한국건축친환경설비학회는 3월7일 서울 서초구에 위치한 건축센터에서 ‘2025년도 춘계 학술 심포지엄 및 정기총회’를 개최했다. 심포지엄에서는 탄소중립을 위한 건축분야의 접근방안으로 에너지통합설계, 태양광발전을 제시했으며 인구구조에 따른 에너지소비 특성을 분석했다. 정기총회에서는 지난해 사업실적‧결산안, 올해 사업계획‧예산안이 원안의결됐으며 신임회장으로 정재원 한양대 교수가 신임회장에 취임했다.
춘계학술심포지엄은 ‘2050 국가탄소중립을 위한 건축적 접근’을 주제로 △탄소중립을 위한 에너지통합설계의 접근방안(원종연 네드 대표) △탄소중립을 위한 태양광발전 건축 적용(박보랑 중앙대 연구교수) △가정부문의 인구구조 변화에 따른 가전기기 소비특성과 절감방안(정민희 경기대 교수) 등 발표가 진행됐다.
윤성환 건축친환경설비학회 회장은 환영사를 통해 “2050년 탄소중립을 달성하겠다는 목표는 파리기후변화협약에 따라 지구평균온도 상승을 2℃보다 현저히 낮은 수준으로 유지하고 1.5℃ 이하로 제한하도록 노력한다는 합의를 이행하기 위한 것”이라며 “지구 평균온도가 산업화시기보다 2℃ 상승할 경우 2100년에 이르면 여름철 2~3개월간 30~40개 태풍이 발생하며 68% 동식물이 멸종하게될 것”이라고 경고했다.
이어 “건물부문은 전체 에너지사용량의 25~30%를 차지하고 있으므로 관련업계의 의무감과 책임감이 막중하다”라며 “기후변화는 위기이므로 위기를 막는 것이 최우선 가치가 돼야 함에도 경제적인 논리가 우선하고 있어 더욱 큰 위기감을 느낀다”라고 지적했다.
원종연 대표, “패시브‧액티브 최적화로 경제성 달성해야”
원종연 네드 대표는 ‘탄소중립을 위한 에너지통합설계 접근방안’ 주제발표에서 “정부는 2030년까지 건물부문 탄소배출량을 2018년 5,200만톤에서 3500만톤으로 절감한다는 목표를 세웠으며 2023년 공공 공동주택 제로에너지빌딩(ZEB) 의무화에 힘입어 배출량이 소폭 감소하는 성과를 얻었다”라며 “이에 따라 향후 ZEB로드맵 이행과 그린리모델링(GR)사업 확대에 제도적으로 주력할 방침”이라고 밝혔다.
특히 올해는 공공부문 17개 용도 건물에 대해 1,000㎡ 이상일 경우 ZEB인증 의무 최저등급을 4등급으로 상향했다. 용도는 △교육연구시설 △업무시설 △교정시설 △운동시설 △노유자시설 △문화 및 집회시설 △수련시설 △관광휴게시설 △운수시설 △묘지관련시설 △의료시시설 △방송통신시설 △판매시설 △숙박시설 △위락시설 △종교귀설 △장례시설 등이다.
이러한 환경에서 효과적으로 규제를 충족하기 위해서는 패시브‧액티브의 최적화된 연계로 신재생에너지 의존도를 줄여야 한다. 통합설계를 통해 패시브‧액티브를 최적화해 1차에너지소요량을 절감하면 신재생에너지를 덜 써도 충분한 등급을 받을 수 있다.
국내 최초로 민간 비주거건축물 ZEB 5등급을 획득했던 판교창조경제밸리 기업지원허브는 당초 1차에너지소요량 193.2kWh/㎡‧연, 에너지자립률 10.36%로 등급에 미달했다. 개선안은 △창호 SHGC 및 차양계획 △창면적비 최적화 △단열‧결로방지 계획 등 패시브기술과 △바닥복사 △냉동기 △항온항습기 △냉수펌프와 같이 반송동력최적화 및 고효율 액티브설비시스템을 적용해 1차에너지소요량을 137.2kWh/㎡‧연으로 낮춰 1차에너지생산량을 24.94kWh/㎡‧연에서 37.39kWh/㎡‧연으로 12.45kWh/㎡‧연 증가만으로 에너지자립률 20.2%를 달성했다.
