에너지 생산 가능한 '플러스에너지건물' 곧 나온다

플러스에너지커뮤니티 개념도./사진제공=한국에너지기술연구원

한국에너지기술연구원은 현재 개발 중인 '도시발전을 위한 신·재생에너지 기반 플러스 에너지커뮤니티 플랫폼 기술'을 실증한 결과 144%의 에너지자립률을 달성하는데 성공했다고 10일 밝혔다. '에너지자립률'은 건축물 에너지 소비량 대비 신재생 에너지 생산량을 백분율로 나타낸 수치다.


이는 최근 탄소중립 실현이 대두되고 있는 상황에서 과거 에너지 소비만 하는 공간이었던 건물을 앞으로는 에너지를 생산하고 남는 에너지를 외부에 공급할 수 있는 에너지 프로슈머로 거듭나게 할 수 있는 기술이어서 주목받고 있다.

연구진은 대전 본원 내 기존 노후 건축물에 현재 개발 중인 신·재생에너지 융복합(태양광, 태양광·열, 연료전지, 에너지저장 등) 기술을 적용했다.

이번에 실증 대상으로 삼은 원내 건물 4채(주거용 2채, 비주거용 건물 2채) 중 제로에너지하우스인 주거용 건물 2채(ZeSH-1&2)에 태양광(PV), 태양광·열(PVT), 고분자 연료전지(PEMFC), 에너지저장장치 등 신·재생에너지 최신 기술을 접목, 리모델링해 플러스에너지하우스(KePSH-1 & 2)로 탈바꿈시킨 것.

'KePSH-1'에는 지붕형 건물일체형 태양광(BIPV) 및 지붕거치형 태양광 열(PVT) 모듈로 총 6.6 kW의 신·재생에너지 설비를 갖추었던 ZeSH-1에 총 21.4 kW 규모의 신·재생에너지 생산설비 뿐만 아니라 전기저장(BESS), 열저장(TESS), P2H(잉여전기열변환), 히트펌프 활용기술 등을 적용했다.


또 'KePSH-2'에는 지붕형 BIPV와 벽면형 BIPVT 모듈 등을 통해 총 6.45 kW의 신·재생에너지 용량을 보유했던 ZeSH-2에 8.3 kW 용량의 BIPV와 3.3 kW 용량의 BIPVT, 그리고 BESS, TESS, P2H, 지열 냉난방 히트펌프 등을 적용해 고도의 에너지자립율을 갖는 시설로 바꿨다.

연구진은 이와 같이 리모델링한 주거용 건물 'KePSH-1'과 'KePSH-2'를 지난 1월부터 4월까지 시운전해 일반적인 가구의 소비량 기준으로 144%의 에너지자립률을 얻는데 성공했다. 이를 건축물 에너지효율등급 인증평가 프로그램(ECO2)을 이용해 시뮬레이션했을 때 연간 에너지자립률 166.3%에 달한다고 연구원측은 설명했다.

연구진은 이번 연구의 실증 대상인 원내 건물 4채 중 비주거건물 2채에 대해서도 오는 8월까지 리모델링을 완료해 에너지자립 및 자가소비에 대한 후속 연구를 진행할 계획이다.

추가로 리모델링을 추진하는 건물에는 신기술 도시보급에 크게 기여할 수 있도록 4.8 kW규모의 유색 태양광 패널 '솔라스킨'과 벽면형 컬러 BIPV(40 kW), 히트펌프 등을 적용해 에너지공유 통합 운영시스템 구축 및 최적화 실증 등 2단계 연구를 진행할 예정이다.

1단계에서 적용된 신·재생에너지 요소기술 및 연구원의 태양광 예보기술 등을 활용해 △전체 커뮤니티 에너지자립률 향상과 에너지공유를 통한 자가소비율 향상 △커뮤니티 에너지 운영시스템 최적화 △커뮤니티 내 열에너지 네트워크 검증 등이 내년부터 시작되는 2단계 연구에서 수행된다.

연구책임자인 김종규 책임연구원은 "이번 연구결과는 향후 도시재생을 통한 에너지자립률 향상, 공공부지 또는 노후 캠퍼스를 활용한 도시 에너지공급 플랫폼 구축, 리모델링을 통한 건축시장 활성화 및 신도시 에너지 자립화 등에 활용할 수 있을 것" 이라며 "앞으로 다양한 실증연구를 통한 제로에너지 커뮤니티 보급모델을 확보해 재생에너지의 도시보급 잠재력을 높이고 탄소중립 및 그린뉴딜에 기여할 수 있도록 노력할 것"이라고 말했다.