제로에너지하우스 정의, 필요성, 종류, 장단점

 인간 활동으로 인한 온실가스 배출은 지금까지 엄청난 환경 문제들을 만들어왔습니다. 그중에서도 집이라는 공간에서 사용되는 에너지로 인한 온실가스는 배출은 지속적으로 늘고 있기에 탄소중립에너지포인트를 통해 에너지사용량을 낮추려고 노력하지만 좀 더 효과적으로 문제를 해결할 수 있는 방안인 제로 에너지 하우스에 대해 알아보도록 하겠습니다.

제로에너지하우스의 정의

제로하우스란 에너지절약 건축기술 및 발전 설비 등을 도입하여 주택에서 발생하는 에너지를 최소화하고 신재생에너지를 적용하여 주택에서 소비될 에너지를 자체적으로 생산해서 외부의 에너지 필요를 최소화한 주택입니다. 외부에서 에너지를 공급받는 것을 최소화하고 집 안에서 자체적으로 에너지를 생산, 사용하는 것은 물론 건물 내부의 에너지가 밖으로 유출되지 않도록 차단하는 친환경 건축입니다. 에너지의 소비량을 제로로 만들어서 에너지 사용으로 인해 발생하게 되는 탄소 배출량을 제로로 만드는 개념입니다.

제로에너지하우스의 필요성

우리나라의 건축물에서 소비되는 에너지 중 공동주택, 단독주택이 포함된 주거용 건물에서 소비되는 비중이 비주거용 건물보다 높습니다. 따라서 전체 에너지 사용량 중 건물에서 소비되는 양이 높고, 그중에서도 주거용 건물의 비중이 높기 때문에 주거용 건물의 에너지 소비량을 감축시킨다면 에너지 절약과 탄소배출 감축에 큰 기여를 할 수 있을 것입니다. 따라서 제로하우스는 탄소중립의 목표를 달성하기에 중요한 기술이라고 할 수 있습니다.

제로에너지 하우스의 종류

패시브하우스

에너지 효율을 높이는 것에 주안점을 두는 형태의 집으로 전통적인 방식의 냉난방 설비를 별도로 설치하지 않아도 열회수형 환기장치를 통해 공급 가능한 냉각과 가열만으로도 실내의 온도를 조절합니다. 고효율 기술을 활용한 건물로 에너지 성능 향상, 기밀과 환기를 적용한 쾌적한 환경 제공 그리고 에너지 성능 목표 중심의 경제성 확보를 통해 온실가스 배출량을 감소시키는 친환경 건물입니다. 좀 더 쉽게 말하자면 냉방 및 난방을 위한 최대 부하가 1제곱미터당 10와트 이하로 에너지가 절약됩니다. 전통적 방식의 에너지인 석유로 환산하면 연간 냉방 및 난방 에너지 사용량이 1제곱미터당 1.5리터 이하를 사용한다는 것인데, 한국 주택의 평균 사용량은 16리터이므로 80% 이상의 에너지를 절약하고 그만큼 탄소배출량을 줄일 수 있습니다. 또한 실내의 열을 보존하기 위하여 3중 유리창을 기본으로 사용하고 단열재도 기존 주택에서 사용하는 두께의 3배인 30센티미터 이상을 설치하는 등 첨단 단열공법으로 시공되며 폐열회수형 환기장치를 이용하여 신선한 바깥공기를 내부 공기와 교차시켜 온도차를 최소화한 뒤 환기함으로써 열손실도 막으면서 실내 공기정화가 이루어집니다. 이런 첨단 건축기술은 난방시설을 사용하지 않고도 한겨울에 실내온도 약 20도를 유지하고, 한여름에 냉방시설을 사용하지 않고 약 26도를 유지할 수 있습니다.

액티브하우스

자체적으로 에너지를 생산해 외부로부터 별도의 에너지를 공급받을 필요가 없는 에너지 자립형 건축물로 환경에 대한 부담이 적은 에너지 생산방식인 태양광, 태양열, 지열, 풍력등의 신재생에너지가 주로 사용되며 여기서 생산된 에너지로 냉난방설비를 가동합니다.  특히 태양열 에너지가 많이 사용되어 솔라하우스라고도 불립니다.

주택의 지붕에 태양열 집열판과 태양전지를 설치하고 태양열을 전기 에너지로 전환하여 온수나 난방 시스템을 가동합니다. 액티브 하우스는  화석 연료를 사용하지 않기 때문에 에너지를 절약하고 온실가스를 배출하지 않아 환경에 미치는 영향이 적지만 건축재료가 반드시 친환경재료가 쓰이지 않을 수도 있습니다. 하지만 자연 에너지를 활용하여 자체적으로 에너지를 생산하고 활용하므로 유지하는 동안 일반 주택애 비하면 에너지비용이 적게 들어 에너지 자립도가 높습니다.

