1. 머리말 : 토다건설의 탈탄소사회를 실현하기 위한 노력

 최근 지구온난화가 원인이라고 생각되는 이상기후가 심화·빈발하고 있어 보다 고도의 탈탄소화 노력이 요구되고 있다. 일본은 ‘2050년 탄소중립’을 선언했다. 2021년 각의 결정된 제6차 에너지기본계획은 2050년 주택·건축물 스톡 평균으로 ZEH·ZEB 기준의 에너지절감 성능 확보를 지향하고 있다는 점에서 보더라도 건축물의 근본적인 탈탄소화가 필수적이다.  

이러한 배경 속에서 토다건설(주)은 사업 활동을 통한 환경문제 해결에 노력하고 있다. 토다건설(주)의 SBT주1)에서 Scope1+2는 2030년까지 2020년 대비 42% 감축(1.5℃ 수준), Scope3은 25% 감축(WB 2℃ 수준주2))을 목표로 내걸었다. 토다건설(주)은 Scope3이 공급망 배출량에서 차지하는 비중이 매우 크고 특히 카테고리11(시공한 건축물 사용 단계에서의 배출)이 전체의 약 70%를 차지하기 때문에 ZEB는 그 삭감책으로서 효과적인 대책 중의 하나다<그림 1>.  

이에 토다건설(주)은 ZEB를 탈탄소화 활동의 핵심으로 자리매김하고 더더욱 추진하기 위해 노력하고 있다.

ZEB를 확대하기위해 토다건설(주)은 현재까지 다수의 ZEB 시설을 설계·시공하면서 그 노하우를 축적해 왔다. 2021년에는 토다건설(주) 신사옥 ‘신축 TODA 빌딩’이 ZEB Ready 인증을 획득했다<그림 2>. 이 시설은 건축물 높이 150m 이상의 복합용도 빌딩으로 건축물 전체적으로 ZEB Ready 인증을 취득한 일본 최초의 사례다. 건축적 공법으로는 기준층 외곽부에 배치한 크고 작은 수직 핀으로 일사(日射) 부하를 억제하고, 설비적 고안으로는 코제너레이션 설비에 의한 상시 전력 공급과 더불어 그 폐열을 남김없이 흡수식 열원기 열원, 열교환기 온수 열원, 사원식당의 급탕에 이용하는 등 열원을 최적화했다.  

2. 가설 현장사무소의 ‘ZEB’ 실현 

토다건설(주)이 설정한 Scope1+2의 배출원은 크게 건설현장과 오피스, 작업장 등의 3가지로 나뉘는데 건설현장이 배출량의 90% 이상을 차지하고 있다. 그러므로 건설현장의 CO₂배출량 삭감 활동이 매우 중요해 토다건설(주)은 시공의 고효율화, 경유 대체연료 활용, RE100 전력 활용을 중심으로 탈탄소화를 추진해 왔다.

건설현장의 탈탄소화를 추진하는 가운데 위와 같은 대책은 물론, 가설 현장사무소에서의 CO₂배출량 감축도 고려할 필요가 있다. 

그래서 이번에 검토한 것이 가설 현장사무소의 “ZEB화”다(이하 “ZEB화”는 최고 등급의 ZEB 달성을, ‘ZEB화’는 어느 정도의 등급 달성을 각각 의미한다). 토다건설(주)은 제2 신메이도로 하세다니공사 가설 현장사무소가 일본 최초로 2022년 7월 29일 “ZEB” 인증을 취득했다<그림 3><사진 1>. 

 

ZEB는 기준 1차 에너지 소비량 삭감률에 따라 4가지 등급으로 나뉘는데 이번에 취득한 “ZEB”는 100% 이상 감축을 필수로 하는 최고 등급이다. 이하에서는 건축물의 개요와 고려사항을 나타낸다<표 1>.

