[에너지 절약 주택] 친환경건축물인증 LEED 최고 등급 삼성물산 ‘그린투모로우’

녹색 바람이 건설업계에 거세게 불고 있다. 정부가 2025년부터 신축 건물에 한해 '제로에너지'를 의무화할 예정이라고 밝히자 대형 건설사들은 너나 할 것 없이 에너지 절감 주택 개발에 여념이 없는 모습이다. 지난해 오픈한 삼성물산의 '그린투모로우Green Tomorrow'주택은 68가지 에너지 절감 관련 기술 및 시스템을 적용하고 국내 건물 최초로 LEED 최고 등급을 획득했다는 점에서 주목된다.

글 한송이 기자 사진제공 및 자료협조 삼성물산 손수근 과장 02-2145-6439

경기도 용인시 동백지구 내 지어진 그린투모로우는 에너지를 100% 자급자족하는 건축물이다. 삼성물산에서 자체 개발한 친환경 자재 및 기술을 적용하고 태양광, 풍력발전 등 신재생에너지 설비를 대거도입했다. 지난해 에너지관리공단에서 지은 과천 제로에너지하우스에 이은 공식적으로 두 번째 제로에너지하우스다.
400.0㎡(121.2평) 단층으로 지어진 이 건물은 우선 내부로 자연광을 최대한 끌어들이도록 향을 배치했다. 고성능 단열재를 설치한 벽체와 창호는 기밀성을 높여 난방비를 절감한다. 또한 효율이 높은 가전기기 및 전기 설비를 적용해 기존 주택 대비 전력 소비를 약 56% 줄였다. 나머지 44%는 태양광 발전 등 신재생에너지 설비로 대체해 화석에너지 사용을 제로화했다.
그린투모로우는 지난 2009년 9월 29일 국내 최초로 미국 그린빌딩협의회가 주관하는 친환경건축물인증제도 'LEED'최고 등급인 플래티넘 인증을 획득함으로써 그 성능을 입증받았다. ▲ 패시브 디자인 ▲ 친환경 인테리어 ▲ Retrofit 디자인 ▲ 에너지 시뮬레이션 ▲ LCCO₂평가 등이 인증 항목이다.

패시브 디자인 건물 계획 단계부터 대지의 특성 및 기후환경에 대한 이해를 통해 자연 에너지 활용도를 높이고 에너지 사용량을 최소화하는 디자인. 건물의 배치, 열성능, 자연채광, 자연환기 등을 고려해 건물 에너지 부하를 저감한다.
친환경 인테리어 외부 자연을 있는 그대로 살리며 최대한 실내로 끌어들이고자 했다. 외장재, 실내 마감재, 가구, 소품은 모두 재사용, 재활용, 빠른 생장주기 자재, 친환경 자재를 사용했다.
Retrofit 디자인 운영단계 성능 개선을 위해 건축, 기계, 전기 요소의 유지관리 및 교체가 용이하도록 고려한 디자인 기법.
에너지 시뮬레이션 이 프로그램은 건물의 형태, 특성에 따라 냉난방 부하를 분석하고 건물 외피나 설비시스템을 최적화해 건물 에너지 성능을 향상시킨다. 요소기술의 최적 적용안 도출과 객관적 성능 검토를 위해 설계안과 표준모델(국내 법규 기준)의 에너지 소비량을 비교한다.
LCCO₂평가 건물의 시공, 운영, 폐기 등 전 과정에 걸쳐 투입된 에너지 사용량에 따른 CO₂배출량을 원단위로 환산해 평가한다. 설계 단계에서 건물 LCCO₂평가를 통해 CO₂저감을 위한 대안 제시가 가능하다.

삼성물산 관계자는 "국내 친환경 건축 기술 발전을 위해 9개월의 공사기간과 완공 후 수집한 친환경 건축에 대한 실측 데이터와 노하우를 업계 및 학계 등에 공개할 예정"이라며 일반 주택대비 상승한 건축비에 대해서는 "향후 기술 효율성 제고와 단가하락, 본격적 친환경 주택 시장이 형성될 경우 2015년까지 일반주택 공사비의 10% 상승 범위 내에서 시공 가능할 것"이라고 밝혔다.

