안녕하십니까 강원권 학생기자단 송지인 입니다.

제가 조사해본 그린리모델링 요소는 신재생에너지와 그중에 BIPV시스템입니다.

산업혁명 이후 화석에너지 사용의 급격한 증가로 인해 대기오염과 지구온난화 같은 심각한 환경오염을 일으켰다. 전 세계 국가들은 환경문제를 해결하기 위한 목적으로, 1992년 기후변화협약과 더불어 교토의정서 등의 다양한 환경 관련 규제를 시행하고 있으며 이러한 규제가 점차 강화되어 신재생에너지의 보급이 더욱 확대되어 가고 있다.

우리나라 정부도 한국판 뉴딜 10대 과제를 실시하여 전 세계 온실가스 감축에 힘을 보탰다. 한국판 뉴딜 10대 과제중 중요한 요소인 그린리모델링은 노후된 건축물의 단열, 설비 등의 성능을 개선하여 에너지 효율을 향상시킴으로써 냉난방 비용 절감과 함께 온실가스 배출을 줄이면서 쾌적하고 건강한 주거환경을 조성하는 리모델링이다.

그린리모델링에 있어서 신재생에너지 활용은 매우 중요한데 신재생에너지는 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하는 신에너지와 재생할 수 있는 에너지를 변환시켜 이용하는 재생에너지로 나누어 구분하고 있다.

건축에 활용할 수 있는 에너지는 태양광, 태양열, 지열, 풍력, 연료전지가 있다. 이 다섯가지의 특징을 살펴보면

태양광에너지의 특징은 햇빛을 받으면 광전효과에 의해 전기를 발생하는 태양전지를 이용한 발전방식으로 긴 수명과 에너지원이 청정하고 유지보수가 용이하다,

태양열에너지의 특징은 태양광선의 파동성질을 이용하는 태양에너지 광열학적 이용분야로 태양열의 흡수·저장·열변환 등을 통하여 건물의 냉난방 및 급탕 등에 활용하는 기술로 태양열 에너지의 구분은 열매체의 구동장치 유무에 따라서 자연형(passive) 시스템과 설비형(active) 시스템으로 구분된다.

지열 시스템의 특징은 지구 내부가 가지고 있는 열로서 크게는 지구가 생성될 당시 축적된 원시에너지와 지구 내부의 방사성 동위원소의 붕괴에 의해 지속적으로 발생하는 열로 이루어진다. 최근에는 기술의 발전으로 지하 4km이상 시추하는 지상에서는 물을 강제로 주입하여 150°C 이상의 지열수를 개발하여 대규모 아파트에 지열수를 공급하여 난방활동에 사용된다.[1]

풍력에너지의 특징은 바람의 운동에너지를 공기역학적인 힘을 일으키는 날개에 의해 회전에너지를 변환시키고 이 에너지를 발전기를 이용하여 전기로 변환시키는 에너지로 전력계통이나 수요자에게 공급하는 방법으로 발전단가는 대규모 풍력발전소의 개발과 신기술 도입으로 낮아지고 있다.[5]

연료전지의 특징은 수소와 산소가 반응해 물이 되는 과정 중 열과 전기를 생산하는 신에너지 설비다. CHP(열병합발전소), PLB(피크로드보일러)와 달리 연료의 연소과정이 없이 에너지를 생산할 수 있는 ′현존하는 가장 청정한 열원 설비이다.

이 중에 제가 조사한 BIPV는 태양광에너지의 일종으로 BIPV는 기존 PV기술을 건축물에 접목하기 위해 모듈 자체가 건물 외장재로서 기존건물의 마감재를 대체하면서도 전기를 발전하는 다기능 복합시스템으로[2] 우리나라같이 국토 면적이 넓지 않고 산지가 많은 우리나라는 도심지역으로 밀집되어있는 지리적 특성을 갖고 있는데 이러한 이유로 한정된 설치 면적과 고층 건물이 많은 국내 여건을 고려하면[3] BIPV는 제로 에너지 건물을 짓기 위해서는 불가피한 설비 요소가 되었다.

BIPV와 PV기술의 가장 큰 차이점은 BIPV시스템은 건물의 일부로 통합되어 있어 건축 자재의 역할도 함께 수행하고. PV시스템은 독립적인 태양 전지판 모듈로 구성되며, 건물과 별도로 설치되어 태양광 발전 시스템만의 용도로 사용되고 PV시스템은 설치시 건물외의 공간이 필요하다는 단점이 있다.

그리고 BIPV의 건물적용 유형이 4가지 정도 있는데

첫 번째 지붕 적용방식으로 장점으로는 독립적인 태양과 모듈을 설치할 수 있고, 일사량 확보에 유리한 경사면 이용이 가능하다는 장점이 있다.

두 번째 자연 채광형 적용방식이 있다. 장점으로는 천장인 아트리움 상부에 PV모듈 적용이 가능하다는 장점이 있다.

세 번째로는 입면 적용방식이다. 장점으로는 기존 마감재를 대신해서 사용 가능하고, PV모듈 설치장소가 따로 필요하지 않고 공사의 효율성과 비용 절감 효과 증진이 있다.

네 번째로는 차양 적용방식이 있다. 장점으로는 전기 생산과 빛 조절 기능 및 디자인적 역할을 담당하고 남측 경사면이 일사량 수집에 유리하며, PV모듈의 경사를 태양고도에 따라 변동이 가능하다는 장점이 있다[4].

BIPV의 단점으로는 일단 화재에 대한 신뢰성이 확보되지 않았다. 2021년 3월 국토부는 건축물 화재 안전성을 목적으로 건축물 마감 재료 성능 시험 방법 개선을 추진하였는데 BIPV가 성능 시험에 포함이 된다면 태양광 모듈과 적용된 프레임 모두 강화된 내화성능을 갖추어야 한다. 건물 측면의 외피에 적용된 발전장치는 전기적으로 안전 및 사고가 우려가 그대로 노출된 채로 건물에 적용되고 있어 BIPV 외피에 화재가 발생 시 큰 피해가 우려된다[3].

BIPV 적용 건물 중 하나인 SK eco lab 건물은 BIPV를 연구동 남측 입면 일부에 유니트 커튼월 시스템과 통합 설치하여 총 120㎡면적에 10.884kW를 설치하여 일부 에너지를 자체 생산한다.

지구 환경 문제에 있어서 더 이상 친환경 설비를 미룰 수 없다. 에너지 소비 부분에 있어 큰 비중을 차지하는 건물 부분에서도 BIPV를 적극적으로 도입하여 에너지 절약과 효율 향상에 노력을 기울여야 한다.

참고문헌

1. Lee, Tae-Jong. "우리나라 심부 지열에너지 개발 및 활용 현황." Korea Journal of Geothermal Energy 4.2 (2008): 38-45.

2. 이응직, 이충식. (2008). BIPV 시스템에서의 모듈 종류에 따른 건축적 특성 연구 . 한국태양에너지학회 춘계학술발표회 논문집, (), 196-202..,

3. 김진희(Kim Jin-Hee). "제로에너지건물을 위한 건물일체형태양광발전(BIPV)." 建築 66.5 (2022): 30-31,

4. 권오은, 김하련, 강기환, 유권종, 김경수, 김정수. (2010). 시뮬레이션을 통한 BIPV 시스템 발전성능 비교 분석 . 한국태양에너지학회 추계학술발표회 논문집, (), 9-14.

5. 김광호, & 최항철. (2001). [집중기획: 자연에너지] 풍력에너지의 이용. 설비저널, 30(1), 25-31.

사진 출처: 한화큐셀 q 메거진