2.1  현장사무소의 개요

건물명칭 : 제2 신메이도로 하세다니공사 가설 현장사무소

소 재 지 : 효고현 고베시 니시구 하세다니무라 부지 

준공시기 : 2022년 9월 상순 

구      조 : 경량 철골조 구조 

층      수 : 지상 2층 

건축면적 : 184.37m² 

연 면 적 : 368.74m²

2.2 설계 포인트

오피스 용도의 시설에서는 에너지 소비량의 대부분이 공조 설비에 의한 것이므로 공조부하를 줄이는 것이 중요하다. 그러나 가설 현장사무소는 임대에 의한 프리패브 또는 유닛 하우스인 경우가 많아 적용하는 기술에 제약이 따르기 쉽다. 우선적으로는 채택하기 쉬운 단열성 향상을 우선으로 한다. 본 시설에는 외벽과 지붕에 글라스 울(24K 상당)을 각각 50mm·100mm 추가했다. 단, 창호는 섀시 폭에 문제가 있어 Low-E 유리로 교체하기가 어려워 단판 유리에 차열필름을 부착하기로 했다.

 설비 계획에서 에너지절감의 기본은 ①고효율 기기 도입, ②기기 용량의 적정화, ③제어 추가다.

공조에서는 ①고(高) COP의 패키지 공조기 채택과 ②공조 용량의 적정화에 주목해 기기를 선정했다. 구체적으로 사무실 및 회의실에는 상가·오피스용 패키지 공조기를, 그 외 공조실에는 주택용 룸 에어컨을 각각 채택했다. 

이들의 COP를 보면 평균 냉방 COP=3.7, 평균 난방 COP=4.0(평균 COP=총 공조능력/총 소비전력으로 계산한다)이어서 표준 빌딩용 멀티 패키지와 비교해도 COP가 높아 적절하게 배치하면 공조 에너지량을 줄이는 데 크게 기여한다. 

또한 외피 성능 및 각 개인실의 운용을 고려해 공조 용량을 최적화하는 것도 중요하다. 일반적으로는 쾌적성을 보장하기 위해 기기 용량에 여유를 두는데 그렇게 되면 소비전력이 커져 BEI가 악화되기 쉽다. 따라서 쾌적성을 해치지 않는 범위에서 최소한으로 설계하고 뒤에 설명하는 시뮬레이션으로 쾌적성을 확인하면서 계획대로 진행했다.

조명은 ①LED 채택, ②적정 조도 확보, ③인체센서를 추가함으로써 BEI를 저감했다. 

인체센서는 화장실, 탕비실, 창고, 복도 등 정상적으로 이용하지 않는 곳에 적극 도입했다.

기타 환기와 급탕도 ZEB의 평가 대상이 되므로 급탕에는 잠열 회수형 고효율 가스 온수기를 활용해 에너지절감을 도모하고 있지만 가설 현장사무소에서는 이러한 에너지 소비량 비율이 매우 작아 에너지절감 대책의 우선순위가 낮다. 또한 최고 등급의 “ZEB”를 취득하려면 태양광 패널이 필수인데 본 시설에는 총 19.2kW의 배터리 용량을 옥상과 지상에 분산 배치했다.

이상과 같은 기술을 조합함으로써 태양광 패널에 의한 발전을 제외한 1차 에너지 소비량의 62%를 삭감(BEI=0.38)하고 발전량까지 감안하면 순 삭감률 109%(BEI=0.09)를 달성했다<그림 5>. 에너지를 절약 하는 방법 중에서도 특히 ‘단열성 향상’과 ‘공조 용량의 적정화’는 효과가 매우 높아 충분히 검토하면 이것만으로도 ZEB Ready에 충분히 근접할 수 있다. 

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본 원고는 일본공업출판주식회사 발행하는 ‘建築設備と配管工事’잡지에서 발췌하여 번역한 것입니다.

전체 기사는 2024년 3월호 ‘월간 설비기술’에 게재되어 있습니다.(월간지 구입문의(02)2633-4995)

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