주거건축물로는 고덕강일공공주택지구 2단지 제로에너지아파트 사례가 있다. 1차에너지소요량을 95.9kWh/㎡‧연에서 53.7kWh/㎡‧연으로 줄여 건물에너지효율등급 1+++로 향상했으며 1차에너지생산량을 101.5kWh/㎡‧연에서 97.8kWh/㎡‧연으로 오히려 3.7kWh/㎡‧연 줄였음에도 에너지자립률이 51.42%에서 64.55%로 개선돼 ZEB인증등급을 4등급에서 3등급으로 상향했다.
국내 최초로 주거용 ZEB 플러스등급인증을 획득한 이노채그린의 경우 1차에너지소요량을 19.2kWh/㎡‧연에서 –47.8kWh/㎡‧연으로 절감했으며 1차에너지생산량을 154kWh/㎡‧연에서 225.95kWh/㎡‧연으로 높여 에너지자립률을 88.91%에서 127.27%로 끌어올림으로써 ZEB인증등급을 2등급에서 플러스등급으로 향상했다.
원종연 네드 대표는 “최근 정부에서 신재생에너지 공급의무비율을 상향하고 있는 추세이나 최근의 설계‧자재‧설비효율 등을 감안하면 해당 의무비율을 충족할 경우 ZEB인증 2~3등급이 나오게 되는 비효율성이 있다”라며 “신재생에너지에 연구, 보급예산을 집중할 것이 아니라 패시브‧액티브 디자인에 예산을 할당해야 하며 신재생에너지를 무분별하게 설치하는 것보다 패시브‧액티브 성능과 신재생에너지 의무공급비율을 반비례관계로 설정하는 제도설계가 필요하다”고 밝혔다.
박보랑 교수, “창호형 BIPV 활용 E자립률 향상”
박보랑 중앙대 교수는 ‘탄소중립을 위한 태양광발전 건축 적용’을 주제로 한 발표에서 “ZEB인증제는 건물에너지소비를 재생에너지로 얼마나 충당할 수 있는지를 평가한다”라며 “건물 내 신재생에너지를 적극 활용해 분산전원 역할이 가능하며 이를 통해 전력계통 부담 완화와 안정적 전력수급에 기여할 수 있다”고 강조했다.
이어 “태양광발전시스템은 주된 재생에너지 원천으로서 에너지자립률 향상에 결정적 역할을 한다”라며 “태양광은 다른 신재생에너지기술에 비해 설치, 유지관리, 안정적 운영이 가능하며 특히 BIPV는 외관과 통하보대 미관을 해치지 않으면서 전력생산이 가능하다”고 밝혔다.
박보랑 교수는 BIPV, 창호형 BIPV 등의 발전효율을 분석‧비교해 ZEB에 얼마나 기여할 수 있는지에 대한 연구결과를 발표했다.
BIPV는 구조에 따라 ‘Glass to Glass(G2G)’와 ‘Glass to Back sheet(G2B)’로 구분된다. G2G는 양면이 유리로 구성된 BIPV모듈로 양면발전이 가능해 요율이 높고 내구성이 우수한 내구성, 자연채광 등이 장점이지만 무게로 인한 구조적 보강이 필요하고 제조비용이 높다. G2B는 전면은 유리, 후면은 폴리머필름으로 구성된 것으로 경량구조, 설치용이성, 낮은 제조비용 등이 강점이지만 후면 불투명, 낮은 내구성, 낮은 디자인활용도 등이 단점으로 지적돼 주로 지붕, 외벽BIPV로 활용된다.
