[탄소중립 건설기술 탐방⑦] 에너지 효율 높이는 ‘액티브 기술’

기계장치 통해 능동적 탄소중립 도모

폐열회수형 환기장치·고효율 조명 등 다양

패시브·신재생 에너지와 친환경 건축 ‘3대 축’

제로에너지건축물에 적용되는 '액티브(Active) 기술'은 말 그대로 능동적으로 에너지를 만드는 것을 뜻한다. '패시브(Passive) 기술', '신재생 에너지'와 함께 탄소중립 건축 기술의 '3대 축' 중 하나다.

액티브 기술의 핵심은 화석연료를 사용하지 않고 자연 상태에서 에너지를 생산하는 것이다. 넓은 의미에서 태양광, 지열 등도 포함된다. 다만 국토교통부는 제로에너지건축 관련 기술을 홍보하며 액티브 기술과 신재생 에너지를 따로 구분하고 있다.

최근 건축물에 많이 사용되는 액티브 기술에는 고효율 발광다이오드(LED) 조명이 있다. LED 조명은 성향이 다른 반도체간 결합으로 전류를 흘렸을 때 전자·정공이 결합하면서 발산하는 빛을 이용한다. 이에 따라 사용 전력이 일반 제품 대비 20% 수준에 달한다. 수명도 15배 가량 길어 전반적인 자원 절약 측면에서도 강점을 보인다.

폐열회수 환기장치에 대한 관심도 높다. 이 장치는 외부에서 유입되는 차가운 공기와 실내에서 외부로 버려지는 더운 공기의 열교환을 책임진다. 이를 통해 실내에 공급되는 공기 온도를 올려주는 역할을 한다. 열교환기는 열만 교환하는지 수증기까지 관여하는지에 따라 현열 교환기와 전열 교환기로 구분할 수 있다.

해당 장치를 적용할 경우 보일러 혹은 기타 난방 장치 사용으로 인한 난방에너지를 절감하는 효과가 있다. 여기를 거친 외부 공기는 열교환을 통해 일정 온도로 상승돼 실내로 공급되기 때문이다.

통상 환기장치는 판형 열교환기와 원형(로터리) 열교환기로 나뉜다. 판형 열교환장치는 다수 관으로 이루어진 판을 서로 엇갈린 방향으로 여러 겹 쌓는다. 그 사이로 실내에서 배출되는 공기와 실내로 유입되는 공기를 통과시켜 서로 열을 교환하도록 설계했다. 원형(로터리) 열교환장치는 열교환소자가 지속적으로 회전하면서 절반구간에서 실내공기가 통과돼 나갈 때 열기와 습기를 저장해 둔다. 이후 다른 쪽 절반구간에서 외부공기가 그 원판을 통과해 들어올 때 이를 다시 전달해준다.

고효율 보일러 및 가전제품을 사용하는 것도 제로에너지건축 달성을 위한 액티브 기술 적용 사례들이다. 실내난방과 온수공급 두 가지 역할을 동시에 하면서 높은 효율을 가진 보일러를 사용하는 경우가 많다.

고효율 보일러는 △배기가스에 포함된 수증기 열을 여러 번 재사용하는 콘덴싱 열교환 기술과 △수증기에 포함된 열을 회수해 재활용하는 폐열 회수 기술 등을 이용해 효율을 향상시킨다. 콘덴싱 열교환은 배기가스 수증기에 포함된 열을 응축·회수해 배기가스 온도를 낮추는 기술이다. 폐열 회수는 배기가스와 연소용 공기를 열교환시킴으로써 연소용공기를 예열하는 게 골자다. 동일한 성능의 보일러라도 부분부하 운전 시 운전 효율이 달라질 수 있으므로 과설계 되지 않도록 적정 용량 기기를 계획해야 한다.

고효율 가전기기 사용은 일반 가정에서도 쉽게 접근 가능하다. 에어컨의 경우 5등급 제품보다 1등급 제품을 사용할 시 약 30~40% 가량 에너지를 아낄 수 있다. 가전제품별 에너지소비효율등급은 '효율관리기자재 운용규정'에 의거해 결정된다. 제조사별로 다른 기준이 적용된다. 제품에 붙은 에너지소비효율등급 라벨을 보면 효율등급, 소비전력량, 이산화탄소 배출량, 세부 제품정보, 연간 에너지 비용 등을 확인할 수 있다.

여헌우 기자 yes@ekn.kr