[독일] 프라이부르크, 지속가능정책 현장학습(1) 2019
플러스에너지 건물로 지은 신청사
2024-04-05 오후 12:50:04
(1) 소비에너지보다 생산에너지가 많은 플러스에너지 건물 보유
□ 프라이부르크 신시청사
◇ 플러스에너지 건물로 지은 신청사
○ 프라이부르크의 구청사는 구도심에 위치한 16개의 건물에 분산되어 있었다. 건물 역사도 오래된 데다, 임대료는 높고, 면적은 좁으며, 부서마다 위치가 달라 시민이 찾는데도 불편이 많았다. 이에 시에서는 새로운 시청사 건축을 결정했다.
○ 모두 3개 동이 들어설 예정인데 1개 동만 완공하여 사용하고 있다. 나머지 2개 동은 4개 회사를 선정, 설계 중이다. 3개 신축건물은 모두 에너지소비량보다 에너지생산량이 많은 ‘플러스에너지(Plus-energy)' 건물이다.
▲ 신 시청사 외부 모습[출처=브레인파크]
▲ 창문도 태양에너지 집광시설[출처=브레인파크]
○ 현재 사용 중인 신청사는 뒤셀도르프(Dusseldorf)에 위치한 건축회사 ‘잉겐호븐(Ingen -hoven)’이 설계와 시공을 맡았다. 건물 옥상과 벽면에는 시각적으로도 빼어난 디자인을 가진 태양광 패널이 설치되어 있다. 이곳에 설치한 태양광 시설의 투자비용 회수에는 18년 정도가 걸릴 것으로 예상한다.
○ 플러스에너지 건물은 단열이 중요하다. 단열성능이 뛰어난 건축자재를 사용하기 위해 흑림에서 생산된 목재를 이용했다. 또한 지하수의 냉기를 냉방에너지로, 지열을 난방에너지로 사용한다.
◇ 직원과 주민이 함께 사용하는 공공시설 운영
○ 이 건물에는 1,500명의 직원이 근무하는데, 주차 면은 230개에 불과하다. 그마저도 신청사 인근에 들어설 예정인 주택단지와 공동으로 사용할 목적으로 세운 공유주차장이다. 기본적으로 자동차가 없는 사무실을 지향하기 때문에, 직원을 위한 자전거주차장과 샤워장을 확보해 놓았다.
○ 신청사 내부 시설은 직원을 위한 쾌적한 개인 사무실, 주민도 언제든 자유롭게 이용할 수 있는 회의실과 구내식당을 두고 있다. 또한 신청사 바로 옆에 직원 자녀를 위한 유치원도 건립했는데, 역시 주민과 함께 이용할 수 있는 시설이다.
(2) 세계가 인정한 지속가능한 도시재생
□ 프라이부르크 보봉단지
◇ 군대 주둔지역을 신축과 리모델링으로 친환경 주거단지 전환
○ 보봉지구는 과거 1938년 독일에서 군부대 막사로 건축한 지역인데, 2차대전 후 프랑스군 주둔 당시 프랑스사령관인 보봉(Vauvon) 장군이 도시형태로 개발했다. 그 후 1993년 프라이부르크 시의회가 주거단지 개발을 의결함에 따라 현재의 보봉지구로 재탄생한 것이다.
○ 프라이부르크 남동쪽에 있으며 2008년 3만㏊ 면적에 6,000여명이 거주하는 신도시로 거듭났다. 프랑스군 막사 등 주요 건물은 리모델링하여 사용하고 다른 건물들은 대부분 신축한 것이다.
○ 시에서는 수익을 높이기 위해 더 많은 주거공간을 만들고 싶었지만, 주민의 요구를 받아들여 녹지와 복지시설로 리모델링한 곳이 많다. 군대 카지노로 사용되던 '㏊us037'이 대표적이다.
시에서는 건물을 철거하려고 했지만, 주민이 반대해서 복지편의시설로 개조했다. 시민들이 이 건물을 지키기 위해 시위까지 했다고 하는데, 지금은 보봉지구를 상징하는 건물 중 하나가 되었다.
▲ 주민들이 지켜내고 편의시설로 이용하는 '㏊us037'[출처=브레인파크]
◇ 젊은층이 주도한 미래지향적 도시계획의 우수사례
○ 보봉지구는 ‘2010 상하이 도시엑스포’에서 미래지향적 도시계획의 우수사례로 소개되었다. 친환경적인 도시계획과 주택건설로 전 세계에 알려져 있지만,시민이 도시계획에 직접 참여한 사례로도 주목받고 있다.
○ 입주민들의 연령은 프라이부르크 평균에 비해 낮은 편이다. 친환경적인 삶을 지향하면서 그에 따르는 불편을 감수할 각오가 되어 있는젊은이들이 선호하는 주거단지이기 때문이다. 전체 인구의 30%가 18세 미만이며, 60세 이상은 2.2%에 불과하다.
◇ 에너지 자립적 생태주거단지 지향
○ 보봉지구가 자립적인 생태주거단지가 되기 위해 지킨 세 가지의 원칙이 있다. 첫째, 태양광을 주 에너지원으로 사용하고, 둘째, 대중교통 중심체계로 운영하며, 셋째, 키 큰 나무는 가급적 그대로 보존하는 것이었다.
○ 보봉지구 내 주택은 연간 65㎾ 이하의 에너지를 사용하는 저 에너지소비 건물이다. 기존 주택과 비교하여 25% 이하의 에너지를 소비하는 패시브 하우스(Passive house), 에너지 사용량보다 생산량이 많은 플러스 에너지 주택도 다수 있다.
디자인도 획일적이지 않고 다양하다. 건물마다 에너지 절감과 지구 온난화를 방지하기 위해 도입한 신재생 에너지도 다양하다.
○ 교통체계는 철저히 보행자 중심이다. 주민 1000명 당 차량은 172대에 불과하다. 독일 평균이 250대 이상인 것을 생각하면 70% 수준에 불과하다. 상가 건물은 주택단지 바로 옆에 배치하여 편의성을 높였다.
○ 쉘리어베르크 태양단지 내에는 전기자동차와 자전거만 통행할 수 있도록 했고, 전 지구에서 자동차를 이용하지 않고 시민들이 자전거나 도보로 운동과 쇼핑, 직장생활, 문화활동을 할 수 있도록 했다.
보봉지구 내에는 3개의 초등학교와 3개의 유치원, 대형 슈퍼마켓, 유기농 매장, 주말장터, 광장, 도시농업 텃밭 등이 적절하게 배치되어 있다.
◇ 주택협동조합을 결성하여 조합원이 주체가 된 주택단지 개발
○ 보통 신규 주거지역을 만드는 주체는 대부분 건설회사이다. 하지만 보봉지구는 주택협동조합에 가입한 조합원들이 주체가 되어 주택단지를 구상한다.
적게는 2~3명, 많게는 10명 이상의 입주예정자가 모여 공동으로 땅을 매입하고 개별적으로 전문 건축가에게 주택설계를 맡기는 주거공동체방식을 선택했다. 그래서 모든 건물의 생김새나 색깔이 다를 수밖에 없다.
