대한설비공학회는 지난 9월24일 한국과학기술회관에서 ‘ZEB 보급 확대를 위한 설비기술 개발 및 제도 개선’을 주제로 설비포럼을 개최했다고 밝혔다.
ZEB 3등급, 4등급 달성을 위해서는 기존의 단열, 기밀성능의 개선 등 패시브적인 수법만으로는 한계가 있어 실제 건물 사용 단계에서 에너지 절감, 온실가스 배출 저감을 보장하는 설비시스템의 개발 및 관련 제도개선이 필요한 상황이다.
이에 따라 대한설비공학회 ZEB시스템 전문 위원회(위원장 이광호)와 지열설비 전문위원회(위원장 강한기)는 이번 포럼을 공동주관해 ‘ZEB 달성을 위한 지열 히트펌프 적용방안’ 논의의 장을 마련했다.
최준영 대한설비공학회 회장은 축사를 통해 “발표와 토론을 통해 에너지보급 확대를 위해 필요한 정책이 무엇인지 생각해보는 계기가 되기를 바란다”라며 “건물부문 탄소중립에 도달할 수 있는 방안을 강구하겠다”고 말했다.
김현철 산업부 과장은 “올해 3분기까지 제로 에너지 부 공인 인증 예비인증 합쳐서 총 6,217건 중에 공공 부문이 5,957건, 민간 부문이 260건에 불과하다”라며 “민간부문 ZEB 활성화를 위해 제도를 정비하고자 하니 많은 의견 제시를 부탁한다”고 밝혔다.
이어 “건물의 에너지절감 실현이라는 히트펌프를 다루는 포럼은 현 시점에 매우 중요하다”라며 “정책 제시를 위한 다양한 의견 교환의 장이 되기를 바란다”고 말했다.
ZEB 달성을 위한 설비시스템의 중요성
원종연 네드 대표는 이날 발표를 통해 국내 정책방향과 설비기술인들이 해야할 노력, 관련 정책 등을 소개했다.
일반적 공공주택을 ZEB 5등급으로 만들려면 한 세대당 1톤정도의 탄소배출이 저감돼야하는 상황이다. 건물부문 온실가스를 5,200만톤에서 3,500만톤으로 감축하겠다는 목표를 달성하기에는 가야할 길이 먼 상황이다.
원종연 대표는 부하 용도별 특성에 맞춘 적절한 설비시스템을 갖춰야 하는데 공동주택은 지역 따라 다양한 특성이 있다”라며 “ECO2 등 프로그램 잘 이해해야 개선가능하며 프로그램 실질적 한계나 프로그램 안에서 제언할 수 있는 부분에 대해 고민해야 한다”고 말했다.
원종연 대표는 기존 설비처와 에너지절감 민감도 분석을 통해 가장 최적화된 시스템이 무엇인지 분석한 결과 개별주택의 경우 냉방을 적용하지 않은 경우 보일러가 가장 중요요소로 작용했으며 냉방적용시 보일러 효율도 중요하지만 냉방COP도 중요요소로 나타났다고 분석했다.
원종연 대표는 "고층건물로 갈수록 ZEB 실천이 어려운 상황에서 5등급 설계지침만으로는 등급을 맞추기 쉽지않다"라며 "ZE5등급 설계기준을 수립하기 위해서는 3등급이나 4등급의 설계기준까지 함께 예측해야 한다"고 강조했다
한편 ZEB 5등급에 대한 전략과 설비기술인들의 역량에 따라 탄소배출저감 목표치 달성여부가 달려있으며 제도권 내에서는 민간에 실질 에너지절감률을 상승시키며 에너지절약계획서(EPI)를 통해 평가할 수 있는 시스템의 개발이 핵심으로 작용한다.
그러나 설계사들은 EPI 점수만을 맞추기에 급급해 65만 넘기는 방식이 다수였기에 EPI 점수가 높아도 그 건물이 결코 에너지절약건축물이라고 볼 수 없는 부분들이 있는 상황이다.
원종연 대표는 “이러한 문제를 해선하며 ZEB 활성화를 진행하기 위해서는 위해서는 △지역난방 배관 단열성능 평가기준 수립 △1차이를 에너지 환산계수 개선 △설비적 한계성 있는 부분 개선 △열부하 중심 수급체계 전기로 돌릴 수 있는 방안 강구가 필요하다.”라며 “ZEB 지열부문 활성화를 위해서는 개별난방에서 공기식 히트펌프와 연계방안에 대한 세부 지침이 필요하다”고 강조했다.
서울시 기후동행건물 프로젝트 및 재생열 의무화 도입
이주영 서울시 친환경건물과장은 서울시 사례를 바탕으로 기후동행건물 프로젝트를 설명했다.
