결과를 기반으로 입주민 에너지비용 부담을 낮추며 국가 온실가스 감축목표 달성에 기여하고 관련산업의 글로벌시장 진출기반을 마련할 것”이라고 말했다.