우리나라의 제로에너지빌딩 기술은 어디까지 왔으며, 어떻게 진행되고 있을까. 국내 주요 건설사들이 진행하고 있는 제로에너지빌딩 구현 기술을 좀 더 자세히 들어가 보았다. 

[이코노미톡뉴스=배만섭 기자] 네비건트 리서치(2014년) 자료에 의하면 제로에너지빌딩의 세계 산업시장 규모는 약 420조로 추정되고 있다. 2024년에는 약 1,560조 규모로 성장할 전망이다. 

국내의 경우에는 관련 산업기술시장이 약 8.6조원 규모로 형성된 걸로 파악되고 있다. (한국에너지기술평가원 자료). 2020년에는 관련 정책의 활성화로 약 20조 규모로 발전할 전망이다. 그린 리모델딩 시장을 포함한 관련 부가적인 시장까지 더하면 2배 이상 더 큰 규모로도 전망할 수 있다.

제로에너지빌딩 분야별 기술수준

▲ '국내 제로에너지빌딩 기술현황 및 전망' by 성욱주 한국건설생활환경시험연구원

우리나라의 제로에너지빌딩 기술 수준은 해외에 비해 약 78% 수준으로, 효율성 향상 기술에 많이 집중 투자되고 있는 실정이다. 반면에 신재생 관련 분야의 ESS분야에서의 연계 설비시스템과 제어기술 분야는 다소 떨어진 기술수준으로 파악되고 있다. ('국내 제로에너지빌딩 기술현황 및 전망' by 성욱주 한국건설생활환경시험연구원)

제로에너지빌딩에 적용되는 기술은 일반건축물과는 다르게 건자재와 함께 설비·제어 기술의 유기적 통합이 중요하다. 초기부터 통합설계를 통한다면 단점인 제로에너지빌딩의 전체 공사비로 효율적으로 줄일 수 있다. 제로에너지빌딩의 보급화 정책이 제대로 작동할려면 경제성이 확보된 보급형 제로에너지빌딩의 모델 개발이 필요한 이유다.

우리나라에서 본격적인 에너지절감 건물은 대림산업이다. 2005년 12월 국내 처음으로 패시브 하우스를 준공했다. 그리고 2006년에는 '에코 3K 하우스'라는 저에너지 건물을 세웠다. 

'에코 3K 하우스(Eco-3Liter House)'는 친환경 저에너지 공동주택으로 1㎥당 연간 3ℓ의 연료만으로 냉난방을 할 수 있도록 설계된 주택을 말한다. 절감효과는 태양열과 내부발열 시스템에 의한 것으로, 기존의 아파트가 평균 1㎥당 연간 17.5ℓ의 등유를 사용한 것으로 본다면 80%의 에너지가 절감되는 효과가 있는 것이다.

대림산업의 '에코 3K 하우스'에 적용된 기술은 자체 기술이라기 보다는 독일의 바스프(BASF)社의 기술을 차용해 한국화 시킨 것이다. 완벽한 독자기술 개발은 아니지만 적용가능한 한국형 기술로 거듭난 것이다. 

삼성물산은 2009년 11월 경기도 용인시 기흥구 중동에 에너지 제로의 '그린 투모로우'을 개관했다. 
삼성물산의 그린 투모로우(Green Tomorrow)는 총 68가지의 국내 친환경 기술을 적용한 하우스로 기존주택 대비 약 56%의 에너지 사용 절감 효과를 누릴 수 있다. 
건물 자체 디자인의 개선과 설비기기의 효율성 증대, 신재생 에너지(44%)의 사용으로 절감효과를 가져왔다.

현대건설은 제로에너지빌딩에 적용될 ‘그린 스마트(Green Smart)빌딩’ 기술 연구를 위해 지난 2014년 11월에 경기도 용인시에 4층 규모로 '그린스마트 이노베이션 센터(GSIC)'를 세웠다. 이는 에너지 절약형 실증 연구시설 센터로 로 신재생 에너지로 소요 에너지의 최대 70％까지 생산하는 기술을 연구 중이다.