▲ 다양한 형태의 공동체 주택[출처=브레인파크]
◇ 공용주차장 이용과 높은 요금으로 자동차 진입 최소화
○ 독일 주택건축법에는 건물 신축시 의무적으로 주차장을 지어야 한다. 하지만 보봉지구는 신규 주택지 개발에 주민들이 직접 참여하여 주차장 문제를 스스로 해결하도록 허용했다.
○ 그 결과 자동차가 진입할 수 있는 범위를 최소화했다. 자동차가 없는 주민들도 전혀 불편하지 않도록 근거리에 마켓이나 학교가 있으며, 주거지에서 3곳의 트램 정거장까지 거리는 300m 이내이다.
○ 보봉지구는 개인주차장이 있는 지역과 없는 지역으로 구분된다. 개별주차장이 없는 지역은 3개의 공용주차장에 주차를 하고 도보로 이동한다.
공용주차장 이용 보증금은 주차면 당 2만 유로이다. 자동차를 가지려면 우리 돈으로 약 2천6백만원 이상을 추가로 부담해야 하는 셈이다. 주차구역 보증금뿐만 아니라, 월별로 사용료도 내야 한다.
이런 장치 덕분에 프라이부르크 시 전체의 자동차 보유 비율이 35%인데 반해 보봉지구의 자동차 보유 비율은 16%에 불과하다.
○ 보봉지구 내 주차장에는 총면적 800㎡의 태양광 패널을 설치하여 연간 10만㎾ 전기를 생산한다. 이를 통해 30가구에 전기공급이 가능하다. 할인점 알디(aldi)도 자체적으로 패널을 설치하여 비슷한 양의 전기를 생산하고 있다.
▲ 보봉의 주차장 건물들(오른쪽이 할인점 알디(aldi)의 주차장)[출처=브레인파크]
◇ 친환경주택의 최고 단계, 플러스에너지 주택
○ 태양열 주택은 태양열을 이용하는 범위에 따라 △온수만 가능한 주택 △온수와 난방이 가능한 주택 △일반 주택과 비교해 4분의 1 이하의 에너지만 사용하는 '패시브 주택(Passiv ㏊us)' △필요 에너지보다 많은 에너지를 생산하는 '플러스에너지 주택(Plusenergie ㏊us)' 등으로 구분한다.
○ 패시브 하우스에서 더욱 발전된 개념이 플러스에너지 주택이다. 집에서 필요한 에너지를 소비하고도 남는 전기를 판매하는 주택을 말한다.
○ 저에너지 주택을 건설하기 위한 새로운 건축자재도 지속적으로 개발하고 있는데, 패시브 주택이나 플러스에너지 주택에 필요한 특수한 삼중창은 이제 일반화되었다.
창문은 단열뿐 아니라 내부의 오염된 공기를 빼내고 외부의 신선한 공기를 데워주는 역할을 해야 하는데 이를 위한 공기순환 시스템도 적용했다.
○ 에너지정책의 초점은 에너지가 많이 들어가지 않는 주택, 즉 단열이 잘되는 주택을 짓는 것이 핵심이다. 건물 자체가 단열이 되지 않아 에너지를 과다하게 소비하는 구조라면 대체에너지를 아무리 열심히 보급해도 허사이기 때문이다.
○ 보봉지구에는 화장실에서 물을 사용하지 않는 주택도 있고 지하에서 분뇨를 모아서 바이오 가스를 생산하여 에너지로 재사용하는 주택도 있다.
보봉지구는 저마다 선호하는 친환경적인 요소를 경쟁적으로 도입한 친환경주택의 전시장이라 불러도 손색이 없을 것이다.
▲ 개인주차 불가를 알려주는 표지판[출처=브레인파크]
▲ 보봉지구 입구에 있는 현황판[출처=브레인파크]
(3) 소비전력의 5배를 생산하는 회전주택
□ 헬리오트롭
◇ 태양을 바라보며 회전하는 집 ‘헬리오트롭’
○ 헬리오트롭(Heliotrop)은 그리스어로 '태양을 바라본다'라는 뜻을 가진 말로 태양에너지 건축가 롤프 디슈가 플러스에너지 주택을 목표로 보봉지구 외곽에 건립한 원통형 집이다. 플러스 하우스를 대표하는 프라이부르크의 대표적인 주택으로 유명하다.
○ 헬리오트롭은 보봉지구 외곽 산책로에 있는 이 도시의 대표적인 태양광 주택으로 태양광과 태양열로 에너지를 생산하고 쓰레기는 다시 사용하는 생태적인 미래주택의 모델로 알려져 있다.
환경선진국들이 모여 있는 유럽에서도 각광을 받고 있는 건물이라 방문객이 끊이지 않는다. 환경적인 마인드를 가지고 지은 가정집 한 채가 '태양의 도시' 프라이부르크의 유명한 관광명소가 되어 버린 것이다. 헬리오트롭을 보면 잘 지은 주택 하나도 관광상품이 될 수 있다는 사실을 똑똑히 확인할 수 있다.
◇ 현존하는 미래의 주택
○ 비센탈 거리(Wiesentalstr.)에 있으며, 설계자인 롤프 디슈가 주택 겸 자신의 건축사무소로 활용하고 있다. 헬리오트롭은 인류가 당면한 환경 위기를 극복하기 위해 에너지를 소비하는 집이 아니라 에너지를 생산하는 집을 짓겠다는 것을 목표로 건축되었다.
생태보존, 에너지, 경제성, 건축학과 기술, 마지막으로 디자인까지 통합해서 주택을 오랫동안 매우 적은 비용으로 사용해 보자는 것이다. 그리고 그 목표는 충분히 달성했다.
○ 헬리오트롭은 현재 사용 가능한 첨단기술을 모두 동원해 어떻게 에너지를 절약하고 쓰레기를 생태학적으로 어떻게 재활용할 수 있는지를 보여주는 미래의 주택이다. 에너지 요구량이 아예 없거나 더 나아가 에너지를 생산해내는 단계에 이른 주택, 즉 '플러스 에너지 하우스(Plusnenergie㏊us)'의 대명사가 헬리오트롭이다.
○ 롤프 디슈가 처음 이 프로젝트를 시작할 때, 부지가 마음에 들지 않았다고 한다. 약간 경사지였기 때문이다. 하지만 결국 현재의 부지를 선택했고, 여기에 주택을 세웠더니 한쪽 면이 높았다.
그래서 경사지는 사용할 수 없거나 아주 작은 규모만 사용 가능했다. 기초는 원통형이라 기초공사에 필요한 대지는 9㎡에 불과했다. 다음은 헬리오트롭의 부지와 건축 면적과 관련된 주요 데이터이다. [표 1] 헬리오트롭의 부지와 건축면적
◇ 적은 비용, 다량 제작이 가능한 조립방식
○ 집은 외부지름이 11m에 이르는 3층짜리 원통 모양이다. 기초 콘크리트를 빼곤 친환경 소재인 목재를 주로 사용했다. 구조가 복잡하고 하중을 버텨야 하기 때문이다.
가장 먼저 제작된 부분은 중심부 하중을 견뎌야 하는 목재 중앙기둥. 이 기둥은 높이 14m, 지름 2.9m이고 현장에서 제작되었다.
