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제로에너지빌딩의 도입배경과 전망 가. 제로에너지빌딩의 개념

문서에서 2009년 겨울호 (페이지 95-98)

이러한 관점에서 최근 논의되고 있는 것이 외부 에

[그림 3] 건축 시기에 따른 연간 난방비용 비교(100㎡ 기준)

자료: Saint-Gobain, 유가 $90/Barrel 기준

너지에 의존하지 않는‘제로에너지빌딩’이다. [그림 4]

와 같이 제로에너지빌딩은 에너지효율성을 극대화하고 건물 자체에 신재생에너지 설비를 갖춤으로써 외부로 부터 추가적인 에너지공급 없이 생활을 영위할 수 있는 공간이다. 제로에너지빌딩이 되기 위해서는 크게 3가 지 조건이 필요하다.

첫째는 고효율 저에너지 소비의 실현이다. 단열, 자 연 채광, 바닥 난방, 고효율 전자기기 사용 등을 통해 일상 생활에 필요한 난방, 조명 등의 에너지소비를 최 소화하는 것이 가장 기본적인 조건이다.

두 번째는 건물에 자체적인 에너지 생산설비를 갖추 어야 한다. 태양광, 풍력 등 자체적인 신재생에너지 생 산설비를 갖추고 생활에 필요한 에너지를 자체적으로 생산하는 것이 필요하다. 에너지절감이 제로에너지빌 딩의 실현을 위한 필요 조건이라면 신재생에너지에 의 한 에너지생산은 충분 조건이라 할 것이다.

세 번째는 전력망과의 연계다. 제로에너지빌딩이라 면 자체 에너지설비를 갖추기 때문에 전력망과의 연계 는 필요하지 않다고 생각할 수 있다. 그러나 태양광, 풍

력 등 신재생에너지는 계절이나 시간, 바람 등 외부 환 경에 의해 에너지를 생산할 수 있는 양에 큰 편차가 존 재한다. 바람이 잘 불거나 햇빛이 강할 때는 필요 이상 의 에너지를 제공하다가 막상 바람이 멈추거나 밤이 되 면 에너지를 생산할 수 없게 된다. 따라서 기존 전력망 과의 연계를 통해 에너지를 주고 받는 과정이 필요하 다. 즉 자체적으로 생산되는 양이 충분할 때는 이를 외 부에 공급하고, 부족한 시기에는 외부로부터 에너지를 받으면서 연간 기준으로 제로(Net Zero)를 달성하는 과정이 필요하다. 물론 자체 생산되는 에너지를 저장해 서 사용하는 것도 가능하며, 이 경우 전력망과의 연계 는 필요 없을 수 있다. 그러나 현재의 에너지 저장 기술 을 고려하면 전력망을 통해 에너지를 주고 받는 것에 비해 원가가 더 높기 때문에 전력망과의 연계를 우선적 으로 고려하게 된다.

나. 제로에너지빌딩과 스마트 그리드의 관계 최근 화두가 되고 있는 스마트 그리드도 제로에너지

[그림 4] 제로에너지빌딩 달성을 위한 조건

빌딩의 실현을 앞당기기 위해 중요한 요소 중 하나다.

전력은 시간대별로 원가에 큰 차이가 존재한다. 우리나 라의 경우 전력생산에 있어 기저부하(base load)를 위 해서는 원자력과 같이 상대적으로 원가가 낮은 에너지 원을 사용하지만, 피크 타임의 첨두부하(peak load)를 위해서는 가스, 석유 등 고가의 에너지원을 사용하기 때문이다. 그러나 현재 전력의 가격 구조는 이러한 원 가 차이를 소비자가에 반영하지 않고 평균 원가를 기준 으로 가격을 산정한다.

그러나 스마트 그리드를 통해 실시간 원가가 소비자 가격에 반영되면 전력소비 패턴에 큰 변화가 발생할 것 이다. 그 동안 경제성 부족으로 채택되지 못했던 신재 생에너지의 경제성에 대한 인식을 변화시킬 수 있다.

예를 들어 태양광의 경우 평균 전력원가 대비 상대적으 로 높은 비용을 지불해야 하기 때문에 채택하기 어렵지 만, 가장 수요가 많은 낮 시간대의 전력 원가가 가격에 반영되면 원가차이는 크게 줄어들게 된다. 앞으로 태양 광의 보급이 확대되어 전체적인 투자 비용이 감소하게 되면, 기존 전력에 대비해서도 최소한 낮 시간대에는 경제성을 확보할 수 있게 되는 날이 머지않았다.

다. 제로에너지빌딩의 실현 전망

1) 기술 발전으로 제로에너지빌딩 실현 가시화

아직 제로에너지빌딩은 생소한 개념이다. 저에너지 빌딩이나 그린빌딩과 같이 건물의 에너지효율을 높이 고 환경영향을 줄이는 데 관심의 초점이 모여 있다. 그 러나 최근 에너지효율을 높이는 기술 못지 않게 신재생 에너지 관련 기술이 발전하면서 가장 이상적인 건물 형 태인 제로에너지빌딩이 상상이 아닌 현실로 다가오게

되었다. 신재생에너지 관련 기술이 발전하고 정부지원 이 확대되면서 건물에 신재생에너지를 접목시키는 데 관심이 높아지고, 중앙집중형 전원에서 벗어나 분산 전 원을 활용하는 것에 대한 장점이 부각되면서 단순히 건 물의 에너지효율을 높이는 것을 넘어 외부로부터 에너 지공급 없이 자체적으로 에너지를 생산하고 소비하는 제로에너지빌딩이 부각하게 된 것이다.

