제로에너지건축에서 패시브와 같은 건축부문만큼 액티브 등 설비부문이 매우 중요하다. 시간·비용·노력을 투자한 패시브건축이 완공 후 빛을 발하기 위해서는 설비를 효율화하고 신재생설비로 에너지를 생산해야 한다. 고효율설비를 적용하지 않으면 패시브 요소가 절약한 에너지를 상쇄해버려 공들인 패시브 건축물이 의미를 상실하고 만다. 또한 패시브건축 자체가 에너지를 만드는 것이 아닌 만큼 신재생에너지 생산설비가 적용되지 않으면 당연히 제로에너지건축물을 달성할 수 없다. 이번 기획에서는 국내 최초의 제로에너지 공동주택단지 노원구 ‘이지하우스(EZ House)’의 패시브·액티브 요소를 살펴보고 단지에 적용된 액티브 요소를 중점 점검함으로써 향후 제로에너지 공동주택 구현을 위한 방향을 알아본다. 이지하우스, 지향점·잠재력 제시 국내최초 제로에너지 공동주택단지인 ‘이지하우스’가 지난 9월14일 완공됐다. 2013년 10월 사업 개시 이후 4년 만에 총 442억원 규모의 사업이 마무리단계에 접어들었다. 11월 민간분양 이후에도 연구목적의 데이터 수집 및 분석이 남아있지만 그간의 자료대로라면 완공 자체만으로도 의미가 크다는 평가다. 첫째는 제로에너지건축물의 이상적인 모델을 제시했기
이지하우스(EZ House)의 남은 과제는 제로에너지 공동주택의 운용과정에서 실증연구로 데이터를 수집하고 분석해 최적의 모델을 정립하는 일이다. 노원 제로에너지주택 실증단지 연구단은 원격검침장비(AMI)를 설치해 세대별, 부하별 분리계측을 수행한다. 이를 통해 8,000여종의 데이터가 1분 간격으로 측정되고 15분 단위로 적산돼 쌓인다. 121세대에서 실제 거주·생활하면서 쌓이기 때문에 기초자료로서 품질이 높다는 평가다. 제로에너지건축 모델을 정립해 나가기 위한 빅데이터 구축에도 손색이 없다. 문제는 이 데이터의 처리방법과 공개여부다. 어떻게 가공하는가에 따라 데이터가 빛을 발할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 또한 대한민국 전반적인 제로에너지건축부문의 성장차원에서 데이터공유는 필수적이다. 이에 대한 계획을 연구단에 소속된 이응신 명지대 제로에너지건축센터 교수에게 들었다. ■ 데이터 축적의 의미는 이지하우스에서는 8,000개의 노드에서 데이터가 쌓인다. 이를 원하는 조합으로 추출해 적절한 결론을 도출할 수 있게 된다. 예컨대 히트펌프 COP 산출량에 따라 히트펌프 제어를, 저탕조 데이터분석에 따라 저탕조 운영을, 실내온도 데이터에 따라 환기장치 운영을 적
제로에너지건축물이 이제 주택, 개별건축물을 넘어 공동주택 등 단지개념으로 확산되고 있다. 이에 따라 건축물 에너지소비의 상당부분을 차지하고 있는 난방부문에서도 획기적인 에너지절감이 필요한 실정이다. 국내최초로 공동주택단지의 제로에너지화를 달성한 ‘이지하우스(EZ House)’도 이와 같은 고민을 거쳤다. 난방에너지를 최대한 효율적으로 공급하기 위해 중앙난방 방식을 채택했으며 난방 에너지소요량을 최소화하고 설비용량을 최적화하기 위해 통합배관 방식을 활용했다. 통합배관은 기계실 혹은 열교환실에서는 난방온수만을 생성해서 각 세대에 보내고 급탕온수는 세대에 들어온 난방온수를 이용해 사용처 가까이에서 간접가열을 통해 생성한다. 이에 따라 배관은 2개만 있으면 된다. 통합배관방식은 배관의 수가 줄기 때문에 설비비가 낮아지고 가열할 열매체가 줄기 때문에 에너지도 절약된다. 통합배관방식의 핵심은 난방온수를 각 세대에서 열교환해 급탕으로 사용할 수 있는 통합배관용 세대유닛이다. 구성이엔드씨(대표 윤석구)는 이지하우스에 세대별 열교환기 ‘퓨어화(PURE-HWA)’를 납품했으며 연구단으로부터 기술력을 상당히 인정받고 있다. 순간부하 우선처리…E효율 최대화 퓨어화는 순간가열능력이
