스마트 에코 주택, 열관리로 에너지 소비 제로

▲ 에너지절약 및 절전효과를 증가시킨 “스마트 에코 주택”

(일본=기술사신문) 이태진 기자 = 일본 P기업은 에너지 소비량이 제로가 되어 광열비가 필요하지 않는 단독주택 “스마트 에코 주택”의 판매를 2014년 4월 4일에 개시하였다. 높은 단열성을 가지고 있어 공조에 필요한 에너지를 억제할 수 있다는 것이 특징이다. 물론 태양광발전도 병행한다.

2020년까지 신축 주택의 기준은 변할 것이다. 표준적인 신축 주택에서는 일차 에너지 소비를 제로로 하는 정책을 경제산업성 및 환경성, 국토교통성이 추진하고 있다. “제로 에너지 주택”을 실현하는 일반적인 방법은 주택에 에너지절약, 에너지생산 및 에너지축적을 도입하는 것이다. 소비하는 에너지를 에너지절약으로 우선 줄이고, 태양광발전시스템 등 에너지생산시스템을 도입하여 사용한 양 이상의 에너지를 만들어 낸다. 야간의 소비는 저장된 에너지로 해결된다.

주택이 이용하는 에너지 중 공조가 차지하는 비율은 높다. 지역에 따라 다소 다르지만 1/4을 넘는다. 공조가 별로 필요하지 않는 주택을 만들어 에너지절약 및 절전효과를 증가시킨다. 지는 해가 심한 주택 및 혹독한 추위가 있는 주택에서는 제로에너지를 실현하기가 어렵다. 제로에너지 주택에 가장 가까운 것이 “스마트 하우스”이다. 에너지절약, 에너지생산 및 에너지저장으로 광열비를 감소시키고, 정전 시의 비상용 전원을 확보하는 것이 스마트 하우스의 목적이다. 시미즈화학공업의 조사에 의하면, 이 회사의 주택 중 13%가 제로에너지를 실현하였다. 여러 개의 주택 제조사가 스마트 하우스를 고도화함으로써 제로에너지를 목표로 하고 있다.

P기업은 시가지 전체를 제로에너지화하는 등 지금까지 제로에너지에 주력하고 있다. 2014년 4월에 판매를 개시한 “스마트 에코 주택”은 높은 단열성능을 실현한 열차단시스템을 적용하였다. 외벽과 벽면 내부, 천정, 바닥, 창문 등을 고단열로 함으로써 가정 내의 전력요금을 저감한다. 결과적으로 온도차가 적은 실내공간을 실현할 수 있기 때문에 이것도 공조를 줄이는데 기여한다. 열차단시스템을 도입함으로써 전국에서 가장 엄격한 홋카이도의 차세대 에너지 기준을 달성할 수 있었다.

외벽에는 열차단 벽 패널을 설치하고, 벽면 내부에는 두께 105mm의 단열재를 넣었다. 천장의 단열재 두께는 200mm였으며, 바닥면에는 두께 100mm의 단열재를 사용하였다. 열의 출입이 일반적으로 가장 심한 창문에도 공기보다 열을 잘 전달하지 않는 아르곤가스를 주입한 저방사유리와 열을 잘 전달하지 않는 수지 새시를 조합시켰다.

고단열로 공조비용을 저감할 수 있기 때문에 스마트 에코 주택에서는 지붕에 출력 3.8kW의 태양전지를 설치하면, 에너지수지가 플러스-마이너스 0가 된다. 태양광발전 보급 확대센터의 조사에 의하면, 2013년 10월~12월의 기간에 태양광발전시스템을 도입한 신축주택의 평균 설치용량은 4.13kW이다. 즉 평균보다 10% 정도 적은 설치용량으로 충분하다. 모델로 계산한 에너지수지와 광열비의 수지를 보면, 연간 에너지 소비량(68.2GJ)이 103% 저감된 2.2GJ이다. 연간 약 23만 2,000엔이었던 광열비는 약 2만 4,000엔의 흑자로 전환되었다.

이외에도 세 가지 요소를 스마트 에코 주택에 적용하였다. 첫 번째는 여름의 복사열을 방지하는 건물 내 24시간 환기시스템이다. PM2.5 및 꽃가루를 제거하는 장치를 갖추고 있다. 두 번째는 홈에너지관리시스템(HEMS)과 이와 관련된 차세대 주택 분전반이다. 에너지 소비의 시각화와 에너지 제어가 가능하게 된다. 태양전지 및 축전지와도 연대한다. 세 번째는 목재와 철의 복합 빔인 테크노 빔을 이용한 구조체인 테크노스트럭처(technostructure)이다. 처마를 가진 지붕구조를 채용하기 쉽기 때문에 여름철 태양광을 막을 수 있으며, 겨울에는 태양광을 방해하지 않는다.  

(KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』)