[Reduce] Passive House : 3L House

RTN 2007년 12월  김한석의 그곳에 가고싶다 7회 ; 소개화면 ; 다시보기 유료

신개념 주택 그곳이 궁금하다 경기도 용인시 양지면 제일리 278-1 3리터하우스

 

[ 관련기사  최초소개 ~ 최근까지 ]

 

한국바스프·대림산업·퓨어셀파워 3사 컨소시엄 시범보급사업 채택
㎡당 연간 3ℓ의 연료만으로 최적 온도 유지 가능한 친환경·에너지절약형 주택

[EBN산업정보 최정엽 기자. 2005년 기사]

 

평방미터(㎡)당 연간 3리터(ℓ)의 연료만으로 최적의 온도를 유지할 수 있는 친환경 에너지절약주택 건설 사업이 정부와 민간 외국기업 및 국내 대기업, 벤처기업 합작으로 추진된다.

한국바스프는 11일 대림산업과 ㈜퓨어셀파워 등으로 구성된 '3리터 하우스 컨소시엄'이 산업자원부와 에너지관리공단 부설 신·재생에너지센터에서 공모한 신·재생에너지 시범 보급사업의 프로젝트로 채택됐다고 밝혔다.

이번 프로젝트 선정으로 컨소시엄 3사는 총 사업비의 80%인 4억8천800만원을 지원 받게된다.

3리터 하우스는 독일계 화학사인 바스프사가 유럽에 선보인 주택모델로 에너지 절감 건축기법과 단열재, 연료전지 등 특수 자재 사용을 통해 기존 주택의 7분의 1 수준의 에너지 사용으로 최적 온도를 유지할 수 있게 설계된 것이 특징이다.

이번 협약에 따라 다음달 초 대림산업 용인연수원내 부지에 건평38평, 2층 규모의 주거용 3ℓ 주택이 착공돼 12월 중순경 공사가 완료될 계획이다.

한국바스프는 이번 프로젝트 진행을 위해 고효율 단열재인 네오폴과 열손실방지 자재를 공급하며 퓨얼셀파워는 자체개발한 핵심부품을 내장한 국내 신기술 연료전지 시스템을 제공한다.

또 대림산업은 건물 에너지절약에 대한 축적된 경험과 기술을 활용해 한국 실정에 맞는 실제 주택을 시공하게 된다.

신·재생에너지센터 이성호 소장은 "3리터 하우스가 고유가 시대에 효율적인 에너지 절약은 물론 친환경적인 주거문화를 창출할 수 있을 것"이라면서 "최근 고유가 상황 극복과 기후변화협약에 능동적으로 대처하기 위한 유일한 대안인 신재생에너지 보급확대와 연료전지 상용화 촉진이 기대된다"고 말했다.

한편, 이번에 고효율 단열재인 네오폴 등 열손실방지 자재를 공급을 맡게 될 한국바스프㈜(BASF Company Ltd.)는 세계적 화학기업인 독일 BASF의 100% 투자로 설립된 국내 법인으로 서울 사무소와 울산, 여수, 군산, 안산 등에 생산시설 6개를 운영하고 있으며 지난해 말 기준 약 2조원의 매출을 올렸다.

이와 함께 자체개발 핵심부품을 내장한 국내산 신기술 연료전지 시스템을 제공할 ㈜퓨얼셀파워(Fuel Cell Power Ltd.)는 지난 2001년 3월 한국전력과 한솔그룹, 한국기술투자 등이 출자하고 맥킨지사 컨설턴트 출신 신미남 대표이사와 삼성, LG, 포스코 등 대기업 출신 연구원이 핵심 멤버로 설립됐으며 지난해 연료전지 핵심부품인 스택(Stack)을 국내 처음으로 독자 개발에 성공한 바 있다.

 

 

1년 난방비로 7년을 산다!