다른 부분들은 공장에서 먼저 조립한 다음 현장으로 가져와 각 부분들을 중앙기둥에 연결해서 조립했다. 이런 조립방식 때문에 헬리오트롭은 건축할 때 비용이 적게 들면서도 다량으로 제작할 수 있는 이점이 있다.
○ 세계 최초로 중앙기둥을 중심으로 다른 공간이 매달려있는 혁신적인 건축방식은 취리히에 위치한 스위스 기술대학과 합동으로 계산된 수치를 바탕으로 설계한 것이다.
○ 목재는 핀란드에서 제작된 '케르토 큐(Kerto-Q)'라는 것을 사용했는데, 이것은 얇은 베니어판을 십자형으로 엮을 수 있는 유일한 목재라고 한다.
중앙기둥과 여기에 연결된 목재 기초는 모두 합쳐 18개의 목재판으로 되어 있으며 목재판에는 반원형의 홈이 파여 있다. 그 곳에서부터 목재가 세로로 뻗어 나와 있는데 서로를 접착시키기 위해 에폭시 합성수지를 사용했다고 한다.
○ 원형 모양의 철근이 에폭시 합성수지 기둥을 둘러싼 형태로 완전히 밀착되어 있다. 세로로 잡아당겼을 때 결합되어 있는 목재강도는 90%에 이른다.
이 수치는 만약의 경우 건물에 강력한 충격이 가해지면 목재가 파괴되기 전에 철근과 에폭시 합성수지가 먼저 파괴될 정도라고 한다.
○ 모든 예상되는 사고를 염두에 두면 최대의 압박을 받았을 때, 중앙기둥의 압력 수치가 계산된다. 평상정도의 저항을 받을 때, 건축물 자체 무게, 물품이 적재되어 과부하일 때, 눈이 덮였을 때 압력수치는 단위면적당 1,700kN, 바람이 건물과 솔라 플랫폼에 불어올 때, 바람으로 인해 무게가 한 쪽으로 치우칠 때 등의 유연성 정도는 1,850kNm, 건물과 솔라 플랫폼에 비대칭의 바람이 불어올 때 비틀림 정도는 55kN, 최상층에서의 최고 진동 정도는 25㎜로 기록되어 있다. 중앙기둥 관련 통계는 다음과 같다.
[표 2] 헬리오트롭 중앙기둥의 재원
◇ 쌍방향 태양열 추적 장치 장착
○ 옥상에는 54㎡ 크기의 단결정 실리콘 솔라 셀((Monocrystalline Silicon Solar Cell)이 설치되어 있는데, 이 셀은 다결정(Multicrystalline) 실리콘 솔라 셀보다 높은 효율을 보인다고 한다.
이 패널은 쌍방향 태양열 추적 장치가 내장되어 있어, 태양의 각도에 따라 가로축과 세로축으로 방향을 바꾸면서 에너지를 받아들인다. 좀 더 많은 태양에너지를 이용하기 위해 기술을 발전시킨 것이다.
▲ 옥상에 설치된 실리콘 솔라 셀[출처=브레인파크]
○ 회전식 패널은 고정식 패널 보다 30%에서 40% 정도 많은 태양 에너지를 얻어낼 수 있다. 이 시스템은 독일 전체에서도 쌍방향 태양열 추적 장치를 장착한 가장 큰 규모의 광전지 전력공급시스템으로 기록되어 있다.
[표 3] 헬리오트롭 태양전지판의 특징
◇ 집에서 필요한 전력의 5배 생산
○ 태양광 전지판만 방향을 바꾸는 것은 아니다. 집도 계절에 따라 방향을 바꿀 수 있도록 240개의 기어와 수많은 베어링이 설치되어 있다.
집은 높이 14m의 나무기둥의 중심축을 따라 회전한다. 집과 전지판 모두 태양의 방향과 계절에 따라 방향을 바꾸는 것이다. 해가 지면 집은 정상적인 방향으로 돌아온다.
○ 이 같은 구조 덕분에 헬리오트롭은 시간당 1㎾, 1년에 약 9.000kw의 전기를 생산하는데 이는 이 집에 필요한 전력의 5배이다.
이러한 일이 가능한 것은 우선 철저한 단열 덕분이다. 단열 때문에 필요한 전기가 적으니 필요에너지의 몇 배 이상을 생산하는 '플러스에너지하우스(Plusnenergie㏊us)'가 가능한 것이다.
○ 헬리오트롭에서 생산된 잉여전기는 태양열 에너지가 부족한 비상시에 동력을 제공해 주는 일반전기 송배전선로에 고정된 가격으로 제공되고 있다. 이 때 배전망은 전기보관창고 역할을 하는 셈이 된다.
생태학적인 관점에서 볼 때 이 방식은 매우 의미 있다. 전기 배터리로 쓰이는 중금속은 폐기될 때 환경문제를 일으킬 소지가 크기 때문이다.
◇ 단열을 위해 열을 흡수하는 삼중창
○ 태양이 아무리 많은 에너지를 흡수해도 건물의 단열이 엉망이면 소용없다. 단열이 먼저고 대체에너지는 나중이다. 건물의 한쪽은 전체가 단열을 위해 열을 흡수하는 삼중창으로 k-value는 0.4에서 0.6, 다른 한쪽은 최소 30㎝이상 두께로 열을 거의 내보내지 않는 단열벽면으로 k-value는 0.1에서 0.13정도라고 한다. 완벽한 수준의 단열이라는 것이 전문가의 의견이다.
○ 겨울에는 넓은 유리면을 통해 태양열을 받아들이고 여름에는 반대쪽 벽면이 태양열을 차단하는 구조로 되어 있다. 겨울에는 창호에서 손실되는 열이 단열재를 쓴 벽에 비해 높지만 여름에는 단열효과가 좋지 않게 나타난다.
왜냐하면 실내에 남아 있는 열이 과열될 수 있기 때문이다. 이 때문에 발코니는 태양이 머리 꼭대기에 머물러 복사에너지가 상대적으로 적게 주택에 닿는 5월에서 7월까지 유리창에 비추는 햇빛을 가리는 햇빛가리개 역할을 해준다.
◇ 옥상정원도 일종의 단열재
○ 옥상에도 식재토를 깔고 정원을 만들어 놓았다. 60㎡정도의 옥상정원 역시 편안한 휴식공간을 제공하면서 단열재 역할을 한다.
옥상에 모인 빗물은 내부 시스템을 통해 빗물 저장 장치에 모이고 이 물은 정화되어 세탁 용도로 다시 사용한다. 옥상은 또한 훌륭한 정원이다. 식물을 죽이고 땅을 파냈으면 그 면적만큼, 복원해 준다는 생각이 옥상조경의 시작이었다.
▲ 단열재 역할을 하는 옥상정원[출처=브레인파크]
○ 이 집은 온수와 난방을 위한 장치도 독특하다. 얼핏 보면 아름다운 조명처럼 보이는 발코니 난간은 진공관이다. 이 진공관 안에는 태양열을 받아들이는 흡수기가 설치되어 있다.
