석윤진 설비공학회 회원(에너지엑스)은 11월24일 설비공학회 동계학술대회에서 ‘국내 상업용 제로에너지건축물(ZEB) 1등급 인증사례에 대한 ZEB적용기술 및 자립률 분석’을 주제로 발표했다. 

기후위기가 심화되는 가운데 2030년 온실가스 감축목표(NDC) 상향과 함께 주요국의 탄소중립 목표선언이 이어지면서 전체 CO₂ 배출량의 약 37%를 차지하는 건물부문에 대한 감축 노력이 지속적으로 확산되고 있다. 건물부문 탄소중립을 실현하기 위해 세계 주요국은 자국 상황을 고려한 ZEB를 정의하며 단계별 목표를 수립해 의무화를 추진하고 있다. 

이 기준은 2050년까지 점진적으로 강화될 것이며 국내에서도 2024년부터 민간건축물을 대상으로 의무화 범위를 확대함으로써 향후 모든 신축건물에 대한 제로에너지화를 실현하기 위한 목표를 달성하기 위한 제도와 정책을 적극적으로 추진하고 있다. 

이번 발표의 분석 대상 건물은 경기 고양에 위치하고 있는 지하 2층 지상 5층 규모의 상업용 건물이다. 대상 건물의 주요 패시브 에너지절감 기술은 42mm 로이삼중유리, PF보드 단열재 및 기밀성능 1등급의 창과 문의 적용이다. 특히 건축물의 에너지절약설계기준 지역별 건축물 부위별 열관류율의 중부 1지역의 법적 열관류율대비 20~50% 강화된 단열기준을 적용함으로써 건축물의 에너지요구량을 절감했다. 

대상 건물의 에너지소요량을 최소화하기 위해 냉난방 열원은 EHP(전기히트펌프), 급탕 열원은 전기온수기로 모두 에너지소비효율 1등급 제품을 적용했다. 또한 고효율 에너지기자재 인증 LED 조명기기 및 각 실별 전열교환기를 적용해 건축물의 에너지소요량을 최소화했다. 

특히 ZEB 1등급을 획득하기 위해 옥상부분에 PV(태양광)를 설치해 부족한 자립률 확보를 위해 건물 외장재 역할을 함으로써 추가 설비공간이 불필요한 BIPV(건물일체형 태양광발전)를 건물 전면에 적용함으로써 대상 건물과 같이 도심 속 건물이 밀집된 지형의 한계를 극복했다. 

대상 건물은 단열, 기밀성능 향상 등의 패시브 기술 적용으로 단위면적당 에너지요구량을 최소화하며 고효율 설비와 PV 및 BIPV 등과 같은 액티브 및 신재생 기술 적용을 통해 단위면적당 1차에너지소요량을 최소화함으로써 건축물에너지효율등급 1+++등급을 획득했다. 또한 121.7%의 에너지자립률과 함께 건물에너지관리시스템(BEMS)를 설치해 ZEB 1등급을 취득했다. 

이 연구에서는 ZEB 의무화 확대 및 ZEB인증 고등급화에 따라 ZEB인증 1등급을 취득한 국내 상업용 건축물을 소개하며 대상 건물에 적용된 제로에너지 적용기술과 자립률을 분석했다. 

법적 열관류율대비 20~50% 강화된 단열기준이 적용된 패시브 기술과 고효율 에너지설비 및 PV‧BIPV 등과 같은 액티브 및 신재생에너지 기술을 적용한 대상 건물의 단위면적당 1차에너지소요량을 동일한 용도의 최고 등급 사례건물과 비교‧분석한 결과대비 188.1kWh/m²‧년 낮은 것으로 나타났다. 

또한 대상 건물의 에너지자립률은 동일 용도의 최고 등급 사례건물대비 45.7% 높은 것으로 분석됐으며 이를 인증시스템 등급으로 환산할 경우 건축물에너지효율등급은 3등급 ZEB등급은 2등급에 상향하는 기준에 해당하는 것으로 분석됐다.

이번 연구는 국내 에너지자립률 121.7%를 획득한 국내 상업용 ZEB의 에너지절감기술을 분석함으로써 향후 ZEB인증 기준의 고등급화로 인한 신재생에너지 설치 한계를 극복하고 자립률을 확보할 수 있는 방안을 제시했다. 이와 함께 연구대상 건물 사례를 통해 ZEB를 넘어 플러스에너지건축물(PEB)로의 발전 가능성도 확인했다.   

석윤진 회원은 “이번 발표를 통해 ZEB 1등급 인증 사례 중 자립률 120%를 달성한 국내 상업용 건물을 대상으로 ZEB 적용기술과 자립률을 분석해 ZEB 활성화를 촉진하기 위한 주요사업 사례로 활용코자 했다”고 설명했다.