미래형 고효율 주택

3리터 하우스

독일에서 개발된 고효율 주택, 3리터 하우스가 한국에 상륙했다. 지난해 12월 경기도 용인시 대림산업 용인연수원 부지에 준공된 ‘한국형 3리터 하우스’가 그것. 건물 에너지 절약에 대한 독일의 축적된 경험과 기술을 활용, 한국 실정에 맞는 실제 주택으로 모습을 드러낸 3리터 하우스 속으로 들어가 본다.

20세기 동안 인류는 그 전 1000년 동안 쓴 것 보다 10배나 많은 에너지를 사용했다고 한다. 설상가상으로 국제 원유가격은 치솟고 원유 매장량은 점점 줄고 있다. 선진국가들과 기업들이 에너지 고갈에 대비한 대체에너지 개발에 총력을 기울이고 있는 이유다. 건축에서도 예외가 아니다. 우리나라 건축물에서 사용하는 에너지는 연간 에너지 총소비량의  25%에 이른다. 건축물의 에너지 사용량을 줄이는 일이 시급하다는 얘기다. 이미 선진국들은 저에너지주택 개발과 보급에 지원을 아끼지 않고 있다. 그 가운데 지난해 12월 경기도 용인시 대림산업연수원 내에 준공된 ‘한국형 3리터 하우스’는 정부의 지원으로 민간 기업들이 힘을 모아 시도한 고효율주택모델의 첫 사례라는 점에서 기대를 모으고 있다.

에너지 사용량, 기존 주택의 7분의 1 수준인 고효율주택

독일에서 처음 시작된 ‘3리터하우스’는 주택의 연료사용량을 획기적으로 줄인 친환경·에너지절약 기술이 적용된 주택이다. 이 주택모델은 독일계 화학회사인 바스프사 그룹이 개발, 유럽 지역에서 상용화 되고 있다. 국내에서는 지난해 연료전지를 활용한 ‘한국형 3리터하우스’를 보급하기 위한 콘소시엄이 구성되어, 산업자원부가 공모한 신재생에너지 시범보급사업에 채택되면서 첫 발을 내딛었다. 콘소시엄에는 민간 외국기업인 한국바스프와 종합건설사인 대림산업(주), 연료전지개발 벤처기업인 (주)퓨얼셀파워 등 3사가 참가했다. 한국바스프는 독일의 선진 경험과 설계노하우 및 고효율 단열재를 공급하고, 퓨얼셀파워는 자체개발한 핵심부품을 내장한 국내산 신기술 연료전지 시스템을 제공했다. 대림산업은 이를 바탕으로 건물 에너지 절약에 대한 축적된 경험과 기술을 활용해 한국 실정에 맞는 실제 주택을 시공했다. 건평 38평의 2층 주택이 대림산업 용인연수원 내 부지에 들어서게 된 경위다.

‘3리터 하우스’란 1평방미터(㎡)당 연간 3리터의 연료(가스나 등유)만 있으면 최적온도를 유지할 수 있다고 해서 붙여진 이름이다. 한국형 3리터 하우스에는 도시가스가 사용되는데, 1평당 10리터가 안 되는 도시가스로 일년 내내 실내온도를 섭씨 18~24도로 유지할 수 있다는 얘기다. 우리나라의 평균 주택이 1평방미터(㎡)당 연간 17~20리터의 도시가스를 소비하는 것에 비하면 7분의 1에 지나지 않는다. 우리나라의 35평 단독주택이 지출하는 도시가스 난방비가 연간 100만~120만원이라는 점과 비교하면 같은 평수의 3리터 하우스가 1년간 지불하게 될 난방비는 14만~17만원에 불과해서, 에너지 절감효과만 100여만원에 이른다. 단 전기를 사용하는 여름철 냉방비는 산정하지 않은 금액이다.

단열, 창호, 연료 등 에너지절감형 건축 신기술 총집합

한국형 3리터 하우스에는 고효율 주택을 실현하기 위한 각종 신기술이 총집합되어 있다고 해도 과언이 아니다. 바스프사가 개발한 단열재를 사용해 단열효과를 극대화하고, 내부의 따뜻한 공기가 밖으로 빠져나가지 않도록 건축물의 외피를 밀폐시키는 에너지절감형 건축기법들을 적용한 것이다. 특수 제작된 3중 유리창과 열 회수 장치가 장착된 중앙환기시스템, 이중외피시스템을 들 수 있다.