친환경 건물을 짓는 것도 중요하지만 실질적으로 어떻게 활용, 운영할지가 중요하다.
해외 주요국가들이 도시차원에서 실제 에너지사용량과 배출량 관리제도 실시하고 있으며 유럽의 경우 주거까지도 부동산에서 에너지확인이 가능하지만 서울시는 실배출량 관리제도가 미비한 상황이다.
이에 따라 서울시는 건물온실가스 관리, 평가제도를 도입한 기후동행건물프로젝트를 진행중이다. 비주거 건물 1만4,000동을 대상으로 하며 △신고제 △등급제 △총량제 등 세가지 단계로 진행된다.
신고제의 경우 실질적 에너지 사용량을 자가진단할 수 있도록 돕고 있다. 의무화되진 않았지만 에너지이용합리화법 개정이 추진중이었다.
이 과정에서 중소형 건물의 경우, 정보입력에 대한 애로사항 있었다. 이를 해결하기 위해 22년부터 테스트를 진행한 결과 건물관리자가 주소와 E원별 고객변호 입력해 간편신고하면 정부에서 받은 정보와 실제 사용정보 매칭하는 시스템을 적용하고자 했다. 이 시스템에 따르면 기저부하 등 확인이 가능해 현장조사 했을 시 디테일한 정보가 제공가능하다.
신고된 에너지사용량 기반 등급제는 에너지관리목표에 기반한 등급으로 자율참여로 이뤄지며 A,B등급 건물 중 선정해 사용가능한 이미지를 제공하고 있다.
총량제의 궁극적 목표는 실배출량을 관리하는 것으로 유형별 단위면적단 표준배출기준 선정해 감축이행을 유도하고 있다. 총량제는 2026 시행을 목표로 준비중이다.
이주영 과장은 “서울시 에너지자립률은 8.9%로 에너지 자립률 높이는 노력 필요한 상황이다”라며 “이를 위해 건물에서 신재생에너지를 확대해야할 필요성이 나타나고 있으며 특히 에너지의 60%가 소요되는 냉난방에 신재생에너지를 활용할 방안이 필요하다”고 강조했다.
현재 에너지효율등급은 어느정도 도달됐으며 신재생에너지 의무설치부분이 얼마나 실효성있고 실제 작동할 수 있는지가 중요하다. 서울시는 현재 재생열 의무기준 없지만 도입하는 것이 목표로 향후 지·수열을 의무도입할 예정이다.
이에 따라 의무기준을 어떻게 잡을것인가를 고민하기 위해 35회 이상 회의 진행한 결과 지하개발면적의 50%로 활용할 예정이며 예외규정을 운영해 재생열자문위원회와 인센티브를 제시할 예정이며 추가투자비를 고려해 공사비 일부 지원(공사비 15% 이내)도 진행된다.
이주영 과장은 “향후 생애주기별 건물온실가스 관리해 신축건물의 경우 재생열 통해 활용가능한 신재생E 적극 활용할 것”이라며 “에너지 커미셔닝에 대한 공감 적은 것 같다”라며 “서울시는 건물온실가스감축가이드라인 수립중으로 커미셔닝에 집중하고 있는 상황”이라고 말했다.
도심 ZEB 지열시스템 적용방안
김영원 한국생산기술연구원 박사는 발표에 앞서 지열시스템의 개요를 설명했다.
수직밀폐형 지열시스템은 200M 홀을 파서 U자형 관을 활용하는 방식이며 우물형 시스템은 홀을 파서 지열히트펌프를 구동하는 시스템이다.
김영원 박사가 소개한 기술은 게오힐공법이다. 수직밀폐형·우물관정형 지중열교환기와 성능차이가 크게 없지만 지하수를 직접 활용해 COP가 높으며 자갈을 채워 물 공공급하는 시스템으로 기존 우물관정형에서 필요했던 케이싱 과정이 불필요하다는 특징이 있다.
게오힐공법의 경우 현재까지 해외에 38년간 450개 현장 시공돼 학교, 주택, 상가건물 등에 시공이 이뤄지고 있으며 국내의 경우에는 약 15년 전부터 설치가 시작돼 약 280공의 8,400RT로 설치돼 AS없이 안정운영중이다.
현재는 순천 해룡산단, 광주 평동산단에 시공되고 있으며 시뮬레이션·현장설치 결과 지중열전도도 3.32정도로 양호하게 나타났다.
김영원 박사는 “도심에 전략적으로 지열 공급하기 위해서는 적합한 지열 활용해 ZEB 보급 활성화에 기여해야 한다.”라며 “제도개선해서 ZEB 보급 활성화 계기가 되엇으면 한다”고 말했다.