제로에너지건축물은 보통 전전화(全電化)를 목표로 설계된다. 전기는 사용하기 편할 뿐만 아니라 안전하며 친환경적이기 때문이다. 이에 따라 신재생에너지로 전기를 생산하기 위해 비교적 비용효율적인 태양광패널이 많이 사용된다. 문제는 열을 얻는 방법이다. 전전화 건축물에서 순전히 전기로 열을 생산하려면 코일을 감은 열선 등을 사용하게 되는데 이는 매우 비효율적이어서 제로에너지를 구현하기 어려워진다. 이에 따라 열원설비로 고려되는 것이 지열 또는 공기열 히트펌프다. 현재로써는 공기열이 신재생에너지에 포함돼 있지 않아 대규모 건축물에는 지열이 주로 사용된다. 그러나 지열히트펌프 설치는 천공과정이 필요해 공사비가 높고 천공 위로 건축물이 세워지기 때문에 유지보수가 쉽지 않다. 공기열 히트펌프의 가능성은 여기에서 나온다. 태양광처럼 햇빛이 잘 드는 곳이면 쉽게 설치해 열을 얻을 수 있다. 제도적 뒷받침과 함께 연구개발로 효율화가 이뤄지고 건축물의 외피 등으로 활용할 수 있다면 공기열 히트펌프의 활약도 가능해 진다. 노원 제로에너지주택 실증단지 연구단이 공기열 히트펌프에 주목한 이유기도 하다. 연구단은 실증단지인 ‘이지하우스(EZ House)’에는 지열을 적용하면서도 실험건
국내최초의 제로에너지 공동주택단지인 ‘이지하우스(EZ House)’는 완공됐지만 향후 수년간 실증단지 임무를 계속 수행한다. 제로에너지아파트의 미래 모델을 제시했지만 사실상 앞으로가 본격적인 성과를 내는 시기라고 볼 수 있다. 단지에 거주자가 입주해 실제 사용하는 방대한 양의 데이터를 수집해 분석함으로써 의미 있는 결과를 제시해야하기 때문이다. 노원 제로에너지 실증단지 연구단이 단지 전체에 걸쳐 전기, 난방열원, 급탕열원, 수도 등을 구분해 원격검침인프라(AMI)를 설치하고 분리계측하는 이유다. 이지하우스의 핵심장비이자 열공급을 담당하는 지열히트펌프도 자동제어 및 계측시스템을 구성해 실측데이터를 수집할 준비를 마쳤다. 시스템 구축은 버튼솔루션(대표 최재호)이 맡았다. 지열 열량계, RHO ‘필수’ 기대 버튼솔루션은 자동제어 솔루션을 제공하는 회사로 창립한지 2년 된 신생회사다. 기존 자동제어업체는 주로 제어전공자들로 구성돼 설비에 대한 이해가 부족한 상태에서 시스템을 구축하게 돼 냉난방시스템의 최적 효율 구현 등이 어려웠다. 그러나 버튼솔루션은 냉난방설비를 전공한 석박사 인력을 중심으로 구성돼 자동제어시스템을 구축함으로써 시스템 최적제어 및 최적효율을 보다
통상 일반건물의 경우 급탕용량과 난방용량과의 비가 1:3~1:5를 이루고 있지만 패시브하우스의 경우 오히려 2:1 정도로 비율이 역전된다. 이에 따라 이지하우스의 지열 히트펌프도 급탕부하 쪽에 더 많은 용량을 배정했다. 히트펌프는 신성엔지니어링(대표 박대휘)의 제품이 적용됐으며 냉난방부하를 50RT로 처리하고 급탕부하를 50RT 1대와 30RT 1대 총 80RT로 처리한다. 과열·과전류 등 고장징후 사전감지 신성엔지니어링의 지열히트펌프는 5RT부터 150RT까지 다양한 제품라인업을 갖추고 있다. 이지하우스에 설치된 50RT 히트펌프는 25RT 2대가 연결된 형태다. 판형열교환기도 2대가 설치돼 있어 25RT씩 부분부하 운전이 가능하다. 신성엔지니어링 지열히트펌프의 장점은 고온수 출수가 가능하고 58톤까지 운전할 수 있다는 점이다. 또한 히트펌프 자체 보호를 위해 압력계 등 감지센서 및 스위치가 내장형으로 돼있어 배관에 설치할 필요가 없다. 이와 함께 고장징후 사전감지시스템이 적용돼 냉매누출, 동파 등 위험을 사전에 방지할 수 있다. 물흐름 감지스위치, 고·저압 및 고·저온 실시간 감지, 압축기 과전류 감지 등이 가능하다. 이 제품은 냉매로 HFC계열인 R41