BIPV는 태양전지 소자에 따라 결정형과 박막형으로 구분하기도 한다. 결정형은 실리콘결정 기반으로 제작해 최대 22~25% 고효율이며 수명이 길고 충분히 상용화됐다는 장점이 있다. 다만 상대적으로 무거우며 제조비용이 비싸고 빛투과가 어렵다. 박막형은 반도체 박막을 기판에 증착해 제작하는 것으로 가볍고 유연한 디자인이 가능하고 다양한 색상과 반투명 적용이 가능하다. 다만 발전효율이 10~15%로 낮고 성능저하가 단기간에 일어나는 단점이 있다.
창호형 BIPV는 반투명 태양전지를 활용해 창호와 결합한 것으로 건물의 창호역할을 하면서 동시에 태양광 발전이 가능한 BIPV 형태다. 박막형 태양전지, 유기 태양전지 등 다양한 기술적용이 가능하며 건축디자인과 융합성이 우수하고 별도공간이 필요하지 않다는 장점이 있다. 그러나 일반 태양전지보다 발전효율이 낮고 일반 창호보다 비용이 높다.
BIPV창호와 일반 Low-e유리 창호와 비교한 결과 총에너지소비량은 BIPV창호가 Low-e 창호보다 50%가량 높았으나 조명에너지가 대폭 증가했다. 에너지측면에서 Low-e창호를 대체하려면 현재 최대발전효율 2.4% 수준을 14%까지 끌어올려야하는 것으로 계산됐다.
박보랑 교수는 “창호형 BIPV는 건물외피와 통합돼 에너지생산이 가능한 솔루션으로서 건물에너지자립도 상승과 탄소중립 목표달성에 기여할 수 있으며 태양광발전과 자연채광, 단열성능을 동시에 고려할 수 있다”라며 “다만 발전효율과 경제성개선이 필요하므로 정책지원과 기술발전으로 실용성과 시장성 확대가 필요하다”고 지적했다.
정민희 교수, “1인가구‧가전기기 증가 추세 맞춰 E소비 최적화해야”
정민희 경기대 교수는 ‘가정부문의 인구구조 변화에 따른 가전기기 소비특성과 절감방안’을 주제로 발표하면서 “인구구조 변화에 따라 가정부문에서 전기에너지 소비특성이 변화하고 있는데 전기 기반 기기로 전환을 비롯해 스마트홈, IoT기기 확산, 인터넷 사용 증가 등 가전기기 사용이 증가하면서 전기사용이 증가하고 있다”라며 “다만 1등급 냉장고, 인버터 에어컨 등 고효율 가전보급으로 효율은 향상되고 있다”고 소개했다.
현재 우리나라 가구당 평균 가구원수는 지속적으로 감소하고 있으며 1인가구 비율이 증가하는 추세다. 2인 및 3인 가구 비율은 전반적으로 증가하거나 일정 수준을 유지하는 것으로 나타난다. 가구원수별 주거면적은 가구원수가 증가할수록 증가하는 경향을 보이며 1인 가구는 40㎡ 이하가 가장 높은 비율을 차지하며 2인 가구부터 주거면적이 급격히 증가하고 있다.
또한 20~30대 가구주 비율이 점점 낮아지고 60세 이상 가구주 비율이 22.5%에서 35.6%로 꾸준히 증가하고 있으며 1980년대 이후 출산율 하락으로 해당 연령층 인구자체가 감소하고 있으며 경제적 이유로 독립가구 형성이 지연되는 상황이다. 20~30대는 1인가구 증가, 경제적 부담으로 소형주거 거주사례가 많아 대체로 주거면적이 좁은 편이다. 60대 이상 고령가구는 가구구성원이 감소하더라도 주거면적을 그대로 유지하므로 20대의 주거면적과는 구별되는 특성이 있다.
향후 청년층의 독립가구 증가 및 고령층의 1인가구 증가 영향으로 1인가구는 꾸준히 증가할 것으로 예상된다. 2020년 40~50대 가구주가 전체 43.7%로 가장 많았지만 2050년에 60대 이상이 58.1%로 가장 많아질 것으로 예측됐다.
