고층아파트들이 빼곡한 서울 노원구 하계동에 지난해 12월 야트막한 공동주택단지가 새로 들어섰다. 하얀 건물 외벽과 옥상에 파란 태양광 패널이 설치되고, 세대마다 밖으로 돌출한 투명 발코니가 있어 단박 눈에 띈다. 7층짜리 공동주택 3동(106세대), 연립주택 1동(9세대), 단독주택 2동(2세대), 합벽주택 2동(4세대)으로 구성된 이 단지는 우리나라 최초의 ‘에너지제로 공동주택’인 노원 이지하우스(EZ House)다.

국내 1호 에너지제로 주택단지, 노원 이지하우스

 

이 단지는 지난 2013년 9월 노원구와 서울시, 명지대 산학협력단이 컨소시엄을 이뤄 국토교통부와 국토교통과학기술진흥원의 발주를 받아 건설했다. 기후변화 대응정책의 하나로 장차 국내에 에너지손실을 최소화하면서(패시브) 태양광 등 재생에너지로 전기를 생산하는(액티브) 제로에너지 건축을 의무화하기에 앞서 실증단지를 만들자는 취지였다.

컨소시엄은 39제곱미터(㎡, 12평), 49㎡(15평), 59㎡(18평) 크기에 2~3개의 방을 갖춘 121가구를 건설, 공공임대주택으로 공급했다. 건물의 정면과 측면 벽, 옥상 등에 설치한 1284개 태양광 패널에서 연간 40만7000킬로와트시(kWh)의 전기를 생산하고, 지하에 있는 지열설비에서도 냉난방, 온수공급 등으로 연간 36만7000kWh 전력량에 해당하는 에너지를 만든다.

이 공동주택의 난방·온수·냉방·조명·환기 등 5대 에너지소비량이 연간 약 33만kWh인데, 이론적으로는 그 2배가 넘는 에너지를 자체 생산할 수 있다는 얘기다. 그러나 단지 설계와 건설에 참여한 명지대 제로에너지건축센터 이응신(56) 교수는 “태양광 전기를 지열 히트펌프 가동 등에 쓰기 때문에 실제 전력생산량은 수요량에 근접하는 정도”라고 설명했다.

▲ 노원에너지제로주택의 월별 태양광 발전량 추이. 한겨울을 제외하면 연중 비교적 고른 발전량을 보인다. ⓒ 이응신

‘독일 패시브하우스 인증’ 6가지 기준 충족

태양광·지열로 에너지를 자체 생산할 수 있다는 장점과 함께 에너지제로하우스를 가치 있게 만드는 것은 빈틈없는 단열이다. 환경부와 서울시에 따르면 세계적으로 주택을 포함한 건물과 건축부문은 지구 최종 에너지소비량의 36%를 차지한다. 서울의 경우는 건물부문이 전체 에너지소비의 56%, 전력소비에선 83%나 차지하는 것으로 나타났다. 기후변화 대응을 위해서는 건물부문에서 에너지 낭비를 최소화하는 일이 시급함을 알 수 있다.

노원 에너지제로주택은 지난 9월 에너지절약 건축물 분야에서 세계적 권위를 가진 독일패시브하우스(PHI)연구소의 인증을 받았다. 독일 패시브하우스의 깐깐한 설계기준 6가지를 충족한 것이다. 건물 외벽 단열, 높은 수준의 공기차단(고기밀), 자연채광의 극대화, 여름 냉방을 위한 외부 블라인드, 발코니 등 시설물의 열기누출 차단, 3중유리 시스템창호 및 열회수형 환기장치 적용 등이 그 기준이다.

노원 에너지제로주택은 홍보관인 노원이지센터와 체험주택을 운영하면서 이 같은 주택단열시스템과 재생에너지의 원리를 널리 알리고 있다. 1박 2일 동안 최대 8명이 이용할 수 있는 체험주택은 1층에 주방, 거실, 화장실이 있고 2층에 침실, 화장실이 있는 구조다. 노원이지센터에서는 에너지제로주택의 설계노하우와 건축자재, 일반 아파트·주택과의 차이, 에너지절감 방법 등을 배울 수 있다.

▲ 노원이지하우스가 운영하는 체험주택. 지난해 11월부터 일반인 등을 대상으로 1박 2일 숙박체험 프로그램을 진행하고 있다. 외벽에 설치된 태양광 패널이 보인다. ⓒ 윤종훈

3중 유리와 외벽재 등 빈틈없는 단열

지난 10월 10일 노원이지센터를 찾은 <단비뉴스> 취재팀은 다양한 전시물을 통해 일반 주택과 에너지제로주택의 차이를 이해할 수 있었다. 우선 일반 건축물은 유리 창호의 틈과 모서리에 우레탄 폼을 쏘고 습기 방지를 위해 실리콘을 발라주지만 에너지제로주택은 독일산 기밀테이프로 안팎의 공기를 더욱 촘촘하게 차단한다. 열이 밖으로 빠져나가거나 틈새 바람이 집 안으로 들어오는 것, 실리콘이 떨어지거나 곰팡이가 생기는 문제를 걱정할 필요가 없다. 유리도 얇은 금속산화물을 코팅한 로이(Low-E) 3중 유리를 사용해 단열 성능을 크게 높였다.