제로에너지 주택단지 ‘이지하우스(EZ House)’는 5대 부하(냉방, 난방, 급탕, 환기, 조명)에 대한 에너지수요를 신재생에너지를 통해 공급한다. 이에 따라 에너지소비 효율화가 핵심이슈로 떠오른다. 기존의 화력·원자력 등에 비해 발전량이 적고 단가가 높은 신재생에너지를 사용하기 때문에 비용효율적으로 제로에너지를 구축해야 한다. 이지하우스에서는 패시브건축을 통한 에너지낭비 최소화, 고효율 설비를 통한 에너지수요 최소화를 추진했다. 이와 함께 적은 에너지라도 최대한 최적화하고 입주자가 에너지사용량을 실시간 확인함으로써 경각심을 줄 수 있도록 구축된 홈네트워크시스템도 에너지소비 효율화의 핵심요소로 볼 수 있다. ‘내 집 에너지’ 스마트제어 홈네트워크시스템은 이지하우스의 에너지모니터링, 에너지사용분석 및 평가시스템 구축의 일환으로 적용됐다. 세대별로 열(냉방, 난방, 급탕) 및 전기(환기, 조명) 사용량을 모니터링해 실증대상 주택단지의 에너지절감을 돕고 쾌적함을 유지할 수 있도록 공기질을 계측함으로써 이상 발생 시 신속하게 인지하고 처리할 수 있게 지원한다. 아이콘트롤스(대표 정현)는 이 프로젝트에서 누리텔레콤과 협업해 홈네트워크시스템, 원격검침 AMI 부분에
제로에너지주택에서 환기장치의 중요성은 두말할 필요가 없다. 에너지가 새지 않도록 밀폐됨에 따라 실내공기의 환기가 필요하고 환기과정에서 에너지손실을 최소화해야 한다. 이지하우스도 최고수준의 패시브하우스 기술·자재가 적용된 만큼 기밀성이 뛰어나다. 50Pa압력에서 시간당 공기교환율이 평균 0.48로 패시브하우스 기준인 0.6보다도 크게 낮다. 기밀성이 뛰어난 만큼 환기장치의 성능도 뛰어나야 한다. 이지하우스는 아파트의 경우 중앙환기방식을 사용하고 있다. 그중 101동과 103동은 로터리방식을 사용하는 고효율 환기장치를 적용했으며 플랙트우즈코리아(대표 한경붕)의 제품이 적용됐다. E절감 및 경제성 확보 플랙트우즈코리아는 공조솔루션 전문기업이다. 1978년 사업을 시작한 이래 1989년부터 공조시스템을 생산하기 시작했다. 일반적인 공조장비뿐만 아니라 IDC(Internet Data Center)용 솔루션, 히트펌프 공조기, 에너지절감형 제습공조기, 칠드빔 시스템 등 기술집약적 시스템을 제작·설계·공급하고 있다. 특히 모기업인 다국적기업 플랙트그룹의 모토와 같이 친환경, 경제성, 전문성을 3대 가치로 해 에너지절감, 운영비절감, 쾌적한 실내환경을 제공하고 있다. 이번
국내 최초 제로에너지 공동주택단지인 이지하우스(EZ House)는 독일 PHI(Passive House Institute: 패시브하우스연구소)의 패시브하우스 인증을 준비하고 있다. 인증은 아파트 3개동 중 하나인 102동을 대상으로 이뤄질 예정이다. 누기테스트 등 기밀성과 열화상카메라를 이용한 열교테스트 등이 시행되며 적용설비에 대해서도 효율성 테스트를 거치게 된다. 아파트 3개 동은 모든 조건에서 같지만 인증대상인 102동에는 PHI인증을 받은 환기장치가 설치돼 있다. PHI는 연구소에서 인증한 제품의 세부성능 및 효율을 데이터베이스에 보관하고 해당 제품이 설치된 건축물의 경우 심사평가 절차를 간소화하고 있는데 이와 같은 점이 고려됐다. 열교환소자만으로 실내온도 ‘일정’ 102동의 중앙형환기장치는 힘펠(대표 김정환)에서 납품한 독일 시스템에어(System Air)사의 ‘MAXK-I3’ 제품으로 PHI 인증을 받았으며 열교환효율은 87%다. 특히 별도의 제어반이 설치돼 스탠드어론(Stand Alone)으로 구동이 가능하다. 통상 중앙제어로 가동하지만 제어시스템의 유지보수, 고장 등에 따라 접속이 단절되더라도 스스로 제어해 성능을 발휘할 수 있다. 중앙형 환기
