30세대 이상 공동주택의 경우 공동은 2023년, 민간은 2024년 제로에너지건축물 의무화가 조기에 도입된다. 제로에너지건축물 인증을 위한 기계설비의 중요성이 더욱 부각되고 있다. 이에 따라 LH(한국토주주택공사)는 제로에너지건축물 인증에 기여하기위한 ‘기계설비 에너지로드맵’을 최근 수립했다. 양동헌 LH 공공주택설비처 설비계획부 차장을 만나 로드맵 수립배경 및 기대효과에 대해 들어봤다.
■ 기계설비 에너지로드맵 수립배경은
세계적인 기후위기 대응을 위해 각국에서는 탄소배출량 저감 목표치를 상향했으며 우리나라는 2020년 12월 ‘2050 장기저탄소 발전전략’을 수립해 2050 탄소중립 실현을 위한 5대 기본방향과 부문별 추진전략을 마련했다.
특히 2021년 12월 ‘국토교통 2050 탄소중립 로드맵’에 따라 30세대 이상 공동주택의 경우 공공 공동주택은 2023년, 민간 공동주택은 2024년 제로에너지건축물 의무화가 조기 도입된다. 2050년까지 모든 공공건축물을 제로에너지 1등급을 달성하는 것으로 예상돼 LH의 공동주택도 머지않아 3등급 이상 고등급 제로에너지건축물 인증이 필요할 것으로 예상된다.
LH 공동주택 중 2020년 건축물에너지효율등급 1+등급(예비인증) 취득한 14개 지구(1,000호 이상)의 에너지현황을 분석한 결과 전체 에너지 중 열에너지가 79% 비중을 차지하고 있어 열에너지 절감으로 LH 공동주택의 제로에너지건축물 인증에 기여하기 위해 ‘기계설비 에너지로드맵’을 수립했다.
■ 기계설비 에너지로드맵 수립 시 중점사항은
건축물 에너지효율등급 및 제로에너지건축물 평가 프로그램인 ECO2에 반영되는 기계설비부문의 열에너지 요소를 파악하고 민감도를 분석하는데 주력했다. 특히 약 2,200회 시뮬레이션을 실시해 조합모델별 민감도 우선순위를 도출했다.
이를 반영해 주택유형(임대·분양) 및 난방방식(개별·지역)에 따른 ZEB 등급별 기계설비 요소 적용기준을 수립했으며 산업계 동향파악 및 관계자 자문 등을 통해 중장기 기술개발 로드맵을 제시했다.
■ 기계설비 에너지로드맵의 주요 내용은
공동주택의 유형(임대주택 및 분양주택) 및 난방방식(개별난방 및 지역난방)별 적용기준을 세부적으로 구분했다.
ZEB 5등급은 기계설비요소의 기준 개선없이 옥상 태양광발전시스템 적용만으로도 임대주택과 분양주택 모두 달성 가능하다. 하지만 고등급의 ZEB 달성을 위해서는 지열히트펌프시스템과의 조합, 기존 개별보일러에서 중앙식인 캐스케이드방식을 채택하고 연료전지 추가 설치도 고려해야 한다.
구체적으로 개별난방단지 임대주택의 경우 ZEB 4등급은 지열히트펌프로 난방을 공급하며 ZEB 3등급은 지열히트펌프로 난방 및 급탕을 공급해야 한다.
분양주택은 임대주택보다 비교적 ZEB 등급 달성이 어려운 것으로 나타나 ZEB 4등급부터 난방, 급탕 모두 지열히트펌프를 적용해야 하는 것으로 나타났다. ZEB 2등급부터는 임대주택과 분양주택 모두 난방과 급탕을 위해 캐스케이드를 채택해야 하며 다양한 신재생에너지원의 조합이 필수적이다.
개별난방단지에 비해 에너지소비량이 적은 지역난방단지의 경우 옥상 태양광발전시스템 적용만으로 임대주택은 ZEB 4등급까지, 분양주택은 ZEB 5등급까지 달성 가능한 것으로 나타났다. 이후 고등급 달성을 위해서는 지역난방 급탕측에 연료전지를 병행해야 한다.
■ 국내 녹색건축물 정책 방향을 평가한다면
정부의 ‘2050 장기저탄소 발전전략’ 및 ‘국토교통 2050 탄소중립 로드맵’은 탄소배출량 저감을 위한 부문별 추진전략을 수립해 궁극적으로 달성하고자 하는 목표치를 명확히 설정했다. 그럼에도 불구하고 고등급의 제로에너지건축물 실현은 현실적으로 쉽지 않다.