센터 건립 초기부터 GSIC에 적용된 'Smart BEMS'는 인공지능 기반으로 복합제어를 하는 시스템으로 국내 최초로 한국에너지공단으로부터 'BEMS 설치확인 1등급'을 받았다. 현대건설과 현대오토에버가 공동으로 개발한 'Smart BEMS'을 통해 실제로 이노베이션 센터는 연간 에너지 소비량을 약 25% 절감해 에너지 비용을 50% 이상 감소한 결과를 나타냈다. 이미 'Smart BEMS'가 적용된 아파트가 '힐스테이트 레이크 송도 1차' 단지로 국내 최초로 공동주택 에너지효율등급 ‘1++’ 인증을 받았다.

한화건설의 경쟁력은 태양광 발전 설비다. 2008년 건물일체형 태양광 발전시스템(BIPV) 기술을 개발했다. 

2010년 3월에는 한화건설은 한국에너지기술연구원의 '제로에너지 솔라하우스II' 기술을 이전받았다. '제로에너지 솔라하우스(ZeSH)' 기술은 슈퍼단열 기술, 자연형 태양열 기술, 배열회수기술 등을 건물에 적용해 85% 이상의 에너지비용 절감 효과를 가져올 수 있는 기술이다.

한화건설은 '친환경 건축기술 TF'를 결성하고 이러한 축적된 기술을 바탕으로 아파트 단지에 적용해 2013년 한화 솔라원과 공동으로 아파트 옥상·상층부에 설치될 태양광 모듈 디자인 모듈 3종을 개발했다.

'대전 노은 꿈에그린' 아파트 단지 옥상과 상층부에는 '랜드마크 태양광 옥탑디자인'이 적용되어 생산된 전력은 최첨단 스마트 절전 시스템과 양방향 전열교환 환기 시스템 등에 공급되고 있다. 

GS건설은 용인시 소재 GS건설 기술연구소에서 스마트기술 접목한 '쓰리제로하우스' 개발에 한창이다. 이를 위해 2010년 3월에 공동주택 실증 건축물을 완공했다.

'쓰리제로(Three Zero)'란 에너지 제로(Energy Zero), 공기오염 제로(Air pollution Zero), 노이즈 제로(Noise Zero)를 말한다. 에너지 절감과 함께 실내공기오염과 소음도 차단할 수 있는 친환경 주택으로 최적의 쾌적한 공간을 제공하는 주택을 목표로 하고 있다.

GS건설은 이미 자이(Xi) 아파트에 적용하고 있는 '그린 스마트 자이'라는 스마트 그리드(Smart Grid) 기술을 고도화하기 위한 개발을 지속하고 있다. 

현재 GS건설은 설계 단계부터 제로에너지건물로 구성된 정비사업을 진행중이다. 서울 성북구 장위동 재개발 정비사업인 '장위4구역재개발 사업'에 312층짜리 GS건설 아파트 단지가 2019년 준공을 목표로 지어진다. 고단열·고기밀 디자인과 열냉방시스템을 도입해 에너지비용을 85% 절감할 계획할 계획이다.

포스코건설은 2013년에 친환경 오피스, 공동주택 및 조립형 모듈러 건축물로 구성된 '포스코 그린빌딩(Green Building)'을 자연채광, 빗물 재활용, 태양광과 지열 등 106 가지의 친환경 기술을 적용해 인천 송도의 연세대학교 국제캠퍼스 내에 건립했다.

오피스 모델은 60~80%의 에너지 절감을, 공동주택은 60~100% 절감을, 모듈러 주택은 50%의 절감 모델로 설계·신축되었다.  준공 후에도 지속적인 관리와 업그레이드를 시행해 유지관리가 스스로 자생할 수 있도록 하는 '카본 뉴트럴(Carbon Neutral)'·'클라이맷 뉴트럴(Climate Neutral)' 건물로 진화되도록 설계되었다.

기존보다 2배 이상의 단열효과가 있는 고단열 스틸커튼월의 건축자재를 사용해 일반 건축물에 비해 52.5%의 에너지 절감효과가 있는 것으로 나타나고 있다. 신재생 에너지를 통한 자체 생산 에너지는 필요한 전력의 35%를 조달하고 있다. 

이외에도 건축물 폐기시 발생할 수 있는 환경오염에 대해서도 대비해 건물 철골을 재사용할 수 있도록 해체가 가능하게 만들어졌다.