흡수기 안에 있는 두 개의 관을 통해 물이 이동한다. 태양열에 의해 이 물은 데워지고, 따뜻해진 물은 방 안에 있는 저장고로 가고, 이 저장고에서 온수와 난방시스템으로 이동한다. 여름에 발생하는 태양열로만 난방을 100% 공급할 수 있다.
○ 지하실에 있는 서비스 룸에는열 교환기가 있어 통풍장치를 가동시킨다. 원리는 아주 간단하다. 밖으로 나가는 공기 에너지는 차가운 공기로 바뀐다. 통풍 시스템으로 에너지 감소를 방지하는 것이다.
지상층의 통풍장치도 같은 원리로 작용하는데 이곳은 열 교환기가 서비스 룸에 설치되어 있다. 통풍 시스템은 통제가 가능한데 공기를 데워주는 원리를 적용하기 때문이다.
공기는 지하실 아래에 위치한 열 교환기로 가게 하기도 한다. 8℃의 정도 차이로 여름에는 공기가 차가워지도록 하고 겨울에는 여름과 비슷한 정도로 예열된다. 공기는 열교환기로 향하게 되어 있고 마지막에는 태양열 축열 탱크에서 실내온도로 데워진다.
◇ 열전달 무동력 바닥난방시스템
○ 65㎜두께의 두꺼운 긴 막대모양 난방장치와 온수는 태양열을 저장하는 용도로 사용된다. 이 장치는 창을 통해 들어 온 태양열을 바닥에서 흡수한다. 이 저온 난방 시스템은 겨울에도 태양열 집열기와 함께 사용된다.
○ 100℃를 넘길 수 있기 때문에 집열기들은 최고 온도에 다다르지 않게 되어 있다. 저온 난방 온도는 30℃면 충분하다. 겨울철에도 태양열 집열기로 얻을 수 있는 수치이다.
바닥 난방시스템은 온도를 제어하는 동력이 없는 방식이다. 이 방식은 신속하게 난방을 함에는 부적절하지만 공간을 예열시키는 데는 충분하다. 바닥 난방 시스템은 태양이 비추는 쪽의 방에서 비추지 않는 곳의 방까지 열을 전달 할 수 있어 각 방마다 자유롭게 난방을 할 수 있다.
○ 헬리오트롭은 2주 동안 태양이 뜨지 않을 때는 폐목으로 만든 우드칩을 사용해서 난방을 한다. 태양이 없어도 폐자원을 이용한다. 이처럼 이 집에서 화석연료의 흔적은 전혀 찾을 수 없다.
◇ 저온 천장 복사에너지 시스템
○ 저온 천장 복사에너지 시스템은 신속하게 난방을 할 수 있는 방식이다. 온수가 이 장치 안으로 들어오면 난방이 시작된다. 금방 열이 오르고 나머지는 복사열로 건물 밖 37㎡ 표면으로 내보낸다.
방열체가 천장에 장착되어 있기 때문에 약간의 열만 있어도 공기를 데울 수 있다. 의도된 것은 아니지만 쾌적한 환경은 복사에너지가 얼마나 방출되느냐에 따라 달라진다.
○ 이런 방식은 기존 건물보다 더 오래 난방이 지속되게 해 준다. 복사열은 공간 난방을 위한 에너지 요구량을 낮춰주며 쾌적한 실내온도를 보장한다. 바닥 난방 방식과 비슷해서 45℃가 최고의 온도이다. 이 역시 태양열 집열기와 보완할 수 있도록 설계했다.
○ 이렇게 데워진 온수는 난방과 세탁에 이용하고, 세탁에 사용한 물은 마당의 자연정수장에서 정화된다. 건조된 퇴비생산 방식의 화장실은 집안 내에서 사용된 더러운 물을 정화시켜 외부로 깨끗하게 내보낸다.
기계장치와 화학적 정제작용 전에 두 가지의 삼투액을 사용한다. 물은 산소로 가득 찬 상태로 작은 못으로 흘러 들어가는데 물고기들이 살 수 있을 정도로 깨끗한 수질이다.
○ 현대 기술이 동원할 수 있는 첨단 친환경 시스템은 모조리 모아 놓은 것이다. 미래형 기술이 환경을 살리는데 철저히 이용되고 있다. 빗물로 빨래를 하고 태양열로 난방을 하는 생활환경을 갖추고 있는 것이다.
◇ 퇴비를 생산하는 '생태화장실'
○ 이 집에는 '생태화장실'이라는 것이 있다. 생태화장실은 음식찌꺼기와 배설물을 퇴비로 만들어 준다. 음식물 쓰레기는 주방에서 바로 중앙 통로를 통해 버리면 지하에서 모여 1년에 한번 재활용 퇴비로 활용된다. 헬리오트롭에서는 하수나 음식물 쓰레기가 나오지 않는다. 연간 40ℓ의 건조된 퇴비가 나올 뿐이다.
○ 롤프 디슈의 부인 레만(Lehmann) 여사는 이 집을 짓고 난 뒤에 생활이 달라졌다고 한다. 친환경적인 생활양식이 몸에 익은 것이다.
주방에 있는 냉장고는 냉장실만 신선한 것을 먹기 위해 냉매를 사용하고 있고 자동차를 팔았으며 접어서 한 손으로 들 수 있는 자전거로 하루 20㎞ 정도를 다니는 생활에 익숙해졌다고 한다.
◇ 끊임없이 경비를 절감할 수 있는 방법 연구
○ 헬리오트롭은 건설 당시 전 세계의 첨단 기술이 집약된 건물로 ㎡당 약 8000유로의 건설비가 투자되었다. 당시 독일 일반주택의 건축비가 3000유로였던 점을 감안하면 3배 가까운 건축비가 들어간 것이다.
○ 현재는 이런 기술들이 많이 보편화되어 비슷한 건축을 할 경우 그때보다는 비용이 많이 절감되고 있다. 건축비용의 단순비교도 문제는 있다.
헬리오트롭은 자체적으로 에너지를 생산해서 판매하는 건축물이고 일반 주택은 에너지를 소비하는 주택이기 때문에 추가로 에너지 비용이 많이 발생한다. 건축물의 생산성은 건축비용에 에너지비용을 포함하여 계산하는 것이 바람직하다.
○ 태양광 주택의 건축비용은 계속 낮아지고 있다. 대량생산체제에 들어서서 가격이 많이 내려간 태양에너지 관련 제품 덕도 있지만 다른 건축자재와 건축 공법에서 끊임없이 경비를 절감할 수 있는 방법을 연구하고 있기 때문이다.
○ 헬리오트롭은 또 450유로만 있으면 단 이틀 만에 해체해서 다른 곳에 설치할 수 있도록 설계되어 있다. 건설과 해체를 기존 주택들보다 더 저렴한 비용으로 해결하고 에너지를 판매해서 돈을 벌고 방문객들에게 설명해 주고 돈을 벌고 있다.
- 계속 -
□ 프라이부르크 신시청사
◇ 플러스에너지 건물로 지은 신청사
○ 프라이부르크의 구청사는 구도심에 위치한 16개의 건물에 분산되어 있었다. 건물 역사도 오래된 데다, 임대료는 높고, 면적은 좁으며, 부서마다 위치가 달라 시민이 찾는데도 불편이 많았다. 이에 시에서는 새로운 시청사 건축을 결정했다.