건물의 외벽과 천장에는 20cm 두께의 네오폴 판넬을 시공했다. 네오폴은 전통적인 단열재보다 월등한 단열 성능을 가진 새로운 제품으로, 열을 가두어 두는 기능을 하는 매우 작은 적외선 흡수제가 첨가되어 있다. 바스프사측은 “네오폴 단열 기술은 환경보호 차원에도 매우 중요한 기술”이라고 강조하며 “스티로폴 대신 네오폴을 단열재로 사용하면 향후 50년간 1평방미터당 약 1200리터의 석유를 절약할 수 있다”고 밝히고 있다. 단열성능을 높이기 위해 각 방과 실내 벽에는 열을 보존하는 특수 코팅제를 칠했다. 바스프사가 개발한 이 코팅제는 여름철 더운 날씨에 열을 빨아들인 후 천천히 외부로 방출해 쾌적한 온도를 유지할 수 있게 한다.

3리터 하우스를 실현하는 데는 국내의 기술도 큰 몫을 했다. 이건창호가 제작한 3중으로 된 창도 큰 몫을 하고 있다. 3중창은 기존 복층 유리와 비교 했을 때 약 3배의 단열효과를 갖는다. 거실부 발코니에 시공한 이중외피시스템은 외창과 내창 사이 중공층을 두어 냉난방 에너지 절감 및 자연환기 성능을 획기적으로 개선할 수 있는 신개념 창호다. 여름철 창호면 일사유입량을 최소화해 냉방에너지 50%를 절감할 수 있으며 중공층으로 인한 열성능 개선, 환기에 의한 열손실 최소화로 겨울철 난방에너지 20%를 절감할 수 있다.

이처럼 실내의 열이 밖으로 빠져나가지 않도록 건축물의 외피를 밀폐시키는 경우 환기시스템의 적용은 필수적이다. 3리터 하우스 실내에서 발생한 오염된 공기는 열교환기로 보내져 열을 회수한 후 밖으로 방출되는데, 회수한 열은 외기에서 공급되는 신선한 공기를 데우는데 사용되고 있다. 이러한 전환 방식으로 환기시 빠져나가는 열의 85%를 잡을 수 있다.

한국형 3리터 하우스가 독일의 모델과 틀린 점은, 적은 양의 도시가스를 이용해 난방을 하는 수소연료전지시스템을 우리 기술로 적용했다는 데 있다. 연료전지는 한마디로 축전기능을 가진 발전기다. 도시가스를 이용, 물에서 수소를 추출해 내고 이를 고압가스·액화가스·고체·화학에너지 형태로 변환시켜 전기와 열에너지로 사용할 수 있는 시스템이다. 연료전지는 물을 분해해 얻은 수소를 이용한 대체 에너지로, 무공해 청정에너지 발생원으로 여겨지고 있다. 일부선진국에선 자동차용도 뿐만 아니라 가정용으로도 실용화 단계에 있다. 국내에서도 3리터 하우스의 도입으로 적용단계에 들어섰다.

올해 말 모니터링 결과 발표, 보급 위해서는 정부 지원 뒤따라야

고효율주택을 위한 신기술이 총집합된 3리터 하우스에서는 모니터링 작업이 한창이다. 주택 2층에는 각 실의 온도와 습도, 연료사용량을 매순간 기록하고 제어하는 시뮬레이션이 작동중이다. 1년간의 모니터링을 통해 단열두께에 따른 에너지절감량과 쾌적상태를 파악하고, 이중외피 적용에 따른 에너지절감량, 환기시스템의 효율 및 필요환기량을 설정하게 된다. 대림산업측은 모니터링 결과물을 기반으로 공동주택에 적용할 에너지절감기술요소들을 정립해나갈 계획이다.

