이 광 원 / 현대환경연구원 선임연구원

1. 서 론

환경에 대한 관심이 건설분야까지 확대되면서 그린빌딩, 에코오피스, 지속가능한 빌딩 등의 개념들이 국내외에서 사용되고 있다. 건물은 건축 자재의 확보와 가공, 건축, 사용, 유지관리, 폐기의 전과정에서 환경 뿐만 아니라 자원사용에도 상당한 영향을 준다.

예를 들면 97년 현재 우리 나라에서 사용된 에너지 중에서 건물분야의 용도가  약 25% 정도를 차지하고 있으므로, 에너지와 관련된 자원고갈 기여도 및 환경영향성도 이에 상응한다고 볼 수 있다.

환경친화적인 건물은 건축 자재의 확보와 가공, 건축, 사용, 유지관리, 폐기의 전과정에서 환경부하의 최소화가 이루어진 건물이라고 할 수 있으며, 전과정을 고려하여 선진국을 중심으로 한 여러 나라가 에너지 절약과 환경오염 저감을 위한 다각적인 노력을 기울이고 있다.

기후변화협약과 같은 외부의 압력은 이러한 노력을 독려하고 있다. 지속가능한 개발이라는 대명제를 달성하기 위해 기울이고 있는 우리의 노력 중의 하나로 그린빌딩의 개념은 매우 중요한 위치를 차지하고 있으므로 그린빌딩 혹은 에코오피스 개념을 적용한 국내외의 사례를 살펴보는 것은 의미가 있을 것이다.

그린빌딩과 에코오피스의 차이를 구분하자면 그린빌딩은 주택과 사무용 빌딩을 포함하는 광의의 개념이며, 에코오피스는 사무용빌딩만을 의미하는 좁은 의미로 볼 수 있을 것이다.

에코오피스는 사무실 본래의 기능인 쾌적한 사무공간을 마련하고 그 사무공간을 유지하기 위한 모든 활동과 사무공간에서 일어나는 모든 활동이 환경친화적인 것이라고 정의할 수 있을 것이다.

2. 그린빌딩, 에코오피스의 개념

그린빌딩은 지속가능한 사회를 이룩하기 위한 빌딩의 형태를 말한다. 그린빌딩을 달성하기 위해서는 다음의 다섯 가지 구성요소가 균형을 이루어야 한다.

① 에너지 효율화와 재생가능한 에너지 자원 사용
에너지 효율이 높은 설비와 장치가 설치되어야 하며, 태양 에너지와 같이 재생가능한 에너지를 사용하여야 한다.

또한 빌딩의 위치나 배치는 에너지 효율에 많은 영향을 미치므로 에너지 효율을 높일 수 있는 위치의 선정과 배치가 필요하다. 에너지 효율을 높이기 위해서는 단열성능이 잘 고려되어야 한다.

② 환경영향
그린 건설은 가능한 한 자연 환경을 훼손하지 않아야 한다. 그린빌딩을 건설하기 위해서는 위치 평가를 통하여 지역의 특성을 보전하면서 주위와 조화를 이루도록 하여야 한다. 또한 적합한 조경과 그 지역에서 생산되는 물질을 건축자재로 이용할 경우 환경영향을 줄일 수 있다.

③ 천연자원 보호
천연자원 보호는 그린빌딩 기술의 기초가 되며, 에너지원인 화석연료의 보존도 포함된다.

건축재료는 물질의 채취와 가공과정에서 환경부하가 적은 재료, 가능한한 재활용된 물질을 포함하고 있는 재료, 재활용이 가능한 재료를 사용하며, 건설과정에서 발생되는 폐기물을 최소화하고 발생된 폐기물을 재활용하도록 한다. 빌딩을 이용할 때의 자원 절약을 위하여 물을 절약할 수 있고 에너지 효율이 높은 설비를 설치하도록 한다.

④ 건강한 실내 환경 조성
에너지 효율이 높은 빌딩은 단열을 위해 외부공기를 차단하므로 실내환경을 악화시킬 수 있다. 건강한 실내환경은 질병의 방지뿐만 아니라 종업원의 생산성을 높이는데 중요한 인자이므로 건강한 실내환경은 그린 빌딩의 필수조건이다. 내장재는 화학물질이나 독성물질을 배출하지 않는 재료를 선정하고, 기계적인 공조시스템을 설치하여 신선한 실내공기를 유지하여야 한다.