그린투모로우 A부터 Z까지!

최대한 끌어올린 단열, 환기 성능

그린투모로우는 값비싼 최첨단 기술 도입에만 치중하지 않았다. 우리 주변에서 얻을 수 있는 자연의 에너지를 실상에서 이용할 수 있도록 설계한 것이 핵심 포인트. 특히 태양 빛과 열을 최대한 활용해 에너지 사용을 대폭 절감했다. 이를 위해 향을 정남향으로 배치하고 집은 좌우로 긴 장방형 구조로 설계했다. 복도 천장에도 창문을 내고 빛을 반사시켜 내부를 비추는 광덕트를 집 안 곳곳에 설치해 조명으로 활용한다.
내부로 들어온 빛과 열 역시 치밀하게 설계된 고단열 자재 및 기술을 통해 주요 에너지원으로 활용된다. 단열재로 적용된 진공단열보드는 가정용 냉장고 단열을 위해 개발된 것으로 기존 단열재에 비해 성능이 뛰어나다. 창호는 3중창을 시공하고 현관에는 이중 외피 시스템을 적용해 빠져나가는 열을 최소화시켰다.

이중 외피 시스템 두 개의 유리 사이에 설치한 블라인드로 실내 유입 일사를 차단하고 외피 사이 중공 층을 외부와의 완충공간으로 활용해 단열성능과 환기성능을 향상시킨다.
슈퍼 단열(진공 단열 보드, 에어로젤) 진공 단열 보드는 단열재료(심재)를 외피로 봉합하고 진공상태로 유지해 두께가 얇으며 열전달 차단 성능을 개선한 단열재다. 에어로젤은 나노 사이즈의 이산화규소를 실로 성형한 고체 상태 입자로 가볍고 단열 성능이 우수하다.
* 열전도율 : 진공단열보드(0.0045W/mK), 에어로젤(0.015W/mK)
에어 플로우 윈도우 시스템 창호 주변 여름철 일사로 데워진 공기나 겨울철 차가운 공기를 외부로 배출시키는 시스템. 온도 센서에 연결된 전동 블라인드와 배기팬을 가동해 냉난방에너지를 저감시키고 온열 쾌적성을 향상 시킨 설비형 이중외피다.
열회수형 환기장치 낸낭방 시 환기에 의한 에너지 손실을 줄이기 위해 실온에 가깝게 외기를 도입하는 장치. 회전형 열교환 타입으로 열회수율은 약 87%이며 CO₂센서에 의한 실내공기질 관리를 실시한다.
자연 환기 맞통풍이 가능하도록 실과 창호를 배치해 자연환기
를 최대한 이용한다. 실내 쾌적성을 높이고 냉방부하 저감을 기대할 수 있다.
* 전체 창호면적 대비 개폐 창호면적 약 36% 바닥면적 대비 개폐 창호면적 약 8.6%

에너지 자급자족 설비 및 시스템

에너지 손실을 줄이는 대표적 시스템은 직류전원(DC) 배전 기술이다. 교류전원을 직류전원으로 변환하는 과정을 생략해 손실 에너지를 최소화한다. LED 조명등전기기구와단열욕조, 절수형양변기는효율적에너지 사용을 가능케 한다. 궁극적으로는 신재생에너지가 그린투모로우 내 이용되는 에너지의 대부분을 생산한다. 지붕형 태양광 발전(BIPV), 블라인드형 태양광 발전, 염료감응형 태양광 발전 등을 설치했고 소형풍력발전기는 야간에 태양광 발전을 대체한다. 연간 약 2MWh의 집열이 가능한 태양열 급탕설비는 연중 온수를 공급하고 지열시스템이 건물의 냉난방을 맡는다.