냉매는 각종 냉동공조기기의 작동매체로 널리 사용됐거나 사용 중인 CFC(ChloroFluoroCarbon), HCFC(Hydro ChloroFluoroCarbon), HFC(Hydro Fluoro Carbon) 등의 불화가스(F-gas)를 말한다. 이중 CFC는 ODP를 규제한 몬트리올의정서에 의해 사용이 금지됨에 따라 농도가 감소하고 있으나 대체물질인 HCFC와 HFC의 사용은 급격하게 증가하고 추세다. 냉동공조기기용 냉매의 경우는 오존층파괴(CFC)와 지구온난화(HCFC, HFC) 방지 목적에 따라 이미 규제에 의해 사용이 금지되고 있다. 알고 있는 바와 같이 몬트리올의정서나 교토의정서는 냉매의 특성을 감안한 규제안을 담고 있다. 몬트리올의정서에서 오존파괴지수(ODP)를, 교토의정서에서는 지구온난화지수(GWP)를 규제하는 것이다. 이에 따라 CFC와 HCFC에 이어 현재는 High GWP HFC 사용에 대한 규제가 다양하게 이뤄지고 있다. 키갈리 개정의정서가 2016년 10월15일 채택됨에 따라 HFC에 대한 냉매규제가 현실화되고 있다. 결국 지구온난화 등 환경인식이 강조되면서 Low GWP 냉매 전환 요구가 거세지고 있는 것이다. 국내 냉매 인식은 국내
전 세계적으로 HFC 및 HCFC 냉매는 높은 지구온난화지수(GWP)로 인해 점차사용이 중지되고 있다. 미국 남서부 및 중서부에 153개의 매장을 두고 있는 로우스(Lowe’s) 슈퍼마켓은 대체 냉매로 전환함으로써 규제 준수에 앞장서기로 결정했다. 이를 위해 R-22 및 R-404A보다 GWP가 낮으면서도 성능은 저하되지 않고 쉽게 전환할 수 있는 장기적 대체 계획을 세웠다. 로우스는 전환이 용이하고 에너지효율성이 높으며 규제 준수 및 성능을 위한 장기적 요구에 부합하는 혁신적인 저감형GWP 솔루션인 Honeywell의 ‘drop in’ 냉매인 Solstice® N40 냉매(R-448A)를 선택했다. 로우스 슈퍼마켓은 텍사스주 리틀필드에 본사를 두고 있는 유명 식품점 체인이다. 뉴멕시코, 콜로라도, 아리조나, 켄자스 전역에서 평균 2만3,000m² 규모의 점포 153개를 운영하고 있다. 게리 쿠퍼 냉매 담당자는 “우리는 2020년까지 R-22의 사용을 단계적으로 중단할 예정이며 주도적이고 스마트하게 규제 규정에 부합하는 대안을 선택해야 한다”라며 “이에 따라 곧 시행될 규제 변화에 대비할 수 있도록 장기적으로 입증된 솔루션에 중점을 둔 전환 계획
세계적 냉매 제조사인 케무어스는 다양한 종류의 drop in 냉매를 출시하고 있다. 주요 drop in 냉매 제품명 중 XP로 시작하는 제품은 Non-flammable, XL군은 약가연성(A2L)으로 구분하고 있다. Opteon™XP40은 R404A 혹은 R507 대체냉매로, 지구온난화지수(GWP)를 67% 줄이는 동시에 최대 12%의 에너지절약효과를 얻을 수 있다. 유럽 및 미국의 많은 슈퍼마켓에서 R22, R404A, R507 냉매를 대체하는 low GWP solution으로 이미 적용 중이다. 2016년말 기준 1,000여개의 슈퍼마켓에 적용됐다. 네덜란드 Ahold, 벨기에 Delhaize, 독일 Rewe, 이탈리아 Hypermarket, 미국 캘리포니아주 Raley’s 적용사례를 보면 9% 수준의 에너지효율이 증가된 것으로 측정결과가 나오고 있다. 많은 압축기 회사에서도 해당 냉매에 적합한 제품들을 출시하거나 출시할 예정이다. 실제로 XP40의 경우 Drop-in 제품으로 분류되기 때문에 기존 시스템에 Retrofit해도 성능에 있어 전혀 문제가 되지 않는다. Opteon™XP44역시 R404A, R507 대체냉매다. 주로 쓰이는 사용처는 냉
