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[모두의 무탄소마블 - ⓺] '전기요금 거의 안 내는 건물' 진짜 가능할까? 에너지를 스스로 만드는 집, 제로에너지 건물🏡

제로에너지 건물을 실현하기 위해서는 건물의 외피 단열 성능을 극대화하는 것이 가장 우선적인 과제입니다. 고성능 단열재와 스마트 차양 시스템을 활용하면 실내로 유입되는 태양열을 효과적으로 차단하여 냉난방 부하를 획기적으로 줄일 수 있습니다. 특히 최근에는 인공지능을 결합하여 외피와 설비 시스템을 통합 관리하는 지능형 운영 방식이 주목받고 있습니다. 기존 노후 건물의 성능을 개선하는 리트로핏(Retrofit) 기술 또한 중요한데, 현장 공사 시간을 단축하는 프리패브(Prefab)나 모듈러 기반의 외피 기술이 도입되면서 건물의 에너지 최적화가 더욱 가속화되고 있습니다. 건물 에너지 효율화의 핵심은 기존의 화석 연료 기반 냉난방 설비를 고효율 전기화 시스템으로 전환하는 데 있습니다. 대표적인 기술인 히트펌프는 냉동 사이클을 이용해 열을 전달함으로써 적은 에너지로 높은 열효율을 달성하며, 전 세계적으로 그 수요가 급증하고 있습니다. 이와 더불어 남는 전력을 열에너지로 변환해 저장하는 P2H(Power-to-Heat) 기술은 에너지 활용도를 극대화하는 혁신적인 해법으로 떠오르고 있습니다. 이러한 기술들은 버려지는 열원을 재활용하여 난방 에너지를 대폭 절감할 뿐만 아니라, 실내 공기 질까지 동시에 관리하는 융합 시스템으로 발전하고 있습니다. 단일 건물을 넘어 아파트 단지나 마을 전체를 하나의 전력망으로 묶는 에너지 공유 커뮤니티 네트워크가 조성되면, 잉여 에너지를 이웃과 공유하며 자원 운영을 효율화할 수 있습니다. 이미 실증 연구를 통해 에너지 자립률이 기대치를 훨씬 상회하는 놀라운 결과가 입증되기도 했습니다. 가상 세계에 현실을 투영하는 디지털 트윈 기술은 건물의 설계를 시뮬레이션하고 자율적인 운영 제어를 가능하게 하여 관리의 편의성을 높여줍니다. 이러한 스마트시티 플랫폼은 미래의 지속 가능한 에너지 생태계를 완성하는 토대가 될 것입니다.