그러나 3리터 하우스가 상용화되기까지는 다소 시일이 걸릴 것으로 보인다. 관련 기술들의 적용 비용이 높기 때문이다. 한국형 3리터 하우스에는 건축비로 6억원이 쓰였다. 무엇보다 해외 원유 의존도를 낮추는 데 크게 기여할 것으로 기대하는 연료전지시스템의 경제성이 문제다. 가격이 대당 1억~2억5000만원에 이르는 이 시스템을 보급하기 위해서는 가격을 대폭 낮춰야 하기 때문이다. 관련업계에서는 일정규모 이상의 공동주택에 연료전지를 보급할 경우 정부가 보조에 나서고 고효율주택에 필요한 기술 적용시 인센티브를 제공하는 등 국가적인 에너지절약정책과 지원이 뒤따라야 한다는 목소리가 높다.

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독일 BASF사의 3리터하우스 개발 배경과 현황

70년 된 노후 아파트 리모델링에 첫 적용

새 집 보다 에너지 적게 쓰는 집으로 거듭나

3리터 하우스는 독일의 세계적인 화학기업인 바스프사가 유럽에 선보인 주택모델이다. 에너지 절감형 건축기법을 이용해 평방미터(㎡)당 연간 3리터의 연료만으로 최적온도를 유지할 수 있는 특징을 지녔다.

3리터 하우스의 비결은 단열재의 성능과 열이 밖으로 빠져나가지 않도록 공간의 틈새를 없애는 기술이다. 이 기술은 독일 루드빅스하펜시 브룬크 쿠라터(Brunck Quarter) 지역의 70년 된 노후 아파트 단지의 리모델링에 처음 적용됐다. 당시 설계와 시공을 맡은 Luwoge, Gewoge라는 건축회사는 독일 바스프사의 자회사로, 낡고 오래된 아파트의 리모델링을 통해 난방에 요구되는 연료소모량을 최소화하고 쾌적한 주거환경을 확보한다는 목표아래 평방미터당 연간 7리터의 연료를 사용하는 7리터 하우스를 설계했다.

그 중 한 개 동을 에너지절감 최적설계를 적용한 3리터 하우스로 준공하면서, 바스프사의 에너지절약형 주택모델을 유럽 13개국으로 확대시키는 계기를 마련했다.

독일 정부는 지난 2002년부터 ‘에너지 절약법’을 제정, 3리터 하우스의 전 모델인 7리터 하우스를 새로운 건축기준으로 규정하고 적극적인 보급에 나서왔다. 이미 5000여 세대 이상의 7리터 하우스를 보급했고, 최근 1리터 하우스, 마이너스 하우스 개발도 진행 중이다. 오늘날 유럽 곳곳에서는 수 십 년 된 낡은 집이 3리터 하우스 기술을 통해 새 집보다 에너지를 더 적게 소모하는 환경친화적 미래형 주택으로 거듭나고 있다.

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한국형 3L하우스에 적용된 에너지절감 기술들

 

 

 

 

이중외피기술

거실부 발코니에 덧댄 일종의 부착온실이다. 선진국에서는 일반적으로 사용하는 기술이지만, 우리나라는 올 상반기 중 상용화를 예정하고 있다. 여름철 상층부로 올라간 더운 열을 천창을 통해 효과적으로 환기시킬 수 있어 냉방부하 절감에 도움이 된다. 특히 겨울철에는 온실효과로 인해 난방비 절약에 큰 도움이 된다.

고효율 단열재, 네오폴

독일 바스프사가 개발한 ‘네오폴’이라는 단열재는 기존 스티로폴(EPS) 제품보다 열전도율이 낮아 연료사용량을 50%이상 절감할 수 있을 만큼 단열효과가 높은 것으로 알려져 있다. 또한 스티로폴보다 훨씬 적은 양의 원료로 동일 수준 이상의 단열성능을 얻을 수 있어 환경적이고 경제적이다. 네오폴은 외벽의 내외부 단열재는 물론, 최상층 단열, 경사지붕 단열, 지하층 단열, 평지붕 단열 등 기존 스티로폴의 용도와 마찬가지로 사용된다. 