○ 모두 3개 동이 들어설 예정인데 1개 동만 완공하여 사용하고 있다. 나머지 2개 동은 4개 회사를 선정, 설계 중이다. 3개 신축건물은 모두 에너지소비량보다 에너지생산량이 많은 ‘플러스에너지(Plus-energy)' 건물이다.
▲ 신 시청사 외부 모습[출처=브레인파크]
▲ 창문도 태양에너지 집광시설[출처=브레인파크]
○ 현재 사용 중인 신청사는 뒤셀도르프(Dusseldorf)에 위치한 건축회사 ‘잉겐호븐(Ingen -hoven)’이 설계와 시공을 맡았다. 건물 옥상과 벽면에는 시각적으로도 빼어난 디자인을 가진 태양광 패널이 설치되어 있다. 이곳에 설치한 태양광 시설의 투자비용 회수에는 18년 정도가 걸릴 것으로 예상한다.
○ 플러스에너지 건물은 단열이 중요하다. 단열성능이 뛰어난 건축자재를 사용하기 위해 흑림에서 생산된 목재를 이용했다. 또한 지하수의 냉기를 냉방에너지로, 지열을 난방에너지로 사용한다.
◇ 직원과 주민이 함께 사용하는 공공시설 운영
○ 이 건물에는 1,500명의 직원이 근무하는데, 주차 면은 230개에 불과하다. 그마저도 신청사 인근에 들어설 예정인 주택단지와 공동으로 사용할 목적으로 세운 공유주차장이다. 기본적으로 자동차가 없는 사무실을 지향하기 때문에, 직원을 위한 자전거주차장과 샤워장을 확보해 놓았다.
○ 신청사 내부 시설은 직원을 위한 쾌적한 개인 사무실, 주민도 언제든 자유롭게 이용할 수 있는 회의실과 구내식당을 두고 있다. 또한 신청사 바로 옆에 직원 자녀를 위한 유치원도 건립했는데, 역시 주민과 함께 이용할 수 있는 시설이다.
(2) 세계가 인정한 지속가능한 도시재생
□ 프라이부르크 보봉단지
◇ 군대 주둔지역을 신축과 리모델링으로 친환경 주거단지 전환
○ 보봉지구는 과거 1938년 독일에서 군부대 막사로 건축한 지역인데, 2차대전 후 프랑스군 주둔 당시 프랑스사령관인 보봉(Vauvon) 장군이 도시형태로 개발했다. 그 후 1993년 프라이부르크 시의회가 주거단지 개발을 의결함에 따라 현재의 보봉지구로 재탄생한 것이다.
○ 프라이부르크 남동쪽에 있으며 2008년 3만㏊ 면적에 6,000여명이 거주하는 신도시로 거듭났다. 프랑스군 막사 등 주요 건물은 리모델링하여 사용하고 다른 건물들은 대부분 신축한 것이다.
○ 시에서는 수익을 높이기 위해 더 많은 주거공간을 만들고 싶었지만, 주민의 요구를 받아들여 녹지와 복지시설로 리모델링한 곳이 많다. 군대 카지노로 사용되던 '㏊us037'이 대표적이다.
시에서는 건물을 철거하려고 했지만, 주민이 반대해서 복지편의시설로 개조했다. 시민들이 이 건물을 지키기 위해 시위까지 했다고 하는데, 지금은 보봉지구를 상징하는 건물 중 하나가 되었다.
▲ 주민들이 지켜내고 편의시설로 이용하는 '㏊us037'[출처=브레인파크]
◇ 젊은층이 주도한 미래지향적 도시계획의 우수사례
○ 보봉지구는 ‘2010 상하이 도시엑스포’에서 미래지향적 도시계획의 우수사례로 소개되었다. 친환경적인 도시계획과 주택건설로 전 세계에 알려져 있지만,시민이 도시계획에 직접 참여한 사례로도 주목받고 있다.
○ 입주민들의 연령은 프라이부르크 평균에 비해 낮은 편이다. 친환경적인 삶을 지향하면서 그에 따르는 불편을 감수할 각오가 되어 있는젊은이들이 선호하는 주거단지이기 때문이다. 전체 인구의 30%가 18세 미만이며, 60세 이상은 2.2%에 불과하다.
◇ 에너지 자립적 생태주거단지 지향
○ 보봉지구가 자립적인 생태주거단지가 되기 위해 지킨 세 가지의 원칙이 있다. 첫째, 태양광을 주 에너지원으로 사용하고, 둘째, 대중교통 중심체계로 운영하며, 셋째, 키 큰 나무는 가급적 그대로 보존하는 것이었다.
○ 보봉지구 내 주택은 연간 65㎾ 이하의 에너지를 사용하는 저 에너지소비 건물이다. 기존 주택과 비교하여 25% 이하의 에너지를 소비하는 패시브 하우스(Passive house), 에너지 사용량보다 생산량이 많은 플러스 에너지 주택도 다수 있다.
디자인도 획일적이지 않고 다양하다. 건물마다 에너지 절감과 지구 온난화를 방지하기 위해 도입한 신재생 에너지도 다양하다.
○ 교통체계는 철저히 보행자 중심이다. 주민 1000명 당 차량은 172대에 불과하다. 독일 평균이 250대 이상인 것을 생각하면 70% 수준에 불과하다. 상가 건물은 주택단지 바로 옆에 배치하여 편의성을 높였다.
○ 쉘리어베르크 태양단지 내에는 전기자동차와 자전거만 통행할 수 있도록 했고, 전 지구에서 자동차를 이용하지 않고 시민들이 자전거나 도보로 운동과 쇼핑, 직장생활, 문화활동을 할 수 있도록 했다.
보봉지구 내에는 3개의 초등학교와 3개의 유치원, 대형 슈퍼마켓, 유기농 매장, 주말장터, 광장, 도시농업 텃밭 등이 적절하게 배치되어 있다.
◇ 주택협동조합을 결성하여 조합원이 주체가 된 주택단지 개발
○ 보통 신규 주거지역을 만드는 주체는 대부분 건설회사이다. 하지만 보봉지구는 주택협동조합에 가입한 조합원들이 주체가 되어 주택단지를 구상한다.
적게는 2~3명, 많게는 10명 이상의 입주예정자가 모여 공동으로 땅을 매입하고 개별적으로 전문 건축가에게 주택설계를 맡기는 주거공동체방식을 선택했다. 그래서 모든 건물의 생김새나 색깔이 다를 수밖에 없다.
▲ 다양한 형태의 공동체 주택[출처=브레인파크]
◇ 공용주차장 이용과 높은 요금으로 자동차 진입 최소화
○ 독일 주택건축법에는 건물 신축시 의무적으로 주차장을 지어야 한다. 하지만 보봉지구는 신규 주택지 개발에 주민들이 직접 참여하여 주차장 문제를 스스로 해결하도록 허용했다.
○ 그 결과 자동차가 진입할 수 있는 범위를 최소화했다. 자동차가 없는 주민들도 전혀 불편하지 않도록 근거리에 마켓이나 학교가 있으며, 주거지에서 3곳의 트램 정거장까지 거리는 300m 이내이다.
