[재미난 융합과학 이야기] (30) 미래의 집, 제로 에너지 하우스

설계 때부터 에너지 사용 최소화
태양광 등 활용… 건물단열도 만전

인류가 사용하는 에너지가 고갈되고 있다는 말을 많이 듣는다. 에너지 보존 법칙에 따르면 에너지는 한 종류가 다른 종류로 변할 뿐 사라지거나 생성되지 않는다고 한다. 사람들이 에너지를 사용하면 다른 종류로 변할 뿐 사라지지는 않는데, 에너지가 고갈된다는 것은 무슨 의미일까?

전기·화학 에너지 등의 에너지를 사용하면 최종적으로 열에너지로 변한다. 이때 생성된 열에너지는 사용한 에너지와 그 양이 같다. 그러나 일단 열로 전환되어 흩어진 열에너지는 모을 수 없으므로 다시 사용할 수 없다. 즉, 에너지가 사라지는 것이 아니라 사용 가능한 에너지가 줄어들고 있다는 의미이다.

자동차를 포함한 운송 수단에서 사용되는 에너지와 주택이나 건물에서 사용하는 에너지를 비교하면 어느 쪽이 더 많을까?

2011년도 관련 자료에 따르면 아파트나 주택 등의 주거용 건물과 학교나 병원, 백화점 등의 상업용 건물에서 사용하는 에너지는 전체 에너지 소비량의 약 19%로, 산업용 다음으로 많은 에너지를 사용하고 있다. 특히 오래된 주택은 난방을 위해 많은 에너지를 사용하므로 ‘에너지 먹는 하마’라고 불리기도 한다. 최근 들어 건물에서 사용하는 전력과 난방 등 에너지를 내부에서 모두 해결할 수 있는 ‘제로 에너지 하우스(Zero Energy House·이미지)에 대한 관심이 높아지고 있다. 제로 에너지 하우스는 설계할 때부터 에너지 사용을 최소화할 수 있도록 하고, 풍력·태양광 발전을 이용하여 필요한 전기 에너지를 공급할 수 있도록 한다. 태양광 발전이란 태양 전지판이 빛을 받으면 전기가 만들어지는데, 이 태양 전지판으로 전기를 얻는 것을 의미한다. 이는 소형 계산기나 시계 등에 사용되기도 한다.

제로 에너지 하우스를 위해서는 건물의 단열도 매우 중요하다. 단열이 안 될수록 열이 쉽게 빠져나가므로 온도 차를 유지하는 데 많은 에너지가 필요하다. 이런 까닭으로 최근에 짓는 건물은 벽과 바닥, 천장을 통해 열이 이동되지 않도록 단열이 잘 되는 소재로 된 두꺼운 것을 사용하거나 열을 잘 전달하지 않는 물질을 활용한다. 유리창도 이중 유리 등을 사용하여 단열 효과를 높이고 있다.

에너지를 태양 발전 시스템 등으로 생산하고, 단열로 절감한다면 제로 에너지 하우스를 넘어 남는 에너지를 외부에 공급하는 ‘플러스(+)에너지 하우스’도 가능하다.

미래엔 올리드 과학팀