Eco Office diagram

⑤ 지역사회 여건
지역사회의 여건도 그린빌딩을 이룩하는데 중요한 가치를 가진다. 빌딩으로부터 대중교통, 의료시설, 쇼핑센타, 여가시설 등에 대한 접근 용이성은 자동차의 사용을 줄이고 자전거의 사용이나 도보를 장려하게 된다.

다섯 가지 그린빌딩 구성요소는 각자가 독립적인 의미를 가지고 있다. 그러나 진정한 그린빌딩을 달성하기 위해서는 다섯 가지 모두가 균형을 이루어야 할 것이다. 그린빌딩을 달성하기 위해서는 빌딩의 설계, 건축, 사용, 유지ㆍ관리, 폐기가 고려되어야 하며, 여기에는 전과정평가(LCA)가 적용된다.

3. 에코오피스 사례

3.1 Audubon House
미국자연보호협회(Audubon Society)의 건물은 대표적인 그린빌딩의 예이다. 이 건물은 1891년에 건축된 8층 건물로 1989년에 미국자연보호협회가 구입하였다. 이 건물은 구입하기 이전에 10년간 비어 있었고 구입가격은 부지가격과 비슷한 천만달러(백삼십억원)이다. 미국자연보호협회는 이 건물을 구입하므로써 1세기가 된 건축물을 보전함과 동시에 뉴욕시의 조경을 보호할 수 있었다.

1990년부터 1992년에 걸쳐 보수가 이루어졌으며,약 천사백만달러(백팔십이억원)의 비 용이 소요되었다. 내부는 에너지 효율이 높으면서 환경적으로 신뢰할 수 있는 사무공간 의 모델로 설계되어 보수되었으며, 외부는 세기말의 웅장함을 기념하기 위하여 원형 그대로를 보존하였다.

Audubon House의 활동은 에너지 보존과 효율, 환경영향 저감, 천연자원 보존과 재활용, 건강한 실내 환경 조성 등 크게 네 가지로 구성되어 있다.

① 에너지 보존과 효율
자연광이 최대한 들어올 수 있도록 하고 조명 시스템을 개선하여 조명에 사용되는 전기에너지의 사용을 최소화하였다.

◑ 남쪽과 서쪽으로 노출된 큰 창과 중앙 접견 장소의 채광창을 통하여 많은 양의 자연광이 사무공간으로 들어 올 수 있도록 함
◑ 엷은 색의 가구와 내장재 표면은 자연광의 반사율을 증대시킴
◑ 외곽에 있는 사무실의 채광창을 벽이나 복도가 가로막지 않도록 하였으며, 대부분의 사무공간이 자연광에 의해 조명이 이루어지도록 함
◑ 덕트, 파이프, 내부 배선을 창문근처에 배치하지 않도록 하여 창문근처의 천장을 올리고 빛의 투과를 증가시킴
◑ Task/Ambient 조명 시스템을 도입하여 사무실을 부드러운 빛으로 감싸고 task 조명은 필요한 장소에 집중된 조명을 제공
◑ T-8 삼인광(triphosphor) 형광 램프는 열의 발생 없이 높은 효율과 자연적인 조명을 제공
◑ 남쪽에는 dimming 센서를 설치하여 들어오는 빛에 반비례하도록 조명을 조절
◑ Occupancy 센서는 사람이 없는 곳의 조명을 자동으로 소등

에너지 보존과 효율을 높이기 위해서는 외부공기와의 차단을 위한 단열이 반드시 필요하며, 단열 조건은 다음과 같다.

◑ CFCs가 전혀 없는 Air-Krete 단열재를 충분한 두께로 사용하였으며, 뉴욕시 빌딩법에서 요구하는 것의 세 배 사용
◑ 창문에 사용된 Heat-Mirror는 유리사이에 폴리머 시트가 설치된 것으로 겨울에는 내부 열을 보호하고 여름에는 외부 열의 유입을 차단
◑ 빌딩에서 유실되는 열의 상당부분이 지붕을 통해 이루어지기 때문에 지붕에 법에서 요구하는 단열성능의 세배에 해당하는 단열재 설치

② 환경영향 저감
환경영향 저감을 위해 Audubon House은 다음과 같은 것을 채택하였다.