○ 보봉지구는 개인주차장이 있는 지역과 없는 지역으로 구분된다. 개별주차장이 없는 지역은 3개의 공용주차장에 주차를 하고 도보로 이동한다.
공용주차장 이용 보증금은 주차면 당 2만 유로이다. 자동차를 가지려면 우리 돈으로 약 2천6백만원 이상을 추가로 부담해야 하는 셈이다. 주차구역 보증금뿐만 아니라, 월별로 사용료도 내야 한다.
이런 장치 덕분에 프라이부르크 시 전체의 자동차 보유 비율이 35%인데 반해 보봉지구의 자동차 보유 비율은 16%에 불과하다.
○ 보봉지구 내 주차장에는 총면적 800㎡의 태양광 패널을 설치하여 연간 10만㎾ 전기를 생산한다. 이를 통해 30가구에 전기공급이 가능하다. 할인점 알디(aldi)도 자체적으로 패널을 설치하여 비슷한 양의 전기를 생산하고 있다.
▲ 보봉의 주차장 건물들(오른쪽이 할인점 알디(aldi)의 주차장)[출처=브레인파크]
◇ 친환경주택의 최고 단계, 플러스에너지 주택
○ 태양열 주택은 태양열을 이용하는 범위에 따라 △온수만 가능한 주택 △온수와 난방이 가능한 주택 △일반 주택과 비교해 4분의 1 이하의 에너지만 사용하는 '패시브 주택(Passiv ㏊us)' △필요 에너지보다 많은 에너지를 생산하는 '플러스에너지 주택(Plusenergie ㏊us)' 등으로 구분한다.
○ 패시브 하우스에서 더욱 발전된 개념이 플러스에너지 주택이다. 집에서 필요한 에너지를 소비하고도 남는 전기를 판매하는 주택을 말한다.
○ 저에너지 주택을 건설하기 위한 새로운 건축자재도 지속적으로 개발하고 있는데, 패시브 주택이나 플러스에너지 주택에 필요한 특수한 삼중창은 이제 일반화되었다.
창문은 단열뿐 아니라 내부의 오염된 공기를 빼내고 외부의 신선한 공기를 데워주는 역할을 해야 하는데 이를 위한 공기순환 시스템도 적용했다.
○ 에너지정책의 초점은 에너지가 많이 들어가지 않는 주택, 즉 단열이 잘되는 주택을 짓는 것이 핵심이다. 건물 자체가 단열이 되지 않아 에너지를 과다하게 소비하는 구조라면 대체에너지를 아무리 열심히 보급해도 허사이기 때문이다.
○ 보봉지구에는 화장실에서 물을 사용하지 않는 주택도 있고 지하에서 분뇨를 모아서 바이오 가스를 생산하여 에너지로 재사용하는 주택도 있다.
보봉지구는 저마다 선호하는 친환경적인 요소를 경쟁적으로 도입한 친환경주택의 전시장이라 불러도 손색이 없을 것이다.
▲ 개인주차 불가를 알려주는 표지판[출처=브레인파크]
▲ 보봉지구 입구에 있는 현황판[출처=브레인파크]
(3) 소비전력의 5배를 생산하는 회전주택
□ 헬리오트롭
◇ 태양을 바라보며 회전하는 집 ‘헬리오트롭’
○ 헬리오트롭(Heliotrop)은 그리스어로 '태양을 바라본다'라는 뜻을 가진 말로 태양에너지 건축가 롤프 디슈가 플러스에너지 주택을 목표로 보봉지구 외곽에 건립한 원통형 집이다. 플러스 하우스를 대표하는 프라이부르크의 대표적인 주택으로 유명하다.
○ 헬리오트롭은 보봉지구 외곽 산책로에 있는 이 도시의 대표적인 태양광 주택으로 태양광과 태양열로 에너지를 생산하고 쓰레기는 다시 사용하는 생태적인 미래주택의 모델로 알려져 있다.
환경선진국들이 모여 있는 유럽에서도 각광을 받고 있는 건물이라 방문객이 끊이지 않는다. 환경적인 마인드를 가지고 지은 가정집 한 채가 '태양의 도시' 프라이부르크의 유명한 관광명소가 되어 버린 것이다. 헬리오트롭을 보면 잘 지은 주택 하나도 관광상품이 될 수 있다는 사실을 똑똑히 확인할 수 있다.
◇ 현존하는 미래의 주택
○ 비센탈 거리(Wiesentalstr.)에 있으며, 설계자인 롤프 디슈가 주택 겸 자신의 건축사무소로 활용하고 있다. 헬리오트롭은 인류가 당면한 환경 위기를 극복하기 위해 에너지를 소비하는 집이 아니라 에너지를 생산하는 집을 짓겠다는 것을 목표로 건축되었다.
생태보존, 에너지, 경제성, 건축학과 기술, 마지막으로 디자인까지 통합해서 주택을 오랫동안 매우 적은 비용으로 사용해 보자는 것이다. 그리고 그 목표는 충분히 달성했다.
○ 헬리오트롭은 현재 사용 가능한 첨단기술을 모두 동원해 어떻게 에너지를 절약하고 쓰레기를 생태학적으로 어떻게 재활용할 수 있는지를 보여주는 미래의 주택이다. 에너지 요구량이 아예 없거나 더 나아가 에너지를 생산해내는 단계에 이른 주택, 즉 '플러스 에너지 하우스(Plusnenergie㏊us)'의 대명사가 헬리오트롭이다.
○ 롤프 디슈가 처음 이 프로젝트를 시작할 때, 부지가 마음에 들지 않았다고 한다. 약간 경사지였기 때문이다. 하지만 결국 현재의 부지를 선택했고, 여기에 주택을 세웠더니 한쪽 면이 높았다.
그래서 경사지는 사용할 수 없거나 아주 작은 규모만 사용 가능했다. 기초는 원통형이라 기초공사에 필요한 대지는 9㎡에 불과했다. 다음은 헬리오트롭의 부지와 건축 면적과 관련된 주요 데이터이다. [표 1] 헬리오트롭의 부지와 건축면적
| · 부지면적 : 512m² | · 지하창고․회의실․사무실 : 77.21m² |
| · 지상아파트 면적 : 90.83m² | · 서비스룸, 계단, 입구 현관, 발코니 : 40m² |
| · 옥상정원․회의실․작업장 : 117.83m² | · 총 건축면적 합계 : 325.87m² |
◇ 적은 비용, 다량 제작이 가능한 조립방식
○ 집은 외부지름이 11m에 이르는 3층짜리 원통 모양이다. 기초 콘크리트를 빼곤 친환경 소재인 목재를 주로 사용했다. 구조가 복잡하고 하중을 버텨야 하기 때문이다.
가장 먼저 제작된 부분은 중심부 하중을 견뎌야 하는 목재 중앙기둥. 이 기둥은 높이 14m, 지름 2.9m이고 현장에서 제작되었다.