이번 연구에서 재실자 기기부하 특성 조사를 위해 2016~2020년도 도시가스와 전력소비량 누락값이 없는 가구에 대해 기기대수, 소비량 등 도시가스, 전력, 가전기기 보급현황을 분석했다. 조사대상 중 가구원수는 4인 가구, 나이대는 50대 가구가 가장 많았다. 패널조사라는 특성에 따라 전체 인구구성 비율과 차이가 있다는 점은 한계다.
조사결과 가구당 전기에너지소비량은 가구원수가 많아질수록 증가하며 변동폭 역시 커졌다. 면적당 전기에너지소비량은 가구원수에 따라 차이가 크지 않았는데 이는 가구원수가 증가할수록 주거면적과 가전기기 보급률이 증가하기 때문인 것으로 분석됐다. 이에 비해 가구당 도시가스 에너지소비량은 전기에너지소비량에 비해 차이가 크지 않았다.
재실자에 의한 기기부하 특성을 조사한 결과 29세 이하 그룹 전기소비량은 전반적으로 다른 나이 그룹에 비해 다양성이 크며 중앙값이 다소 낮았다. 30~40대는 활동량이 많으며 가구원수도 많을 가능성이 높아 에너지사용량이 증가한 것으로 보인다. 60대 이상 전기에너지소비량이 안정적이고 적은 경향을 나타내고 있다.
가전기기에 대해서는 2020년 가구를 대상으로 총 45종의 보급률을 조사한 결과 TV, 세탁기, 밥솥 등은 가구원수에 따른 영향이 작았지만 에어컨, 컴퓨터, 선풍기, 공기청정기 등은 가구원수에 따른 보급률 차이가 발생했다. 에어컨, 건조기, 공기청정기, 정수기 등 보급률이 증가하는 경향을 보였는데 이는 가구원수가 증가할수록 생활수준 향상에 따른 가전기기 보급률이 상승하는 것으로 분석됐다.
사용패턴의 경우 각 연령대 생활방식, 필요성에 따라 가전제품 사용패턴이 다르게 나타났다. 20대는 가전기기 보급률이 낮은편이었으며 30대는 가전기기 보급이 점차 증가했고 40대는 가전기기 다양화가 가장 두드러졌다. 이는 가정형성 및 확대 시기로 가전기기 수요가 높이졌기 때문으로 해석된다. 50대와 60대는 TV, 냉장고 등 필수가전기기 보유율이 높지만 컴퓨터, 공기청정기 등 개인가전기기 보유량은 감소하는 경향을 보였다. 이는 가구원수 감소 및 생활방식 변화에 따른 것으로 분석됐다.
정민희 교수는 “2050 탄소중립 달성을 위해서는 건물에서 사용되는 실제 에너지소비를 평가할 필요성이 크다”라며 “가정부문 에너지소비량은 가구구성 및 라이프스타일에 따라 에너지소비 패턴에 변동이 있다”고 설명했다.
이어 “고령층 및 1~2인 가구 중심의 가구구성 변화에 맞춰 에너지소비 최적화가 필요하다”라며 “또한 에너지절약 인식을 행동으로 연결하기 위한 경제적, 기술적 지원이 동반돼야 한다”고 강조했다.
정재원 신임회장, “네트워킹 강화, 젊은 연구자 육성, 국제협력 강화”
정기총회에서는 △학회상 시상식 △2024년 사업실적‧결산 △2025년 사업계획‧예산 △신임회장 인준 및 이취임식 △수석부회장 및 감사선출 등이 이뤄졌다.
올해 학회상은 △공로상 △학술상 △기술상 △논문상 등 4개 부문에 대해 마련됐다. 공로상은 △김태연 연세대 건축공학과 교수 △이성찬 강남대 부동산건설학부 교수 △임현우 건국대 건축학부 교수 △박병용 한밭대 설비공학과 교수 등이 수상의 영예를 안았다.