◑ 가스연료를 사용하는 히터와 냉각장치를 설치하여 CFCs가 전혀 사용되지 않았으며, 아황산가스(SO2)가 배출하지 않고, 질소산화물(NOx)은 기존에 뉴욕에서 사용되는 설비보다 60% 정도 적게 배출
◑ 냉방에 가스를 사용함으로써 여름철 최대 전력수요 동안의 요구를 줄여 지역의 전기사업자가 새로운 수력에너지 자원을 찾기 위해 야생의 자연을 손상시키는 것을 저감시킴

③ 천연자원 보존과 재활용
단순하게 생각하여 비어 있는 기존의 빌딩을 이용하는 것도 재활용이라고 한다면, Audubon House는 이 건물을 이용함으로써 철 360톤, 벽돌 9,000톤, 콘크리트 560톤을 절약하였다.

◑ 보수 과정에서 발생된 금속 조각, 목재, 벽돌 등은 재활용을 위하여 재활용 공정으로 운송
◑ 가능한 한 재활용된 물질을 포함하고 있는 건축재료 사용
◑ 모든 사무실의 직원에게는 재활용을 위한 상자나 폴더가 주어짐
◑ 빌딩 내에 자체 재활용시스템을 가지고 있으며, 흰 종이, 혼합 종이, 알루미늄, 플라스틱 등 네 가지로 분류

④ 건강한 실내 환경 조성
실내에 사용되는 내장재는 독성이 적은 물질과 천연 재료로 만들어진 것을 사용한다.

◑ 내장 페인트는 VOCs를 포함하지 않은 것을 사용
◑ 가능한한 포름알데히드나 다른 VOCs를 배출하지 않는 가구 사용
◑ 카페트는 염색하지 않은 100% 천연의 wool을 사용

건강한 실내환경을 조성하기 위해서는 난방, 환기, 냉방(HVAC : Heating, Ventilation, and Cooling)이 매우 중요하다.

히터와 냉방장치는 지하가 아닌 옥상에 위치시켜 오염원으로부터 멀어지게 함으로써 신선한 공기를 공급
높은 효율의 필터를 사용하여 유입되는 분진과 먼지 제거

신선한 공기의 비를 1인당 26 CFM(cubic feet per minute)을 유지하여 뉴욕시의 기준과 지침(10 ∼ 20 CFM)을 초과하여 공급 많은 빌딩의 경우 공기조절장치를 전체 건물에 1개를 설치하는 반면 Audubon House에서는 공기 조절 장치를 각 층에 필터장치와 함께 설치하여 신선한 공기를 공급냉각장치는 CFCs 대신 리튬 브로마이드 사용

⑤ 주요 성과
Audubon House 그린 빌딩의 성과는 다음과 같다.

◑ 뉴욕시 기존의 사무빌딩과 비교하여 62% 이상 에너지 사용이 적도록 설계 하였으며, 기존 다른 빌딩에 비하여 매년 약 100,000달러(일억삼천만원) 절약
◑ 기본적인 보수와 설계비용은 122 달러/ft2 이었으며, 뉴욕시의 평균 비용은 120∼128 달러/ft2
◑ 기존 다른 빌딩의 경우 조명에 사용되는 전기는 2.4 W/ft2 이었으며, Audubon House는 전기사용을 0.6 ∼ 0.7 W/ft2로 감소시켜 설계
◑ 냉각과 단열에 CFCs 사용 안함
◑ 가스를 사용하는 냉각장치와 히터는 SO2를 배출하지 않고 NOx는 기존 다른 설비보다 60% 정도 적게 배출
◑ 자체 재활용시스템이 설계되어 사무실 폐기물(주로 종이)의 80%를 수집 및 재활용
◑ 천연 물질과 재활용된 물질이 포함된 재료를 보수에 널리 사용
◑ 모든 건축내장재는 오염물질의 배출이 최소화되는 것을 선정하였으며, 높은 효율의 공조와 결합되어 건강한 실내환경을 조성
◑ 기존의 구조를 그대로 사용

3.2 Chet Holifield 연방 빌딩
캘리포니아에 위치한 연방정부 빌딩으로 에너지와 물의 효율 증대를 위한 해법을 수행한 첫 번째 연방 설비이다. 이 과제는 ENVEST-SCE에 의해 주도되었다.

① 개요
이 과제는 빌딩의 에너지 시스템 변형에 따른 경제성과 운영상의 영향을 평가하는 가능성 연구가 먼저 시작되었다. 빌딩과 설비 자료, 설비의 성능 측정 및 빌딩 에너지 시뮬레이션을 이용하여 연구는 우선 난방, 공조, 에어컨 시스템 및 조명에 초점을 맞추었다.