다른 부분들은 공장에서 먼저 조립한 다음 현장으로 가져와 각 부분들을 중앙기둥에 연결해서 조립했다. 이런 조립방식 때문에 헬리오트롭은 건축할 때 비용이 적게 들면서도 다량으로 제작할 수 있는 이점이 있다.
○ 세계 최초로 중앙기둥을 중심으로 다른 공간이 매달려있는 혁신적인 건축방식은 취리히에 위치한 스위스 기술대학과 합동으로 계산된 수치를 바탕으로 설계한 것이다.
○ 목재는 핀란드에서 제작된 '케르토 큐(Kerto-Q)'라는 것을 사용했는데, 이것은 얇은 베니어판을 십자형으로 엮을 수 있는 유일한 목재라고 한다.
중앙기둥과 여기에 연결된 목재 기초는 모두 합쳐 18개의 목재판으로 되어 있으며 목재판에는 반원형의 홈이 파여 있다. 그 곳에서부터 목재가 세로로 뻗어 나와 있는데 서로를 접착시키기 위해 에폭시 합성수지를 사용했다고 한다.
○ 원형 모양의 철근이 에폭시 합성수지 기둥을 둘러싼 형태로 완전히 밀착되어 있다. 세로로 잡아당겼을 때 결합되어 있는 목재강도는 90%에 이른다.
이 수치는 만약의 경우 건물에 강력한 충격이 가해지면 목재가 파괴되기 전에 철근과 에폭시 합성수지가 먼저 파괴될 정도라고 한다.
○ 모든 예상되는 사고를 염두에 두면 최대의 압박을 받았을 때, 중앙기둥의 압력 수치가 계산된다. 평상정도의 저항을 받을 때, 건축물 자체 무게, 물품이 적재되어 과부하일 때, 눈이 덮였을 때 압력수치는 단위면적당 1,700kN, 바람이 건물과 솔라 플랫폼에 불어올 때, 바람으로 인해 무게가 한 쪽으로 치우칠 때 등의 유연성 정도는 1,850kNm, 건물과 솔라 플랫폼에 비대칭의 바람이 불어올 때 비틀림 정도는 55kN, 최상층에서의 최고 진동 정도는 25㎜로 기록되어 있다. 중앙기둥 관련 통계는 다음과 같다.
[표 2] 헬리오트롭 중앙기둥의 재원
| · 중앙기둥 내부지름 : 2.9m | · 중앙기둥 속 기계장치와 계단 : 15t |
| · 중앙기둥 높이 : 14.5m | · 중앙기둥 벽 두께 : 111㎜ |
◇ 쌍방향 태양열 추적 장치 장착
○ 옥상에는 54㎡ 크기의 단결정 실리콘 솔라 셀((Monocrystalline Silicon Solar Cell)이 설치되어 있는데, 이 셀은 다결정(Multicrystalline) 실리콘 솔라 셀보다 높은 효율을 보인다고 한다.
이 패널은 쌍방향 태양열 추적 장치가 내장되어 있어, 태양의 각도에 따라 가로축과 세로축으로 방향을 바꾸면서 에너지를 받아들인다. 좀 더 많은 태양에너지를 이용하기 위해 기술을 발전시킨 것이다.
▲ 옥상에 설치된 실리콘 솔라 셀[출처=브레인파크]
○ 회전식 패널은 고정식 패널 보다 30%에서 40% 정도 많은 태양 에너지를 얻어낼 수 있다. 이 시스템은 독일 전체에서도 쌍방향 태양열 추적 장치를 장착한 가장 큰 규모의 광전지 전력공급시스템으로 기록되어 있다.
[표 3] 헬리오트롭 태양전지판의 특징
| · 솔라 셀 면적 : 54㎡ | · 연간 동력 소비량 : 20kwh |
| · 회전각도 : 400° | · 외형상 지름 : 10.5m |
| · 전기모터 용량 : 120w | · 열저장 공간 타워 : 180m² |
◇ 집에서 필요한 전력의 5배 생산
○ 태양광 전지판만 방향을 바꾸는 것은 아니다. 집도 계절에 따라 방향을 바꿀 수 있도록 240개의 기어와 수많은 베어링이 설치되어 있다.
집은 높이 14m의 나무기둥의 중심축을 따라 회전한다. 집과 전지판 모두 태양의 방향과 계절에 따라 방향을 바꾸는 것이다. 해가 지면 집은 정상적인 방향으로 돌아온다.
○ 이 같은 구조 덕분에 헬리오트롭은 시간당 1㎾, 1년에 약 9.000kw의 전기를 생산하는데 이는 이 집에 필요한 전력의 5배이다.
이러한 일이 가능한 것은 우선 철저한 단열 덕분이다. 단열 때문에 필요한 전기가 적으니 필요에너지의 몇 배 이상을 생산하는 '플러스에너지하우스(Plusnenergie㏊us)'가 가능한 것이다.
○ 헬리오트롭에서 생산된 잉여전기는 태양열 에너지가 부족한 비상시에 동력을 제공해 주는 일반전기 송배전선로에 고정된 가격으로 제공되고 있다. 이 때 배전망은 전기보관창고 역할을 하는 셈이 된다.
생태학적인 관점에서 볼 때 이 방식은 매우 의미 있다. 전기 배터리로 쓰이는 중금속은 폐기될 때 환경문제를 일으킬 소지가 크기 때문이다.
◇ 단열을 위해 열을 흡수하는 삼중창
○ 태양이 아무리 많은 에너지를 흡수해도 건물의 단열이 엉망이면 소용없다. 단열이 먼저고 대체에너지는 나중이다. 건물의 한쪽은 전체가 단열을 위해 열을 흡수하는 삼중창으로 k-value는 0.4에서 0.6, 다른 한쪽은 최소 30㎝이상 두께로 열을 거의 내보내지 않는 단열벽면으로 k-value는 0.1에서 0.13정도라고 한다. 완벽한 수준의 단열이라는 것이 전문가의 의견이다.
○ 겨울에는 넓은 유리면을 통해 태양열을 받아들이고 여름에는 반대쪽 벽면이 태양열을 차단하는 구조로 되어 있다. 겨울에는 창호에서 손실되는 열이 단열재를 쓴 벽에 비해 높지만 여름에는 단열효과가 좋지 않게 나타난다.
왜냐하면 실내에 남아 있는 열이 과열될 수 있기 때문이다. 이 때문에 발코니는 태양이 머리 꼭대기에 머물러 복사에너지가 상대적으로 적게 주택에 닿는 5월에서 7월까지 유리창에 비추는 햇빛을 가리는 햇빛가리개 역할을 해준다.
◇ 옥상정원도 일종의 단열재
○ 옥상에도 식재토를 깔고 정원을 만들어 놓았다. 60㎡정도의 옥상정원 역시 편안한 휴식공간을 제공하면서 단열재 역할을 한다.
옥상에 모인 빗물은 내부 시스템을 통해 빗물 저장 장치에 모이고 이 물은 정화되어 세탁 용도로 다시 사용한다. 옥상은 또한 훌륭한 정원이다. 식물을 죽이고 땅을 파냈으면 그 면적만큼, 복원해 준다는 생각이 옥상조경의 시작이었다.