벽면의 경우 일반 건축물은 공사 편의를 위해 콘크리트 외벽이 바깥쪽에 있고 단열재가 안에 있는 내단열로 지어진다. 여름에는 콘크리트 외벽이 데워져 냉방에너지 소비량이 많고 겨울에는 콘크리트가 차가워져 고온다습한 안쪽과의 차이로 결로(물방울), 곰팡이 등의 문제가 생길 수 있다. 패시브하우스는 콘크리트벽 바깥에 단열재를 입혀 이런 문제를 해결했다.

 

별도 냉난방장치 없이 여름 26, 겨울 20도 유지

단열효과를 극대화한 에너지제로주택은 가스히터, 에어컨 등 일반적 냉난방 장치 없이 여름 26도(℃), 겨울 20도를 유지하도록 설계됐다. 냉난방과 온수는 지하 160미터(m) 지점에 천공을 하고 지열히트펌프 130개를 설치해 공급한다. 땅 밑 깊은 곳은 계절과 관계없이 15도 정도의 온도가 유지되는데, 지상과의 온도 차를 이용해 여름엔 냉방을, 겨울엔 난방을 제공하는 원리다.

준공 후 1년간 노원이지하우스 에너지 현황을 모니터링한 이응신 교수는 지난 14일 <단비뉴스> 인터뷰에서 “아직까지 입주민들이 패시브하우스에서 에너지 절약을 하며 실내를 쾌적하게 만들 수 있는 행동에 익숙하지 않아 (에너지 절약이) 생각만큼은 안 됐다”고 털어놓았다. 그는 “그래도 타 건물에 비해 (에너지 사용량을) 절반 정도로 줄인 점에 만족하고 에너지 절약을 어떻게 하면 좋을지 고민하는 과정”이라고 말했다. 이 교수는 “실증단지에서 나오는 데이터를 보고 다음에는 더 완벽하게 제로에너지건물을 짓는 것이 목표”라고 덧붙였다.

노원이지센터를 운영하는 노원환경재단의 원영준(39) 팀장은 “우리나라의 기후환경과 문화 등을 고려해 한국형 패시브하우스를 만드는 것이 앞으로의 과제”라고 말했다. 지난여름의 폭염이나 겨울의 강추위처럼 기온변화가 급격할 때는 기존 패시브하우스 시설만으로 쾌적한 온도를 유지하기가 쉽지 않다. 또 공기난방을 하는 서구와 달리 온돌을 써온 우리나라에서는 바닥 난방에 대한 수요가 있다. 이런 부분이 향후 에너지제로주택 설계에 반영될 필요가 있다는 것이다.

입주민들의 반응은 긍정적이다. 김기정(30·여)씨는 “지난여름에 에어컨을 따로 설치하지 않고 중앙에서 공급되는 지열냉방과 선풍기 하나만 틀고 지냈다”고 말했다. 그는 “에너지를 절약하면서도 쾌적하게 살 수 있는 집이 에너지제로주택”이라며 “(에너지제로 공공임대주택은) 최저임금제도처럼 주거복지와 에너지복지를 위해 세상에 꼭 필요하다고 생각한다”고 덧붙였다.

2020년 공공, 2025년 민간건축물 에너지제로 의무화

정부는 기후변화에 대응하기 위해 앞으로 에너지제로건축을 의무화할 계획이다. 국토교통부는 우선 지난해 1월부터 ‘제로에너지 건축물 인증제’를 도입해 모범적인 건물에 각종 혜택을 주고 있다. 녹색건축물 조성지원법 제2조는 ‘건축물에 필요한 에너지 부하를 최소화하고, 신재생에너지를 활용해 에너지 소요량을 최소화하는 녹색건축물’을 ‘제로에너지빌딩’으로 규정하고 있다.

▲ 제로에너지 건축물 개념도. ⓒ 국토교통부

제로에너지건축물로 인증을 받으려면 ‘건축물 에너지효율등급 1++이상’ ‘건물에너지관리시스템(BEMS) 설치’ ‘에너지 자립률(에너지소비량 대비 신재생에너지 생산량) 20% 이상’을 충족해야 한다. 에너지 자립률에 따라 1~5등급을 부여하는데, 등급이 높으면 신재생에너지 설치 보조금 등 각종 정부지원을 우선적으로 받을 수 있다.

국토부는 인증제에 이어 오는 2020년부터 공공건축물에 대해, 2025년부터 민간건축물에 대해 제로에너지빌딩을 의무화하기로 했다. 한국에너지공단에 따르면 지난 11월 기준으로 제로에너지빌딩 인증을 받은 건축물은 노원이지하우스 외에 아산중앙도서관 등 총 34곳인데 대부분 가장 낮은 단계인 5등급이다.

편집 : 박선영 기자