국가녹색기술연구소모두의 무탄소 마블🗺️

지구환경과학
융합
공학·기술

[KICT LAB 시즌2] 이제 건축자재도 ‘제로’ 시대! - 제로에너지 건축자재

지구 전체 면적에서 도시가 차지하는 비중은 단 3%에 불과하지만, 놀랍게도 전 세계 온실가스 배출량의 70~80%가 이곳에서 발생합니다. 이러한 환경 문제를 해결하기 위해 유럽을 중심으로 에너지 소비량과 생산량을 합산하여 '제로'를 만드는 제로에너지 건축물이 핵심 대안으로 떠오르고 있습니다. 제로에너지 건축물은 신재생 에너지를 생산하는 액티브 기술도 중요하지만, 무엇보다 건축자재 자체의 성능을 높여 열 손실을 최소화하는 패시브 기술이 그 기초를 형성합니다. 특히 열의 이동인 열교 현상을 막고 공기의 흐름을 차단하는 기밀 성능을 확보하는 것은 탄소 배출을 줄이는 가장 직접적인 방법입니다. 하지만 국내의 경우 제로에너지 건축물을 활성화하는 과정에서 원천 기술의 부재라는 큰 장벽에 부딪혀 왔습니다. 핵심 건축 기술과 고성능 자재 대부분을 해외 수입에 의존하다 보니, 일반 건축물 대비 공사비가 약 160%까지 상승하는 등 경제성 확보에 어려움이 많았습니다. 또한 탄소 중심의 기존 산업 구조와 자재 간의 낮은 호환성은 통합 설계를 어렵게 만들어 자원의 효율성을 떨어뜨리는 요인이 되었습니다. 이러한 높은 비용과 기술적 한계는 국내 건설 시장에서 친환경 건축물이 대중화되는 속도를 늦추는 주요 원인으로 작용하며 국산화 기술의 필요성을 더욱 증명해 왔습니다. 한국건설기술연구원은 이러한 한계를 극복하고자 에너지 절감 기여도가 높은 창호 시스템을 100% 국산화하는 성과를 거두었습니다. 사계절이 뚜렷한 국내 기후 특성에 맞춰 겨울철 난방과 여름철 냉방 에너지를 동시에 절감할 수 있는 이중창과 커튼월 기술을 개발한 것입니다. 특히 초고층 빌딩에 쓰이는 커튼월은 다양한 유리 사양과 결합이 가능한 전용 브래킷을 적용해 열교 차단은 물론 공사 기간까지 대폭 단축했습니다. 세계 최고 수준의 성능을 유지하면서도 공유 프로파일 기술을 통해 가격을 기존의 절반 수준으로 낮춘 이 기술은 제로에너지 건축물의 경제적 문턱을 낮추는 획기적인 전환점이 될 것입니다. 창호와 더불어 단열 성능을 극대화한 진공 단열 신소재의 개발도 주목할 만합니다. 기존 단열재는 성능을 높이려면 두께가 두꺼워져 실내 면적이 줄어드는 단점이 있었으나, 새로 개발된 소재는 진공 기술을 활용해 100mm 이하의 얇은 두께로도 기존보다 약 10배 우수한 단열성을 제공합니다. 이는 열전도율을 극한으로 낮추어 전국 어느 지역에서도 법적 기준을 상회하는 에너지 효율을 낼 수 있게 합니다. 또한 강화된 건축법에 맞춰 불에 타지 않는 준불연 성능까지 확보함으로써, 에너지 효율화와 화재 안전이라는 두 가지 핵심 가치를 동시에 만족시키는 데 성공하며 현장 활용도를 높였습니다. 마지막으로 개발된 초단열 방화문은 화재 시 연기와 불꽃을 최대 90분까지 차단할 수 있는 강력한 내화 성능과 단열 효과를 동시에 갖추었습니다. 문 내부에 들어가는 접착제와 가스킷 등 미세한 부품까지 새롭게 설계하여 열 손실을 방지하면서도 무게는 가볍고 두께는 얇게 만들어 시공의 편의성까지 극대화했습니다. 정부가 2025년부터 50가구 이상 아파트의 제로에너지 건축물 인증 의무화를 예고함에 따라 이러한 혁신 자재들의 역할은 더욱 중요해질 전망입니다. 2050 탄소중립 로드맵을 향한 국산 기술의 약진은 우리 삶의 터전을 더욱 친환경적이고 안전한 미래로 안내할 것입니다.

한국건설기술연구원KICTLAB

지구환경과학
공학·기술

승승장비 - 한국생산기술연구원 장비 [에너지설비성능인증 공인실험실]

한국생산기술연구원 청정기술연구소에서 운영하는 시험용 챔버는 공기열 히트펌프와 복합열원 히트펌프를 비롯한 다양한 공조 기기의 성능을 정밀하게 측정하는 핵심 설비입니다. 이 거대한 챔버 내부는 실제 주거 공간과 유사한 환경을 구현하며, 냉동기, 히터, 가습기 등의 부속 설비를 통해 온습도를 자유롭게 조절할 수 있습니다. 이를 통해 실내외 환경 변화에 따른 기기의 냉난방 효율을 체계적으로 분석하며, 기업들이 개발한 각종 공조 시스템이 실제 환경에서 어느 정도의 성능을 발휘하는지 엄격하게 검증하는 중요한 역할을 수행하고 있습니다. 히트펌프 시험 과정은 기업이 개발한 제품을 챔버에 입고시킨 뒤, 실제 가동 환경을 가정하여 생산되는 냉온수의 열량과 효율을 측정하는 방식으로 진행됩니다. 특히 최근 신재생에너지로 각광받는 지열 히트펌프의 경우, 지중 환경을 가정한 냉온수를 공급하며 기기의 열량을 정밀하게 산출합니다. 공기열 히트펌프 역시 공기 중에서 열을 회수하여 온수를 생산하는 과정의 효율성을 측정하며, 이 결과는 공식적인 성적서로 발급됩니다. 이러한 데이터는 기업이 국가 지원 사업에 신청하거나 소비자가 합리적으로 제품을 선택할 때 신뢰할 수 있는 객관적인 근거 자료로 널리 활용됩니다. 이 설비의 독보적인 강점은 거대한 규모와 특화된 시험 능력에 있습니다. 챔버의 내부 공간이 매우 넉넉하여 대형 냉동탑차의 본체가 직접 들어가 단열 성능을 시험하는 것도 가능합니다. 또한 공기열과 지열을 혼합하여 사용하는 차세대 복합열원 에너지 기기들을 정밀하게 검증할 수 있는 인프라를 갖추고 있습니다. 현재 수많은 기업이 제품의 기술적 완성도를 높이거나 시장 진출을 위한 공식적인 성적서를 확보하기 위해 이곳에 시험을 의뢰하고 있습니다. 부피가 큰 설비부터 다양한 열원을 활용하는 첨단 기기까지 폭폭넓게 수용 가능한 이 공간은 에너지 산업의 발전을 이끄는 핵심적인 장소가 되고 있습니다.

한국생산기술연구원

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