▲ 단열재 역할을 하는 옥상정원[출처=브레인파크]
○ 이 집은 온수와 난방을 위한 장치도 독특하다. 얼핏 보면 아름다운 조명처럼 보이는 발코니 난간은 진공관이다. 이 진공관 안에는 태양열을 받아들이는 흡수기가 설치되어 있다.
흡수기 안에 있는 두 개의 관을 통해 물이 이동한다. 태양열에 의해 이 물은 데워지고, 따뜻해진 물은 방 안에 있는 저장고로 가고, 이 저장고에서 온수와 난방시스템으로 이동한다. 여름에 발생하는 태양열로만 난방을 100% 공급할 수 있다.
○ 지하실에 있는 서비스 룸에는열 교환기가 있어 통풍장치를 가동시킨다. 원리는 아주 간단하다. 밖으로 나가는 공기 에너지는 차가운 공기로 바뀐다. 통풍 시스템으로 에너지 감소를 방지하는 것이다.
지상층의 통풍장치도 같은 원리로 작용하는데 이곳은 열 교환기가 서비스 룸에 설치되어 있다. 통풍 시스템은 통제가 가능한데 공기를 데워주는 원리를 적용하기 때문이다.
공기는 지하실 아래에 위치한 열 교환기로 가게 하기도 한다. 8℃의 정도 차이로 여름에는 공기가 차가워지도록 하고 겨울에는 여름과 비슷한 정도로 예열된다. 공기는 열교환기로 향하게 되어 있고 마지막에는 태양열 축열 탱크에서 실내온도로 데워진다.
◇ 열전달 무동력 바닥난방시스템
○ 65㎜두께의 두꺼운 긴 막대모양 난방장치와 온수는 태양열을 저장하는 용도로 사용된다. 이 장치는 창을 통해 들어 온 태양열을 바닥에서 흡수한다. 이 저온 난방 시스템은 겨울에도 태양열 집열기와 함께 사용된다.
○ 100℃를 넘길 수 있기 때문에 집열기들은 최고 온도에 다다르지 않게 되어 있다. 저온 난방 온도는 30℃면 충분하다. 겨울철에도 태양열 집열기로 얻을 수 있는 수치이다.
바닥 난방시스템은 온도를 제어하는 동력이 없는 방식이다. 이 방식은 신속하게 난방을 함에는 부적절하지만 공간을 예열시키는 데는 충분하다. 바닥 난방 시스템은 태양이 비추는 쪽의 방에서 비추지 않는 곳의 방까지 열을 전달 할 수 있어 각 방마다 자유롭게 난방을 할 수 있다.
○ 헬리오트롭은 2주 동안 태양이 뜨지 않을 때는 폐목으로 만든 우드칩을 사용해서 난방을 한다. 태양이 없어도 폐자원을 이용한다. 이처럼 이 집에서 화석연료의 흔적은 전혀 찾을 수 없다.
◇ 저온 천장 복사에너지 시스템
○ 저온 천장 복사에너지 시스템은 신속하게 난방을 할 수 있는 방식이다. 온수가 이 장치 안으로 들어오면 난방이 시작된다. 금방 열이 오르고 나머지는 복사열로 건물 밖 37㎡ 표면으로 내보낸다.
방열체가 천장에 장착되어 있기 때문에 약간의 열만 있어도 공기를 데울 수 있다. 의도된 것은 아니지만 쾌적한 환경은 복사에너지가 얼마나 방출되느냐에 따라 달라진다.
○ 이런 방식은 기존 건물보다 더 오래 난방이 지속되게 해 준다. 복사열은 공간 난방을 위한 에너지 요구량을 낮춰주며 쾌적한 실내온도를 보장한다. 바닥 난방 방식과 비슷해서 45℃가 최고의 온도이다. 이 역시 태양열 집열기와 보완할 수 있도록 설계했다.
○ 이렇게 데워진 온수는 난방과 세탁에 이용하고, 세탁에 사용한 물은 마당의 자연정수장에서 정화된다. 건조된 퇴비생산 방식의 화장실은 집안 내에서 사용된 더러운 물을 정화시켜 외부로 깨끗하게 내보낸다.
기계장치와 화학적 정제작용 전에 두 가지의 삼투액을 사용한다. 물은 산소로 가득 찬 상태로 작은 못으로 흘러 들어가는데 물고기들이 살 수 있을 정도로 깨끗한 수질이다.
○ 현대 기술이 동원할 수 있는 첨단 친환경 시스템은 모조리 모아 놓은 것이다. 미래형 기술이 환경을 살리는데 철저히 이용되고 있다. 빗물로 빨래를 하고 태양열로 난방을 하는 생활환경을 갖추고 있는 것이다.
◇ 퇴비를 생산하는 '생태화장실'
○ 이 집에는 '생태화장실'이라는 것이 있다. 생태화장실은 음식찌꺼기와 배설물을 퇴비로 만들어 준다. 음식물 쓰레기는 주방에서 바로 중앙 통로를 통해 버리면 지하에서 모여 1년에 한번 재활용 퇴비로 활용된다. 헬리오트롭에서는 하수나 음식물 쓰레기가 나오지 않는다. 연간 40ℓ의 건조된 퇴비가 나올 뿐이다.
○ 롤프 디슈의 부인 레만(Lehmann) 여사는 이 집을 짓고 난 뒤에 생활이 달라졌다고 한다. 친환경적인 생활양식이 몸에 익은 것이다.
주방에 있는 냉장고는 냉장실만 신선한 것을 먹기 위해 냉매를 사용하고 있고 자동차를 팔았으며 접어서 한 손으로 들 수 있는 자전거로 하루 20㎞ 정도를 다니는 생활에 익숙해졌다고 한다.
◇ 끊임없이 경비를 절감할 수 있는 방법 연구
○ 헬리오트롭은 건설 당시 전 세계의 첨단 기술이 집약된 건물로 ㎡당 약 8000유로의 건설비가 투자되었다. 당시 독일 일반주택의 건축비가 3000유로였던 점을 감안하면 3배 가까운 건축비가 들어간 것이다.
○ 현재는 이런 기술들이 많이 보편화되어 비슷한 건축을 할 경우 그때보다는 비용이 많이 절감되고 있다. 건축비용의 단순비교도 문제는 있다.
헬리오트롭은 자체적으로 에너지를 생산해서 판매하는 건축물이고 일반 주택은 에너지를 소비하는 주택이기 때문에 추가로 에너지 비용이 많이 발생한다. 건축물의 생산성은 건축비용에 에너지비용을 포함하여 계산하는 것이 바람직하다.
○ 태양광 주택의 건축비용은 계속 낮아지고 있다. 대량생산체제에 들어서서 가격이 많이 내려간 태양에너지 관련 제품 덕도 있지만 다른 건축자재와 건축 공법에서 끊임없이 경비를 절감할 수 있는 방법을 연구하고 있기 때문이다.
○ 헬리오트롭은 또 450유로만 있으면 단 이틀 만에 해체해서 다른 곳에 설치할 수 있도록 설계되어 있다. 건설과 해체를 기존 주택들보다 더 저렴한 비용으로 해결하고 에너지를 판매해서 돈을 벌고 방문객들에게 설명해 주고 돈을 벌고 있다.
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