특히 태양광의 경우 지금까지는 주로 건물의 지붕 을 활용하는 것으로 제한되어 있었으나, 최근에는 건 물 일 체 형 태 양 광 발 전 (Building Integrated Photovoltaic, BIPV) 시스템과 같이 건물 전체 외벽 에 전지판을 설치하여 전기를 생산하는 수준으로 발 전하면서 태양광을 도입하는 방법이 다양해지고 있 다. 또한 각국 정부가 신재생에너지의 보급을 촉진하 기 위해 다양한 세제 혜택과 의무할당제를 실시하는 영향도 크다. 태양광 발전설비를 구입하는 기업과 개 인에 대해 세금을 환급해 주는 ITC(Investment Tax Credit) 제도나 친환경적인 전기 발전량에 대해 세금 을 환급해주는 PTC(Production Tax Credit)제도, 전력회사가 친환경 전기를 일정 비율 이상 사용하도 록 의무화한 RPS(Renewable Portfolio Standard) 제도 등은 신재생에너지의 보급을 앞 당기는 수단으 로 작용하고 있다.

또한 중앙집중형 발전설비에 의존하는 것에서 벗어 나 소비처가 있는 곳에 발전기를 설치, 운영하는 분산 전원에 대한 관심이 높아진 것도 제로에너지빌딩 발전 에 큰 영향을 미치고 있다. 신재생에너지와 같은 분산 전원의 경우 중앙집중형 발전 대비 초기 설치비용과 유 지·보수비가 높아지는 단점이 있으나 에너지효율 증 대, 전력 관련 인프라 구축비용 감소 및 에너지안보 측 면에서 장점을 가지고 있기 때문이다.

2) 제로에너지빌딩 실현을 위한 분산 전원의 장점

분산 전원에 대한 정의는 명확하지 않다. 2007년 에 너지경제연구원에서 발간한 보고서에 따르면‘설비용 량 20MW 이하의 공급설비를 갖추고 배전망 154kV 이하에 접속하는 자원’으로 정의하고 있다. 그러나 최 근 태양광, 풍력 등 신재생에너지에 대한 관심이 커지 면서 분산 전원과 신재생에너지를 동일시하는 측면이 있다. 그러나 우리나라의 경우를 보면 대관령과 같이 전력 소비처와는 멀리 떨어져 있으나 바람이 풍부한 지 역에 풍력발전소를 짓는 경우가 많다. 이 경우 본고에 서 다루는 분산 전원의 취지와는 맞지 않는다. 따라서 본고에서는 분산 전원을 신재생에너지로 구성된 소용 량 발전설비를 기반으로 소비처와 인접한 곳에서 전력 을 생산하는 경우에 한정하고자 한다. 이 경우 원자력 이나 화석연료로 전기를 발생시키는 중앙집중형 전원 대비 분산 전원의 장점은 다음과 같다.

먼저 분산형 전원은 송·배전 및 변전과정에서의 손 실을 최소화할 수 있다. 국내에서 흔히 볼 수 있는 중앙 집중형 발전소는 소음, 환경오염, 대지 확보 등의 문제 로 실제 전기를 소비하는 수요처와는 멀리 떨어져 있는 것이 일반적이다. 특히 원자력발전소의 경우 비상 시 여러 가지 피해 발생에 대한 우려로 수요처와 멀리 떨 어져 지어진다. 이 때문에 일반 가정이나 빌딩까지 전 기를 보내기 위해서는 송·배전 설비와 전압을 변화시 키거나 교류를 직류로 바꾸기 위한 변전설비가 필수다.

먼 거리를 이동하거나 변전하는 과정에서 불가피하게 에너지 손실이 발생한다. 이에 반해 분산형 전원은 수 요처와 인접해 있어 송·배전 및 변전과정에서의 손실 을 최소화할 수 있다.

또한 분산 전원이 확대되면 전력 관련 인프라 구축

비용을 크게 줄일 수 있다. 우리나라와 같이 전력에 대 한 수요가 지속적으로 증가하는 경우 안정적인 전력공 급을 위해서는 첨두부하(peak load)를 충족하기에 충 분한 발전용량을 확보하고 이를 원활하게 공급할 수 있 는 전력망을 구축하는 것이 불가피하다. 이 때문에 매 년 막대한 비용을 발전소 및 전력망 건설에 투자하고 있으며, 기존 설비의 유지, 보수에도 적지 않은 비용이 소요된다. 이에 반해 분산 전원의 보급이 확대되면 대 형발전소를 신규로 건설할 필요성이 줄어들고, 장거리 송전을 위한 전력망 투자도 줄일 수 있다.

추가적으로 분산 전원은 에너지안보 측면에서도 큰 장점을 가진다. 전쟁이 발발하거나 테러로 인해 대형 발전소가 공격받게 되면 그 피해는 엄청나다. 대형 발 전소의 경우 한 도시 전체의 전력 공급을 담당하는 경 우도 있는데, 그 발전소가 피해를 입는다면 도시 전체 가 마비될 수도 있다. 이에 반해 분산 전원은 사고 발생 시에도 피해 지역이 제한되어 피해를 최소화하고 조기 수습이 가능해진다.

4. 제로에너지빌딩 실현을 위한 주요국의 도입

문서에서 2009년 겨울호 (페이지 95-98)