② 경제성과 재정
에너지 효율 개선에 소요되는 건설비용은 삼백팔십만달러(사십구억원)정도가 소요되었으며, 건설비는 전액 ENVEST-SCE에서 투자하였다. 투자비는 에너지 비용 절약에 의해 충당된다. 소요 경비는 가능성 연구, 설계비, 과제관리, 건설, 운전과 유지 교육, 결과의 모니터링 및 절약의 증명을 위한 비용을 포함하고 있다.

③ 개선 조치
에너지 효율을 높이기 위해 적용된 기술로는 조명, 공기 분배 시스템, fan 모터 교체, 에너지 관리통제 시스템 업그레이드, 온수 펌프에 가변주파수 모터 사용, 열에너지 저장 시스템, 새로운 냉각장치, 가장 적은 양의 물을 사용하는 화장실, 배수시스템의 최적화 등이 있다. 공조시스템의 개선은 이 과제의 에너지 절약중에서 약 71%를 차지한다.

④ 주요 성과
◑ 에너지 절약에 의해 저감된 비용은 연간 육십사만달러(팔억삼천만원)로 추정로, 이러한 결과는 전기의 소비량이 기존의 설비보다 25%정도(4,600,000 kWh) 감소하므로써 나타난 것임
◑ 가스의 사용은 10% 감소
◑ 물 소비는 50% 감소(약 25백만 갤론)
3.3 에코버(ECOVER)의 생태학적 공장
에코버는 환경보존 원칙에 입각한 세계 최초의 "생태학적 공장"설립에 착수하였으며 다음과 같은 활동이 이루어 졌다.

◑ 공업용수(150만 리터)는 갈대를 이용하여 정화한 후 재사용
◑ 에너지는 태양열과 재생열을 이용하여 최소화
◑ 공장건물의 구조는 목재 사용 등 모두 생분해성 자재 사용
◑ 옥상에 잔디정원 구성(생태지붕)
◑ 건축자재는 관례적인 기술적인 요소와 함께 Eindhoven 공과대학에서 개발한 환경친화적 품질기준이 추가로 채택
◐ 완벽한 단열과 방음시설
◐ 자연통풍과 자연채광 가능 : 근무자의 건강과 후생 배려
◐ 통근시 카풀제, 통근용 자전거 제공, 대중교통을 이용하거나 연비가 높은 승용차로 교체할 경우 보조금 지급 : 통근시 발생하는 오염물질의 양이 공장 지붕의 잔디 정원에서 흡수하는 이산화탄소의 양과 비슷하다는 계산에 근거

이러한 생태학적인 공장의 건립에는 일반적인 경우보다 30% 정도의 추가비용이 필요하지만 재이용 및 재활용이 가능하고 폐기가 용이한 자재들을 사용하여 공장해체 비용은 기존 공장의 1/10 정도이다.

세계 최초의 생태적 공장이라는 에코버 공장에서 주목할 만한 것 중의 하나가 에코버 공장 지붕에 설치된 잔디 정원인 '생태지붕'이다. 생태지붕은 제일 아래 단열층과 그 위에 방수층을 가지고 있으며, 얇은 여러 층의 배양층 또는 하층토에는 초원 식물들이 식재되어 있다.

생태지붕은 여름과 겨울에 효과적인 온도 조절장치 역할을 한다. 특히 여름에는 풀밭에서 많은 태양열을 흡수하며, 밤에는 이슬이 맺게 되고 다음날 이들 수분은 증발되면서 시원하게 해준다. 에코버는 공장 연못에 생태지붕의 하수시설을 설치하고, 여름에 지붕에서 발생하는 충분한 물을 이용하였다. 여기에는 공장지대에서 흔치 않은 송골매를 비롯한 여러 종류의 새들이 규칙적으로 찾아오고, 심지어 지붕에 둥지를 만들고 있다. 유지관리는 일년에 두 번 기계로 풀밭을 깎아주고 주변 나무 가지를 제거하거나 필요에 따라 관목을 심어주면 된다.

그러나 이 프로젝트도 문제가 없지 않았다. 초기에는 지붕 바닥과 방수막의 불완전한 부착으로 인해 물이 새기도 했다. 더구나 성장 배양층이 너무 얇아 여름 동안 식물의 뿌리가 열에 타버리기도 했다. 에코버의 담당자는 식재계획에서 역사적으로 유럽의 지붕과 암벽에서 흙 없이도 자라는 'Sedum(꿩의 비름속의 식물)' 과 같이 가뭄에 대한 내한성이 강한 종(種)을 선택하라고 조언한다.

