부산대학교

[건축학회, 그린리모델링 정밀화방안 논의] 남유진 부산대 교수

date: 2021.09.08

name: 남유진

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그린리모델링을 통한 기축건물의 건물에너지 성능 향상, 분석방법 등에 대해 의견을 교류하는 자리가 마련됐다.

대한건축학회(회장 강부성) 건물에너지성능위원회(위원장 문진우 중앙대 교수)는 7월14일 ‘건물에너지 성능향상과 분석방법 및 오차축소’를 주제로 공공건축물 그린리모델링 거점센터 세미나를 개최했다.

이번 세미나는 축사, 주제발표, 종합토론 등 순으로 진행됐으며 주제발표는 △건물에너지성능 향상(남유진 부산대 교수) △리모델링건물의 에너지성능 분석(김상진 전주대 교수) △건물에너지 분석방법의 오차축소와 선별검사 Tool(김재민 이젠파트너스 대표) 등으로 구성됐다.

건물 E부하 대응방안, '융복합'

남유진 부산대 교수는 ‘건물에너지성능향상’ 발표를 통해 신재생에너지를 통한 건물에너지자립의 방향에 대해 설명했다.

남유진 교수는 “지난해 한국판뉴딜이 발표되면서 도시부문 그린리모델링, 그린에너지, 그린스마트스쿨 등 사업이 강조되고 있다”라며 “에너지를 절감하고 기후위기에 대응하기 위해서 신재생에너지기술이 강조되고 있으며 특히 제로에너지건축이 의무화되면서 한정된 부지 내에서 신재생에너지를 효율적으로 활용하는 기술들이 주목될 전망”이라고 밝혔다.

이어 “단일 신재생에너지시스템으로 기존 부하 대응이 어려우며 하이브리드와 복합사용 등 기존 부하 대응방안에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다”고 덧붙였다.

단일 신재생에너지원만으로는 건물 전체 에너지수요에 대응하기 어려운 상황이다. 외부환경조건에 따라 시스템 성능이 크게 영향을 받으며 열원조건을 예측하기 어렵다. 이와 함께 신재생에너지원은 신뢰성 부족으로 기존 냉난방시스템을 보조하는 역할로 이용되고 있으며 장기운전 시 열원조건의 변화 등으로 인한 시스템 효울저하 및 환경오염을 발생시킬 우려가 있다.

태양광열(PVT)는 태양에너지를 효울적으로 이용하기 위해 태양광 패널 후면에 태양열 집열기를 배치해 태양광 발전효율을 유지하며 열을 생산할 수 있는 것이 특징이다. 태양열 집열기는 공기식, 액체식 두 종류가 있으며 축열조의 온도가 낮게 유지돼야 전체 시스템의 효율을 높일 수 있다.

남유진 교수는 “신재생에너지설비는 최대부하에 맞춰 설계하는 것보다 최적화 알고리즘을 통해 가장 효율이 높은 설비규모와 요소를 결정하는 것이 중요하다”라며 “그러나 현재는 시스템 설계용량에만 집중하고 있는 상황”이라고 밝혔다.

지열 냉난방시스템은 일정한 온도를 유지하는 지중온도를 열원으로 건물의 냉난방 및 급탕을 공급하는 기술이다. 지질성분에 따라 공사기간과 효율의 차이가 있다. 화강암의 경우 열전도율이 높으며 지하수의 유속이 빠를수록 효율이 높다.

이러한 지열 냉난방시스템의 효율을 높이기 위한 기술이 개발되고 있으며 특히 기축건물에 대해 지열 냉난방시스템을 적용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 저심도 유닛형 지중열교환기의 경우 기축 및 소규모시설에 용이하며 굴삭기로 굴삭 가능한 2~5미터 깊이에 사전에 제작한 지중열교환기를 매설하는 것으로 열을 생산할 수 있다.

남유진 교수는 “저심도 유닛형 지중열교환기의 경우 수직밀폐형 지중열교환기대비 약 40%의 시공비 절감효과가 있다”라며 “이와 함께 주목받고 있는 연구가 Tri-generation으로 태양열광과 지열을 융복합한 시스템으로 냉난방부하 및 전력부하도 대응할 수 있는 장점을 가지고 있다”고 밝혔다.

▶저심도 유닛형 지중열교환기 설치과정.

태양-지열 융합 Tri-generation시스템은 건물에너지 효율 향상, 생산단가 저감, 에너지생산 간헐성 극복 등을 위한 방안으로 각광받고 있으며 냉난방부하를 대응할 수 있는 지열과 기후에 의존적인 단점을 보완한 태양광열을 융합한 시스템이다.

▶태양-지열 융합 Tri-generation 시스템 개요.

현재 Tri-generation시스템은 기존 냉난방시스템대비 2배 이상의 초기투자비용이 필요하다. 이에 따라 부산대 연구팀은 초기투자비용 저감방안에 대해 연구하고 있다. 태양열을 이용한 축열운전을 동시에 수행하는 조건에서 채열운전만 수행한 조건보다 약 11% 더 높은 채열성능이 나타났다.

또한 태양열 집열판 50m² 조건의 채열량 및 축열량 산출겨로가 30m² 조건보다 축열량은 약 67%, 채열량은 약 9% 높은 것을 확인했다.

남유진 교수는 “국내 신재생에너지시장은 제로에너지빌딩, 신재생에너지 의무화 등으로 급속도로 확산되고 있으며 태양광 및 지열 이용기술은 해외수준의 80%의 기술력을 확보하고 있으나 타 열원과의 하이브리드 및 최적운전기술은 개발단계수준”이라며 “신재생에너지 융합기술 개발 및 실용화가 절실한 상황으로 그린리모델링의 정착을 위해 기축건물을 대상으로 에너지성능과 구조성능을 동시에 만족하는 기술개발이 시급하다”고 밝혔다.

▶종합토론이 진행되고 있다.

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