세계적으로 소형 패시브건축물의 제로에너지 달성을 위해 냉난방‧환기‧급탕용 에너지를 하나의 콤팩트 설비로 공급하는 통합유닛시스템 보급이 가속화되고 있다. 이에 따라 우리나라도 관련 기술개발에 나서면서 향후 소형주택 등 시민들 차원에서 제로에너지건축물 보급이 탄력을 받을지 주목된다.
한국그린빌딩협의회(회장 박진철, KGBC)는 지난 19일 ‘5월 월례포럼’을 개최하고 ‘패시브&제로에너지건축 열회수환기장치기술’을 주제로 이 같은 내용을 공유했다. 발표는 박성중 패시브제로에너지건축연구소(IPAZEB) 부소장이 맡았다.
우리나라는 올해부터 신축건물에 대해 패시브 수준의 건축을 의무화하고 2025년부터는 소형신축 건물의 제로에너지 의무화를 추진하고 있다. 이에 따라 패시브건축물과 같은 고성능 건축물에 적합한 설비 및 열원시스템의 중요성이 부각되고 있다.
독일 패시브하우스연구소(PHI)에 따르면 기존 건축물의 경우 ㎡당 100W 이상의 부하가 걸리지만 패시브건축물의 경우에는 10W 정도로 낮아진다. 보조열원만으로도 난방이 가능한 수준이다. 그러나 현재 저용량의 난방시스템이 개발돼 있지 않아 소형 패시브건축물에 고용량 히트펌프 등이 설치되면서 오히려 에너지비용이 불필요하게 높아지는 사례가 발생하고 있다.
실제로 경기도 ‘설악 패시브하우스’는 난방부하가 1.26kW로 도출됐지만 지열히트펌프는 5RT 약 17.5kW용량이 설치됐다. 결국 계약전력에 의해 매달 60~70만원의 전기요금을 지출하게 됐다.
통합유닛시스템은 지열‧수열‧공기열히트펌프, 태양광‧태양열 등을 조합, 연계해 냉난방‧환기‧급탕‧제습을 단일기기에 의한 시스템으로 구축한다. 향후 제로에너지의무화 확대를 감안한다면 과다설계에 따른 초기투자 및 에너지비용 비효율을 줄일 수 있다.
기본적인 운용개념은 히트펌프로 열을 생산하고 축열탱크에 저장해 안정적으로 열을 공급하도록 제어하는 방식을 사용한다.
외기가 들어오면 먼저 착빙방지시스템으로 지중열을 이용해 예열을 시킨다. 이어 열회수환기장치를 통해 열교환을 받은 뒤 급기부에 해당하는 실내 온수와 연결돼서 열교환된다. 이것으로 실내 급기난방이 이뤄진다.
실내에서 흡기된 공기는 외기에 열을 넘겨준 후 배기되는데 여기에 히트펌프와 연동된다. 압축기를 통한 공기가 축열탱크를 덥히고 팽창밸브를 통해 배기되는 방식으로 가동된다. 태양광은 축열탱크 가열 보조를 위해 연동된다.
용량은 풍량의 경우 300㎥ 정도이고 난방열은 1.7kW 수준이다. 소형 패시브하우스에 적합한 시스템으로 볼 수 있다.
이와 같은 통합유닛시스템은 세계적으로 보급이 활성되는 추세다. 독일, 스위스, 덴마크, 오스트리아 등이 관련 기술을 개발했으며 각 나라마다 특수한 환경을 감안해 다양한 기술이 적용돼 있다.
박성중 IPAZEB 부소장은 “통합유닛시스템은 현재 국토교통부 연구과제로 국내 업체인 스타즈스터링코리아와 개발하고 있으며 연말 시제품 생산이 가능할 전망”이라며 “다만 국내 축열탱크 기술이 외국과 큰 격차를 보이는만큼 연구개발이 활성화 돼야 한다”라고 밝혔다.
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