4. 녹색 조명운동

에너지관리공단을 중심으로 이루어지고 있는 녹색조명운동은 우리 나라에서 공식적으로 진행되고 있는 대표적인 에코오피스운동이라 할 수 있을 것이다.

녹색조명운동은 우리 나라 소비전력의 18%에 해당하는 조명분야 소비량의 20%를 감축하는 것을 목표로 하고 있다. 이러한 목표가 달성될 경우 백만kW급 발전소 1기의 발전량 절감 효과를 볼 수 있으며, 이산화탄소 216만톤, 아황산가스 12,500톤, 질소산화물 7,600톤을 저감하는 효과를 가져오게 된다.

절전 조명기기의 설치는 에너지관리공단의 기금으로 설치하며, "에너지절약전문기업" 제도를 통하여 지원이 이루어지고 있다.

절전형 조명기기 사용에 따른 절전효과를 살펴보면 다음의 표와 같다.

<표> 절전형 조명기기의 절전효과

절전형 조명기기	기존 조명기기	절전효과(67원/kWh 기준)
15 W 전구형 형광등	60 W 백열등	904.5원
250 W 고업나트륨등	400 W 수은등	3,015원
32 W 슬림형 형광등	40 W 재래형 형광등	341.7원
전자식 안정기	기계식 안정기	462.3원

주 : 절전형 조명기기와 기존 조명기기를 하루 열 시간씩 한달 동안 사용했을 경우의 차액

4.1 중소기업은행 본점 조명설비 개체사업

① 개요

◐ 투자기간 : '96. 7 ∼ 8
◐ 투자비 : 1억 3천만 원
◐ 투자내용
- 기존의 조명시설(기계식 안정기)를 고효율기기로 교체
- 9,657개 일반형광등과 8,357개의 안정기를 절전형으로 교체

② 연간 절감액 : 4천만 원(전력소비절감액)

③ 상환조건

◐ 상환액 : 월 280만원
◐ 상환기간(48개월) : '96.9 ∼ 2000.8

④ 효과

◐ 절전형 기기를 통해 조명용 전력사용량의 약 35% 절약
◐ 연간 73만 4,298 kWh 절감

4.2 현대전자 이천공장

① 투자내용

◐ '96년 15W 전구형 형광등 6백개, 32W 고효율 형광등 7만 3천개 설치

② 효과

◐ 연간 879만 6천 kWh 절감
◐ 연간 3억 7천 2백만원 절감

4.3 포항제철 포항제철소, 광양 제철소

① 투자내용

◐ '98년까지 26cm짜리 슬림형 전구 21만개, 전용 안정기 10만 5천개, 전구형 형광등 5천 6백개를 설치할 계획

② 효과

◐ 연간 2천만 kWh 절감
◐ 연간 11억원 절감

5. 결 론

에코오피스를 구축하는 주체는 건물주, 건설회사, 사용자로 구분할 수 있을 것이다. 에코오피스를 달성하기 위해서는 이들 주체들의 균형 있는 활동이 필요할 것이다.

에코오피스를 달성하기 위한 사용자들의 활동은 이미 많은 예들이 나와있으며, 예를 들어 폐기물 분리수거, 사무기기의 효율적인 사용 등이 그것이다.

국내외 사례들은 이들 주체들의 활동 중에서 건물주의 역할이 특히 중요하다는 사실을 보여 주고 있다. 에너지 효율이 높은 설비와 조명기기, 단열에 의한 에너지 효율 증대, 건강한 실내환경을 조성하기 위한 공조시스템의 구축 등은 건물주의 결정이 중요하다.

건물주들은 에코오피스를 위한 투자비 때문에 결정을 못 내리는 경우가 많을 것으로 여겨진다. 그러나 국내외 사례는 에코오피스 구축에 따른 에너지 절약 효과로 유지ㆍ관리비용을 절약할 수 있으며, 투자비를 단기간 내에 회수할 수 있음을 보여주고 있다.

에코오피스는 환경친화적인 건물일 뿐만 아니라 장기적으로는 비용을 절감할 수 있는 것이며, 지속가능한 개발을 달성할 수 있는 필수조건이다. 

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