환경기획
신재생에너지로 관리비 줄이는 그린 디자인 주택과 아파트
신재생에너지시대의 도래로 점점 고갈되어 가는 석유, 가스, 석탄 등을 대신해 재생이 가능한 자연에너지가 우리가 사는 집에 적용되고 있다. 태양, 바람, 지열 등의 에너지를 주거지에 활용한 주택을 신재생에너지주택이라 불린다.
최근 주택과 아파트는 신재생에너지 활용이 트렌드다. 주거비용이 갈수록 높아지는 가운데 지열, 태양광과 태양열, 풍력, 연료전지, 수력 등 신재생에너지를 통해 관리비 절감을 나서는 그린 디자인 주택과 아파트들이 눈에 띈다. 아파트의 경우 신재생에너지로 만들어낸 전력을 관리사무소, 주차자 등 공공시설에 공급해 운영비를 아끼는 것이다.
먼 미래가 아닌, 지금 당장 실현할 수 있는 신재생에너지의 주거지 적용형태는 다양하다. 효율적인 에너지시스템으로 에너지도 절감하면서 지구환경까지 지킬 수 있는 신재생에너지주택에 대해서 살펴본다.
지열 주택(아파트)
지구 내부의 열에너지를 흡수하여 가정의 난방과 냉방에 이용하는 주택의 형태로, 지열 주택의 특징은 성능과 효율이 높고 지열을 이용하여 열원이 안정적이다. 신재생에너지원으로 화석연료 사용이 전혀 없으며 저렴한 운전비용으로 경제적이다. 폭발이나 화재의 위험이 없고 사계절 모두 냉난방 및 온수를 마음대로 쓸 수 있다. 냉방에너지는 일반 에어컨 대비 약 44%, 난방에너지는 약 80%의 에너지 절감 효과가 있다. 안정적인 운전으로 장비수명은 약 25년, 지하 열교환기 수명은 50년 이상이다. 열교환기가 지중에 삽입되어 건물 외관을 해치지 않으며 보일러 및 연료탱크가 불필요하여 설비기기의 설치 최소화가 가능하다. 대기오염물질 배출 절감과 화석연료 사용 절감효과로 인해 이산화탄소 배출량을 감소시키며 교토의정서 비준에 유효하다.
한국에서 건설중인 0아파트의 경우 지열 시스템을 통해 연간 시간당 27만5629㎾의 전력을 생산할 계획이다. 여기서 발생된 이를 이용하면 최대 2500만원 가량의 운영비 절감이 가능하다. 지하 20-30ｍ내 형성되는 15℃의 공기를 순환펌프를 통해 끌어 올리는 것이다. 여름에는 이 공기를 냉방사용하고, 겨울에는 조금 데워서 난방으로 아파트를 사용하는 것이다.
태양광 주택(아파트)
태양광은 태양열과 다른 형태이다. 태양전지 모듈을 지붕이나, 창호, 옥상 등에 설치하고 태양광 발전시스템을 통해 발생하는 전기를 직접 이용하는 주택이다. 태양광 주택의 특징은 발전량이 가정 내에서의 소비량보다 많은 경우 자동으로 남은 전력을 전력회사로 보내고 계량기가 거꾸로 돌아가게 된다. 모듈이 그림자의 영향을 받지 않는 정남향으로 설치되었을 경우 가장 효율이 좋다. 주택용 전력은 누진제이므로 전력사용량이 많은 가정일수록 에너지절약 효과가 크다.
한국 0아파트의 경우 아파트 정면과 벽면 옥상에 태양광 모듈을 설치했다. 관리사무소, 노인정 등 부대시설들을 완전히 독립시키기 위한 것이다. 이를 통해 약 550kw의 전기가 생산 가능하며, 운영비는 1가구당 편차가 있다.
태양열 주택
태양으로부터 오는 복사광선을 열에너지로 변환하여 냉난방 및 급탕 등에 활용하는 주택이다. 태양열 주택의 종류와 특징을 보면 첫째로 ‘강제순환식’이다. 집열기를 지붕이나 옥상 등에 설치하고 이를 통해 얻은 열량을 이용하여 온수를 우선 사용하며 보조적으로 난방에도 이용한다. 둘째로 ‘자연순환식’이다. 태양열 집열기를 이용하여 태양복사에너지를 열에너지로 변환하여 축열장치에 저장하였다가 사용한다.
태양열설비의 집열량은 집열판이 정남향으로 설치되었을 경우 효율이 가장 좋으며, 건축물의 구조 및 단열조건, 지역별 일사조건, 사용부하량, 환기 횟수 등의 조건에 따라 차이가 발생한다.
소형풍력 주택
소형풍력 주택은 바람의 운동에너지를 풍차의 회전에너지로 변환시켜 발전기를 돌려 전기를 생산·이용하는 주택이다. 소형풍력 주택의 특징은 바람의 운동에너지를 이용하므로 오염물질 배출의 우려가 없는 청정에너지를 사용한다. 초기 투자비용을 통해 풍력 발전시스템을 설치하면 연료비가 들지 않는다. 오랜 연구개발을 통해 검증되어 안정적인 발전 기술을 사용하며, 풍력 발전시스템은 관광자원으로도 활용 가능하다.
연료전지 주택
연료용 가스에 포함된 수소와 공기 중의 산소를 사용하여 전기화학 반응으로 전기와 열을 생산하여 급탕 및 난방 등에 이용하는 주택이다. 연료전지 주택의 특징으로는 발전효율이 30-40%, 열병합발전 시 80%이상 가능이다. 도시가스와 LPG, 바이오가스 등 다양한 연료사용이 가능하며, 발생되는 열을 활용하여 난방 및 온수에 사용 가능하다. 종래의 발전소에서 송전받는 방식에 비해 친환경적이며 에너지효율이 높다. 가정용 이외에 노트북, 자동차, 대규모 발전 등 다양한 분야에 적용 가능하며, 날씨와 계절에 상관없이 전기와 열을 생산하는 것이 가능하다. 전기 사용량이 많은 주택일수록 절감효과가 크다.
수력아파트
아파트내 수력발전기가 설치돼 있는 곳도 나온다. 아파트 단지내에 들어오는 상수도 공급관에 소형 터빈발전기를 설치해 전기를 만들어내는 방법이다. 즉, 통상 3~5Kgf/㎠(가로 1㎝, 세로1㎝ 단위 면적당 3-5㎏의 무게를 올려놓을 때 받는 힘)의 압력으로 들어오는 상수도가 단지 내 지하 물탱크에 쏟아 부어지는 것에 착안한 방법이다. 이외에도 각 세대에서 버리는 생활하수가 지나가는 배수관에도 확대하는 것이다.
에듀라이프 편집부