직류(DC) LED 조명기구 연색성이 좋은 고효율 LED 광원과 광손실이 최소화된 등기구를 적용했다. 직류용 LED 드라이버를 사용해 교류용 드라이버에서 생기는 교류/직류 변환 손실을 제거하고 에너지 효율을 향상시킨다.
직류(DC) 구내배전 시스템 건물에 직류 전원을 직접 공급하는 기술로 발전에서 배전까지 직교류 변환 횟수를 줄여 전력 손실을 저감한다. 가전제품, LED 조명 및 각종 설비기기 등에 적용시 효율이 향상된다.
* 정격 전압 300V, 시설 용량 25kW(n+1)
블라인드형 태양광 발전 태양전지를 블라인드 형태로 만들어 전력 생산과 일사 차단 기능을 한다.
* 용량 : 100Wp, 다결정 실리콘 반도체 타입.
염료감응형 태양광 발전 유리에 광감응 염료를 넣어 제작한 태양전지. 가시성이 있어 외부 조망이 가능하고 흐린 날, 직사광선이 비치지 않는 곳, 인공조명으로도 전기를 생산할 수 있다는 장점이 있다.
저온 바닥난방 45℃ 이하 온수로 바닥을 데우는 저온 난방 기술로써 재생 에너지인 지열 히트펌프를 연계한 것이 특징. 코일배관을 조밀하게 배치해 발열 효율을 향상시키고 난방 에너지를 절감한다.
구내 배전용 리튬이온 전지 태양광 발전 시 잉여전력을 충전하고 발전이 되지 않을 때 전원 공급이 가능한 축전지다. 동일 용량의 납축전지 대비 소형이며 친환경적이다.
지열 이용 도로 융설 시스템 도로나 보도에 방열관을 매설해 지열(15℃)을 이용하거나 지열 히트펌프에서 생산된 온수(45℃)를 방열관에 통과시켜 도로 표면에 열을 공급한다. 강설 시 눈을 녹이고 결빙을 방지한다.
* 3RT, 150m 천공

친환경 자재로 그린홈 최적화

에너지 절감과 함께 제로에너지하우스에서 중시되는 것이 탄소 감축이다. 그린투모로우에는 폐목재와 대나무, 코르크 등 생장 주기가 짧은 친환경 자재로 만든 가구를 배치했고 우수와 오폐수를 정수해 각종 용수로 활용한다. 마감재도 전부 이산화탄소 발생을 막는 것으로 시공했다. 6가크롬 저감 콘크리트와 기존 아연도 강판제 덕트 대비 이산화탄소 발생량을 75%까지 줄인 AL코팅 골판지 덕트, 바이오 융합 마감재 등이 그 예다.

패키지 중수처리 시스템 생활하수를 외부 순환식 MBR(Membrane Bio Reactor) 시스템으로 처리해 화장실 용수, 청소 용수로 재이용하는 시스템. 자동화해 운전이 용이하고 유지 관리비가 저렴하며 처리 효율 향상을 위해 고효율 멤브레인(막)을 적용했다. 악취, 소음, 해충 등 유해 환경을 차단한다.
* 처리 용량 : 1ton/day
골판지 알루미늄 코팅 덕트 골판지 파형의 중공구조로 기계적 강도와 단열 성능을 확보하고, 덕트 내외부의 얇은 알루미늄 코팅으로 습기를 차단한다. 보온재로 시공한 아연도 강판 덕트 대비 배출되는 CO₂를 감축한다.
6가크롬 저감 콘크리트 LCD 폐유리 재활용 시멘트를 사용해 환경에 유해한 6가크롬 농도를 낮춘 콘크리트.
* 시멘트 공장 생산 실험 시 LCD(1.5%) 첨가에 의해 6가크롬 농도를 9~13mg/㎏에서 최소 6.5mg/㎏으로 감소시켰다.
바이오기술 융합 마감재 콩, 옥수수, 식물성 기름 등 생물자원을 원료로 하고, 효소 등 바이오 공정기술을 이용한 친환경 마감재다. 제조 시 필요한 화석원료를 저감하고 외부 대기환경으로 CO₂방출을 줄인다.
습도조절 마감재 미세 다공의 흡습과 방습 기능으로 실내 습도를 조절한다. 표면 결로를 방지하고 유해가스 흡착 성능이 우수하다.
* 흡습량 : 203.1g/㎡, 방습량 : 198.9g/㎡

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