열교환 환기시스템

실내에 신선한 공기를 공급하며 모든 방의 자동 환기 및 오염공기를 배출하는 환기시스템이다. 실내공기와 외부공기가 만나는 전열교환기에서 열교환이 이뤄져, 환기로 인해 빼앗기는 열을 회수해 에너지를 절감하는 원리다. 전열교환기는 실내의 더운 공기가 지닌 열을 보유했다가 외부의 신선한 공기를 덥혀서 실내에 공급한다.

3중 창호

유리 창호는 주택에서 가장 많은 열을 빼앗기는 공간이다. 최근 유리를 3중으로 설계하고 내부에 공기층을 두어 열손실을 낮추는 제품이 늘고 있다. 3리터 하우스에 적용된 3중 유리는 창틀의 조립과 설치시 실내외 열이 교환되는 통로를 근본적으로 차단하는 공법을 적용해 결로발생을 막고 에너지손실을 최소화한 제품이다. 일반 복층유리에 비해 약 3배의 단열효과를 지녔으며 국내 신기술 제471호로 지정받았다. 

잠열보유 플라스터

벽면에 바르는 코팅제다. PCM(phase change material)이라고 불리는 마이크로 캡슐 형태의 잠열보유 특수입자가 포함된 플라스터를 벽면에 발라 시공한다. 이 특수입자는 지정 온도 이상으로 주위 온도가 올라가면 열을 흡수했다가 서서히 방출하는 기능을 지닌다. 지정 온도는 23도, 26도 두 가지가 있는데, 외기온도가 이 보다 높아지면 플라스터 벽체가 열을 흡수해 보유(잠열)하면서 실내 온도를 낮추는데 기여함에 따라, 냉방에너지를 절감할 수 있다. 제품에 따라 석고보드에 혼합해 판재로도 생산되며 일반적으로 용액, 분말 형태를 섞어서 벽에 바른다.

수소연료전지

도시가스를 사용해 전기와 열을 생산하는 열병합발전시스템으로, 국내기술로 개발되어 주택부분에 처음으로 도입됐다. 세대별로 설치해 독자적으로 전기와 열을 생산할 수 있다. 한국전력에서 보내주는 중앙전력선과 연계하면 생산하고 사용한 후 남는 전기는 한국전력에 판매하는 것도 가능하다. 연료전지를 사용하면 일반가정과 비교해 에너지비용을 20% 이상 절약할 수 있고, 온실가스배출량은 30%이상 감소할 수 있어 고효율 청정 연료전지시스템으로 각광받게 될 전망이다.

 

 

 