학술상 수상자로는 △이광호 고려대 건축학과 교수 △문진우 중앙대 건축공학과 교수 △노상태 한국교통대 건축공학과 교수 등이 선정됐으며 기술상 수상자로는 △이재섭 디엔비건축사사무소 사장 △이주경 아이에스피종합건축사사무소 대표 △박관수 제이디에스종합건축사사무소 대표 등이 선정됐다.
논문상에는 △이동석 계명대 건축학부 교수 △최두성 청운대 설비소방학과 교수 △이정훈 충남대 환경소재공학과 교수 등이 수상자로 선정됐다.
건축친환경설비학회는 지난해 부문별 다양한 활동을 통해 학회 입지를 강화해왔다. ASHRAE 한국지회 세미나, 추계‧춘계 학술발표회, 건축친환경설비기술공모전, 기술실무 강습회 등을 비롯해 6건의 학술용역을 수행함에 따라 재정규모를 확장했다.
특히 학회부설 패시브제로에너지건축연구소(IPAZEB)는 제로에너지건축 스킬업 교육 운영과 건물리모델링 에너지해석 프로그램 세미나를 진행했으며 건축친환경설비기술공모전은 지난해 6월부터 12월까지 진행돼 출품된 16개 작품을 전시하는 한편 대상, 최우수상, 우수상 등 8편의 수상작을 배출했다.
올해 건축친환경설비학회는 학술사업으로 △견학회 △기술실무 강습회 △추계 학술발표대회 △춘계 심포지엄 등을, 발간사업으로 △논문집 발간 6회 △학회지 발간 4회 등을 추진한다. 또한 기준‧표준제정사업으로 오는 4월 공모를 시작으로 연내 3건 이상 학회기준‧표준을 승인할 계획이다. 이와 함께 △건축친환경설비기술 공모전 △ASHRAE CRC 2025 참가 등 기타사업을 진행할 예정이다.
이어진 신임회장 인준 절차에서 정재원 한양대 교수가 신임 회장으로 이견없이 선출됐다.
정재원 신임회장은 취임사에서 “제18대 회장으로 취임한 것을 큰 영광으로 생각하며 역대 회장과 임원이 키워놓은 학회를 이끌어 나가려니 큰 책임감과 의무감을 느낀다”라며 “현재 건축설비환경분야는 탄소중립과 기후위기에 대응하는 흐름 속에서 ZEB의무화 정책에 따라 관련 기술개발 필요성 등 중대한 전환점을 맡고 있으며 이에 따라 학회 역시 사회적 기대와 역할이 커지고 있다”고 강조했다.
이어 “학회는 산업계와 함께 성장할 수 있도록 학술적 측면에서 실질적인 기여방안을 강구해야 하며 정부정책, 기술혁신을 연결하는 가교역할을 수행해야 한다”라며 “이를 위해 올해 관련학회와의 네트워킹 강화, 젊은 연구자의 참여기회 마련, 국제협력 강화 등을 중점적으로 추진할 것”이라고 밝혔다.
윤성환 전임회장은 이임사에서 “지난 1년간 무사히 임기를 마칠 수 있었던 것은 많은 회원들의 적극적인 도움 덕분”이라며 “지난해는 건축분야뿐만 아니라 정치적, 사회적으로 다양한 리스크가 많았던 다사다난한 역동의 한해였다”고 회고했다.
이어 “지난해 사업실적 보고에서도 나타났듯 기술강습 등에서 당초 목표를 초과달성하는 성과를 얻었으며 기술공모전을 통해 미래 핵심인재 발굴에 쏟았던 노력이 결실을 맺었다”라며 “많은 도움과 성원을 통해 코로나19 팬데믹 이후 학회가 안정을 찾아가는 한해였다고 평가하며 이번에 선출된 18대 집행부에 대해서도 많은 참여를 바란다”고 밝혔다.
이날 함께 치러진 수석부회장 및 감사선출에서는 △서동현 충북대 교수 △정재훈 CNI엔지니어링 대표 등이 선출 및 인준됐다.