제로에너지하우스의 장단점

두가지 형태의 제로에너지 하우스는 환경적 측면에서는 탄소배출을 적게 하거나 배출이 제로이므로 기후 위기에 가장 적합한 건축형태이고 에너지 생산에 추가적인 비용일 발생하지 않아 경제적입니다,

하지만 이 두 경우는 경제적, 생활적 측면에서 단점이 많습니다, 경제적 측면에서 첨단 기술공법이 많이 사용되므로 초기 건설비용이 높습니다. 액티브하우스는 신재생에너지시설을 유지관리비용이 추가될 수 있고 지열을 제외한 에너지원들은 자연환경의 영향을 많이 받기에 평소에 만들어진 에너지를 저장할 별도의 설비를 추가설치해야 합니다.

생활적 측면에서 실내온도 조절을 블라인드나 커튼등의 보조수단이 필요하고 지열을 통한 온수를 공급받는 경우 온수의 온도가 사용자가 원하는 온도로 공급되지 않을 수 있습니다.

제로에너지하우스 사례

노원에너지제로하우스

노원 에너지제로하우스는 중앙정부와 지방자치단체와 대학교와 민간기업이  국책과제로 건설한 국내 최초의 제로에너지주택입니다. 단열과 기밀등 패시브하우스의 기술과 신재생에너지 설비기술을 이용하여 냉난방, 조명, 환기, 급탕에서 에너지를 제로화하는 것에 초점을 맞추고 단독형, 아파트형, 합벽 3가지 주거형태로 건설되었습니다. 하지만 입주 후 냉난방시설에 주로 하자가 발생하였는데 입주형태에 따라 냉난방비가 부과되었는데 특히 단독형은 열손실이 많이 되어 냉난방비를 많이 부과받았다고 합니다. 지열시스템도 자주 고장이 나서 오히려 도시가스를 공급받아야 해서 탄소배출을 줄이려는 애초의 목적을 무색하게 하고 있습니다. 

청주에 위치한 가온누리마을은 대한민국 최초의 민간 주도로 만들어진 제로 에너지 하우스 단지로 패시브하우스로 구성되어 만들어진 이 마을은 내부 열이 밖으로 나가는 것을 막는 방식으로 집 앞에 1제곱미터당 석유 사용량을 표기해 얼마나 에너지를 절감할 수 있는지 알 수 있도록 했습니다. 

서울에너지드림센터

공공시설인 서울 에너지드림센터는 패시브하우스의 공법을 사용하여 건물 유지에 필요한 에너지를 70%를 절감하고 신재생에너지를 통해 생산한 에너지 중 남은 에너지는 한국전력에 판매하여 100% 에너지자립도를 달성했습니다. 주거용 주택이 아닌 공공시설이라 가능한 게 아닐까 하는 생각도 들었습니다.

핀단드-비키

해외의 사례를 보면 핀란드의 수도 헬싱키 외곽지역인 비키에는 친환경 어젠다 21 프로그램에 따라 에너지제로타운이 조성되었으며 일반 주택에 비해 난방비는 30%, 전기는 25% 감소되었고 일부 주택은 태양열 지역난방을 사용하여 완전히 에너지를 제로화했습니다. 비키지역은 에너지뿐만 아니라 화석연료를 줄이기 위해 기존의 교통체계를 변경하고 녹지를 확보하여 자체적으로 농산물 생산과 소비를 진행하는 등 친환경도시의 대표가 되었습니다.

독일-보봉마을

탄소제로, 탄소중립 마을로 유명한 독일의 보봉은 녹색과 주민참여와 주민의 아이디어로 시작한 보봉포럼에서 출발하였지만 현재는 보봉시민자치조합을 통해 에너지자급마을로 거듭나고 있습니다. 주택 대부분이 패시브하우스이며 쉴러태양단지를 지어 태양에너지를 통해 전기를 100% 생산하고 하고 있습니다. 

 

이처럼 에너지제로하우스는 전세계 에서 오래전부터 관심을 갖고 발전된 건축형태이지만 기후위기에 따른 탄소배출제로를 목표로 하면서 관심을 더 많이 받고 관련 건축기술의 발전도 눈에 띄게 성장했습니다. 하지만 국내에서 선호하는 주거환경인 아파트와 같은 공동주택의 형태는 노원 에너지제로하우스의 사례를 보면 아직 갈 길 멀어 보이지만 해외의 사례를 참고하여 소도시 중심으로 진행을 한다면 에너지제로하우스의 기술도 더 발전하고 주거환경에서 배출하는 탄소를 줄이는데 도움이 될 것으로 기대가 됩니다