[르포]바스프 ´3리터 하우스´에 가다 친환경·고효율 첨단 미래형 주거 공간  고유가·기후변화협약 능동적 대처 모델     ◇ 경기도 용인시 대림산업 교육연수원내에 자리잡은 ´3리터 하우스´ 전경.   ◇ 한국바스프 유우현 부장이 활용 기술을 설명하는 모습.     ◇ ´3리터 하우스´ 내부 인테리어.       ´3리터 하우스´란 바닥 면적 1평방미터 당 연간 3리터의 난방용 기름을 소모하는 친환경적인 고효율의 미래형 주택입니다." 한국바스프의 ´3리터 하우스´ 마케팅담당 유우현 부장의 설명이다.   경기도 용인시 양지면 대림산업 교육연수원내에 자리잡은 3리터 하우스는 독일 바스프(BASF)사가 유럽에 선보인 차세대 주택모델이다. 에너지 절감형 건축기법과 고기능성 단열재·연료전지 등 특수자재를 이용해 건설했다. 유우현 부장은 "기존 주택 대비 에너지와 연료비를 7분의 1정도로 절약하는 효과가 있을 뿐만 아니라 이산화탄소 발생량의 80%를 감축하는 효과가 있다"면서 "이를 위해서는 종합적인 에너지 설계 계획이 필수적으로 바스프가 개발한 보온단열재·창호·연료전지·공기자체순환 관련 제품 등이 사용된다"고 말했다. 독일에서는 현재 약 5천여 가구에 이 공법이 적용되고 있으나, 국내에서는 아파트 단지 건설비율이 높아 경제성 문제로 인해 시공은 미미한 상태다. 3 0평 주택 기준 약 2천만원이 소요되나 7년이면 투자비를 회수할 수 있다고 유 부장은 설명했다.   ◇외국·국내·벤처 합작 프로젝트 지난 2005년 한국바스프는 국내 건설회사인 대림산업㈜과 공동으로 3리터 하우스를 아파트 시공에 적용하기 위해 테스트(Mock-up test)를 진행했다. 연료전지개발 벤처기업인 ㈜퓨얼셀파워와도 컨소시엄을 구성했다. 이 프로젝트는 산업자원부와 에너지관리공단 부설 신·재생에너지센터에서 공모한 시범보급사업에 3사 컨소시엄의 가정용 연료전지시스템 보급사업이 채택됐다. 총 사업비의 80%인 4억8천8백만원을 지원 받는 협약이 2005년 6월 체결됐다.   유 부장은 “이 협약은 민간 외국기업과 국내 대기업 및 벤처기업이 합작을 통해 획기적인 에너지 절감과 연료전지 상용화의 기반을 구축함으로써 미래지향적인 신개념 주택문화의 보급 근거를 마련했다"고 의의를 설명했다. 이에 따라 지난 2005년 8월 초 대림산업 용인연수원 내 부지에 건평38평, 2층 규모의 주거용 주택을 착공했다. 2006년 12월 산업자원부, 에너지 관리공단, 한국바스프㈜, 대림산업㈜, ㈜퓨얼셀파워 등 정부 및 기업 관계자들이 대거 참석한 가운데 3리터 하우스 준공식을 가졌다. 바스프는 독일의 국가적인 프로젝트로 지난 1995년 독일 루드빅스하펜에 있는 브룬크 쿠라터(Brunck Quarter) 지역의 70년 된 노후 아파트 단지의 리모델링을 시행했다.   이 프로젝트는 현대적이고 쾌적한 종합 주거공간을 마련하기 위해 리모델링 아파트 중 한 개 동을 에너지절감 최적설계를 적용한 3리터 하우스의 시공을 완료했다. ´3리터 하우스´ 프로젝트 진행을 위해 한국바스프는 독일의 노하우와 함께 고효율 단열재인 네오폴(Neopor�)과 열손실 방지자재(PCM, Basotect)를 공급했다. 퓨얼셀파워는 자체 개발한 핵심부품을 내장한 국산 신기술 연료전지 시스템(Cellville, 셀빌)을 제공했고, 대림산업은 고성능 에너지절약 창호 건설 및 한국 실정에 맞는 시범주택을 시공했다.     ◇친환경 첨단기술 접목   3리터 하우스에는 고효율 단열기술, 잠열보유 플라스터, 연료전지 등 차세대 기술이 활용됐다. 기존의 EPS(Expandable Poly-Styrene, 발포폴리스티렌) 보다 단열성능을 향상시킨 바스프의 네오폴(Neopor�)로 벽면을 시공해 적외선 복사열을 활용하는 고효율 단열기술이 적용됐다. 창문에는 ´3중 유리 고성능 창호(HI-PER Window System)´로 단열성능을 기존 제품보다 3배 향상시켰으며, 마이크로 캡슐 형태의 잠열보유 특수입자가 포함된 플라스터를 벽면에 부착했다. 또 컴퓨터 제어가 가능한 열교환 환기 시스템을 도입했으며, 고효율 청정연료전지 시스템 (CellVille�)으로 천연가스의 개질을 통해 전기와 열을 생산할 수 있도록 설계했다. 이성호 신·재생에너지센터 소장은 "3리터 하우스가 고유가 시대에 효율적으로 에너지를 절약하는 동시에 친환경적인 주거문화를 창출할 수 있을 것"이라며 "최근의 고유가 상황 극복과 기후변화협약에 능동적으로 대처하기 위한 유일한 대안인 신재생에너지 보급확대와 연료전지의 상용화를 촉진하기 위해 이 사업을 지원하게 됐다"고 말했다.     정보출처: EBN 산업뉴스