이를 해결하기 위해 우선적으로 건축물에너지의 최적평가가 이뤄져야 한다. 국내 모든 건축물은 ECO2 프로그램으로 에너지평가를 실시하고 있어 주택별 특성을 반영한 세부적인 평가가 이뤄지기 어려운 실정이다.
실사용자 특성이 반영된 용도프로필 적용, 액티브 요소 확대 및 신재생에너지 복합 적용 등 고등급의 제로에너지주택 실현을 위해 필요로 하는 세부요소가 ECO2 프로그램으로 구현돼야 한다.
■ 다양한 공동주택에 대한 적용방안은
2023년부터 적용되는 공공 공동주택의 제로에너지건축물 인증 의무화를 대비해 ‘LH 제로에너지주택 구축방안(2021년 9월)’ 및 ‘기계설비 에너지로드맵(2022년 9월’을 수립했으며 현재 ‘LH 제로에너지 공동주택 5등급 설계기준’수립을 위해 구체적으로 검토하고 있다.
해당 기준을 국내 모든 공동주택에 일괄적으로 적용할 수는 없겠지만 유사 지역, 층수, 면적의 공동주택에는 세부요소별 성능기준 참고자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
■ 다양한 열원(개별, 집단에너지 등)에 대한 적용방안은
‘기계설비 에너지로드맵’은 현 시점에서 사용 중인 난방방식(개별난방 및 지역난방)과 ECO2 프로그램에서 반영되는 신재생에너지를 위주로 적용 방안을 분석했다. 이후 발굴되는 열원은 각 등급별 제로에너지 공동주택 설계기준 수립 시 공동주택 적용성, 경제성 등을 분석해 적용여부를 판단할 계획이다.
■ 신재생에너지 적용은
일반적으로 신재생에너지범위에는 태양, 풍력, 수력, 지열, 연료전지 등 다양한 에너지원이 포함돼 있으나 제로에너지건축물을 평가하는 ECO2 프로그램 상 공동주택 평가 시 인정되는 신재생에너지는 태양광, 태양열, 지열, 열병합발전(연료전지) 등으로 제한돼 있으며 신재생에너지간 복합적용이 용이하지 않다.
‘기계설비 에너지로드맵’은 ECO2 프로그램에 반영되는 신재생에너지원 중 기계설비범주에 속하는 태양열, 지열, 연료전지를 적용해 제로에너지주택의 에너지자립율 개선에 기계설비가 기여하고자 노력했다.
그럼에도 불구하고 신재생에너지의 본격적인 공동주택 적용을 위해 검토‧개선해야 할 사항이 적지 않다. 공동주택의 특성상 특정 시간대 부하집중 및 간헐적 사용에 따른 안정적인 시스템 구축과 유지보수 체계 마련 등 제도개선 및 업계의 개선 노력이 필요하다.
■ 기계설비 에너지로드맵을 통한 기대효과는
‘LH 제로에너지주택 구축방안’을 수립하면서 ZEB 등급별 패시브 기술요소 및 필요한 신재생에너지를 제시했으며 기계설비 에너지로드맵 수립으로 기계설비요소의 성능 구체화 및 에너지자립률 개선에 기여하고자 했다.
이와 별개로 LH는 연도별 임대주택 및 분양주택, ZEB 공급계획을 반영한 ‘LH 2030 제로에너지주택 확산전략’을 2020년 5월 수립했다. 다만 변화된 ZEB정책 등을 반영한 제로에너지주택 공급계획은 변경될 예정이다.
임대주택의 평균 공급면적은 26m², 분양주택의 평균 공급면적은 55m²이며 난방방식별 사업비율은 개별난방은 34%, 지역난방은 66%의 비중을 나타내고 있다. 2021년부터 2030년까지 ZEB 5등급부터 3등급까지 공급비율에 맞춰 연도별 임대주택은 5만6,000호, 분양주택은 2만6,000호의 공급계획을 마련했다.
이에 따라 LH의 ZEB 로드맵 이행에 따른 탄소배출량 감축 및 에너지비용 절감효과를 분석한 결과 2021년 공급된 주택대비 LH 공동주택 4등급이 보급되기 시작하는 시점인 2023년은 에너지비용 17.8% 절감, 탄소배출량 20.4% 감축된다. ZEB 3등급이 보급되는 시점인 2027년은 에너지비용 48.3% 절감, 탄소배출량 51.3% 감축되며 2030년은 에너지비용 52.2% 절감, 탄소배출량 56.2% 감축을 기대할 수 있을 것으로 분석됐다.
LH는 2021년을 기준으로 탄소배출량 감축 비율을 산정했지만 ‘2030 국가온실가스감축목표’에서 설정한 2018년 기준을 적용한다면 탄소배출량 감축 비율은 더 커질 것으로 예상된다.
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