ZEB 활성화, 정책·기술보완 '핵심'
다음으로는 패널토론이 진행됐다. 송두삼 대한설비공학회 차기회장이 좌장을 맡았으며 △김현철 산업부 과장 △원종연 대표 △이주영 과장 △김영원 생산기술연구원 박사와 △최윤철 LH 처장 △최성우 한국에너지공단 실장 △장지훈 서울시 녹색에너지과 팀장 △이대영 휴마스터 대표가 토론자로 참여했다.
김현철 산업부 과장은 “ZEB 관련 정책 제정을 위한 노력을 이어가며 어떻게 데이터를 활용할 수 있을지 고민하겠다”며 “ZEB 건축 완공 후 실질적으로 가동되고 있지 않다는 지적도 있는데 에너지공단과 함께 BEMS를 통한 에너지효율 관리 방안을 고민할 예정”이라고 말했다.
이어 “공기열 HP를 재생E로 지원해달라는 요청, 관련 건의가 지속돼왔는데 아직 위험성 있지만 HP와 ESS 결합하며 요금제와 연결돼 통신결합된다면 값싼 요금으로 전기 저장 후 HP에 사용할 수 있는 방식의 기술적 대안 찾는 노력 필요할 것으로 예상한다”고 덧붙였다.
이주영 서울시 친환경건물과장은 “대형건물 관리 체계적 관리 되고 있지만 중소형 건물같은 경우 효율적 운영되지 못하는 사례가 많아 이 분들에 대한 교육, 프로그램 필요성 느껴, 이를 검토하는 단계에서 커미셔닝 가이드라인 만드는 것이 필요해 보인다”라며 “현재 가이드라인 제작, 전문교육프로그램 등 쉽게 다가갈 수 있는 프로그램 운영방안까지 검토중에 있다”고 말했다.
최성우 한국에너지공단 실장은 “제도 반영을 통해 ZEB 보급 확산되도록 하는게 중요하다”라며 “예를 들어 환산계수의 경우 전기, 열 균형 안맞는 부분 등이 제도확산을 막고 있다고 보여지는데 이번에 서울시가 실시하는 재생열의무화제도 등이 확산되면 더욱 확산될 수 있을 것이라고 본다”고 말했다.
최윤철 LH 차장은 “LH는 온실가스감축을 위해 제로에너지 로드맵에 따른 정책들을 시행하고 있으며 작년말기준 34단지가 5등급 인증을 받았다”라며 “향후 ZEB 3등급, 4등급 로드맵 달성을 위한 용적률 완화, 세제지원, 추가공사비 등에 대한 정책적 현금지원과 성공적 모델들DL 만들어지고 사용자들의 긍정적 경험 축적된다면 로드맵 달성할 수 있을 것”이라고 말했다.
강한기 대표는 “패시브가 좋아지며 냉방부하가 커지고 난방부하가 줄어드는 시대인데 지열의 냉난방부하 밸런스가 맞지 않는 문제가 있다”라며 “이러한 문제는 하이브리드를 통해 부하기 안맞을 때 냉각탑 등 설치하면 에너지사용량 줄 수 있을 것”이라고 제시했다.
이어 “현장에 가보면 하이브리드 되지 않으면 ZEB 만들기 어렵다는 의견이 있다”라며 “서울시는 유출수 등 수열원을 갖췄기 때문에 이를 적극 활용한다면 ZEB 3단계부터 4단계까지 도달할 수 있는 고층아파트가 지어질 수 있을 것”이라고 제언했다.
휴마스터 이대영 대표는 “목표를 추진하기 위해서는 실행목표 가져야 할텐데 계획단계에서 평가하는 목표를 가져야한다”라며 “실질적 등급보다 결과가 중요하므로 결국 배출량을 관리하는 방향으로 가야 한다”고 말했다.
이어 “실질적 배출량관리 위해서는 계획단계에서 반영될 수 있도록 하는 제도가 필요하다”라며 “기술적 부분의 경우 버려지는 열을 유용하게 사용할 수 있는 방법을 찾아야할 것”이라고 말했다.
김영원 생기원 박사는 “관리기준 마련을 통해해 시장에 수월하게 진입 할 수 있도록 하는 제도가 필요하다”라며 “또한 시공사 관리를 엄격하게 하려는 노력 있어야한다”고 제언했다.
이광호 교수는 “BEMS는 데이터를 객관적으로 분석해야 에너지 절감에 기여할 수 있는데 현재는 주관적 판단에 의해 모니터링만 하는 수준”이라며 “설비공학회에서 건축, 기계 등 다양한 분야의 지식을 가진 BEMS 전문인력 양상이 필요하다”고 강조했다.