44대 254. 2015년과 2016년 발생한 지진횟수 비다. 6배에 가까운 수치이며 2015년까지의 평균 발생횟수 47.8회에 비교해도 5배가 넘는다. 기상청은 해마다 직전해에 있었던 규모 2.0 이상의 지진을 공식 통계로 집계하고 있다. 게다가 지난해 9월에는 우리나라 관측 이래 가장 강력한 규모 5.8 지진이 경주를 덮쳤다. 전국 대부분 지역에서 진동을 느낄 수 있는 규모다. 이후 규모 2.0 이하를 포함한 여진이 올해 3월 말까지 601차례 발생했다는 소식이 알려지면서 전국적으로 지진에 대한 공포가 확산됐다. 일각에서는 지진공포가 과도한 우려라고 주장하기도 한다. 우리나라의 경우 현실적으로 ‘불의 고리’라고 불리는 환태평양조산대에 위치한 국가에서 발생하는 정도의 대규모 지진은 일어날 가능성이 낮다는 지적이다. 그러나 2013년 93회 지진이 발생한 데 이어 지난해에는 254회, 올해는 상반기까지만 71회의 지진이 발생했다. 통상 횟수가 많아질수록 강력한 규모의 지진발생 빈도가 많아짐을 고려할 때 결코 안심할 수 없는 통계다. 실제로 전문가들은 규모 7~8 정도의 지진은 일어날 가능성이 있다고 지적하고 있다. 한국지질자원연구원은 통계적으로 중국과 일본
■ 기계설비분야 내진 필요성은 최근 가까운 일본은 물론 국내에서도 지진이 많이 발생하고 있다. 지난 5월5일 구례 북북서쪽 13km 지점에서 리히터규모 3.0의 지진이 발생했고 올해 한반도에서 발생한 71번째 지진으로 기록됐다. 기상청 통계에 따르면 1978년 지진 관측이래 연평균 발생횟수는 47.6회였는데 지난해에는 5배가 넘는 254회가 발생했고 올해는 이미 평균 발생 횟수를 넘기고 있는 상황이다. 지진의 규모도 증가하고 있다. 1978년 이래 규모 4.9~5.8까지의 지진이 13건 있었는데 그중에 2016년에만 3건이 발생했다. 최근 5년간 급증하고 있는 지진발생과 지난해 발생한 경주부근의 강도 높은 지진, 그리고 이후 계속된 여진을 보면 이제는 더 이상 우리나라가 지진으로부터 안전한 지대가 아니라는 사실이 확인되고 있다. 수년 동안 끊임없이 계속된 건축물과 관련된 안전사고를 지켜보면서 이제는 더 이상 건축물의 안전을 방관할 수 없으므로 건축물 내진설계의 중요성이 더욱 강조돼야 할 시점이다. 비구조 부재는 크게 건축적, 기계적, 전기적 요소의 3가지로 분류된다. 비구조 부재는 건물의 구조체와 분리돼 있거나 유연한 성질을 갖고 있어서 구조물의 수평방향 전
(주)한국방진방음(대표 임칠호)은 1989년 설립된 소음진동, 방진시설 제조·공급 업체다. 발전소, 석유화학 등 대형 장비에서 발생하는 소음·진동을 경감시키는 플랜트부문과 냉동기 등 건축설비부문에서 사업을 추진해 왔다. 최근 소방시설 내진설계 기준이 강화됨에 따라 새로운 시장이 열려 눈코 뜰 새 없이 회사를 운영하고 있다는 임칠호 대표를 만나 설비내진 시장에 대해 이야기를 나눴다. ■최근 제품에 KFI인정을 받았는데 그렇다. 한국소방산업기술원(KFI)에서 올해 4월부터 소방설비 내진설계를 위한 제품에 형식승인 부여를 시작했다. 지난해부터 국민안전처가 ‘소방시설의 내진설계 기준’을 시행함에 따라 건축물의 소방설비는 KFI인정, UL인증, FM인증을 취득한 제품을 반드시 설치해야 한다. 한국방진방음은 지난 3월 흔들림방지버팀대에 KFI인정을 신청해 4월에 인정을 획득했다. 소방시설 내진설계 기준이 마련된 이후에도 KFI인정이 탄생하기 전까지 한동안 국내인증제도가 없었다. 이에 따라 UL이나 FM인증을 받은 제품만 유통이 가능했기 때문에 외국 제품들만 쓸 수밖에 없는 상황이었다. KFI인정이 생긴 후 한국방진방음은 그간 보유했던 기술로 제품을 생산해 KFI인정을
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