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되돌아보는 에너지기술 30
30년이 넘는 시간 동안 KIER가 걸어온 길, 꿈을 실현해온 빛나는 연구성과를 소개합니다.
에너지기술연구원  newsletter 2008-2호
세상을 움직이는 힘 에너지기술
저탄소 녹색성장을 선도하는 그린에너지기술 중심 연구기관
에너지 자립의 미래상, 제로에너지 타운 건설
          
제로에너지 타운 건설을 계기로 KIER는 현재 사용이 가능한 첨단 신재생에너지 기술을 통합적으로 생활 전반에 적용하여 Solar city, Green Village 등 미래 에너지 자급도시의 비전을 제시하고 이의 실증 모니터링을 통한 상용화 개발 및 보급과 함께 홍보의 기틀을 마련하게 되었다.
에너지 연구원 전경
제로에너지 타운
제로에너지 타운(Zero Energy Town) 건설은 지역 특성에 적합한 환경친화적인 신재생에너지를 활용하여 특정지역에서 소비되는 에너지를 공급함과 동시에 기존의 에너지 공급체계와 지역간 네트워크(Network) 체제를 구축하여 에너지 자급률 100%가 가능한 블록단위의 에너지자급 타운을 조성하는 것을 말한다.
KIER의 제로에너지 타운 조성 및 운영 사업은 2001년부터 추진되었다. 공공기술연구회와 과학기술부가 지원하고 에너지관리공단의 실증연구 설비 지원이 이루어졌다.
대체에너지 실증 및 시범화 사업으로서 제로에너지 타운 건설은 에너지 소비가 크고 해외 에너지원 의존도가 높은 우리나라로서는 향후 본격적인 대체에너지 기술 실용화 및 보급 촉진을위하여 꼭 필요한 연구사업이다.
시범빌딩의 건설
제로에너지 타운은 KIER 내 태양동산(1,250평) 일원에 제로에너지 태양열 단독주택 1동(연건평 80평), 주거동(아파트4동, 108평), 연구실(3층, 352평), 복합 에너지 효율화 건축물, 성능관리동(135평) 등으로 구성되어 2004년 건축을 완료했다. 이는 약 50세대의 상업주거 복합단지를 5분의 1로 축소한 모형으로 계획된 것이며, 건물일체형 태양전지(BIPV, 16.2kW), 저속형 풍차(100kW), 수소 저장형 연료전지(3kW, 2005년 설치),태양열 온수급탕, 난방용 집열기(84㎡), 지중열 시스템 등을 구축하고 타운 내 전력에너지의 100%와 열 공급의 일부를 담당할수 있도록 했다.
연차별 추진 과정을 보면 1차년도인 2001년에는 제로에너지 타운의 실증 및 시범화 플랜 및 건축설계를 완성했다. 2차년도인2002년에는 시설관리동 및 신재생에너지 설비건설 시공이 추진되었다. 3차년도인 2003년에는 제로에너지 시범빌딩의 건축시공이 추진되었다. 4차년도인 2004년에는 제로에너지 시범빌딩의 시공 완료와 함께 신재생에너지 설비가 설치되었다. 그리고 2005년에는 제로에너지 시범빌딩의 통합 모니터링 시스템의 개발과 시험이 있었다
1. 제로에너지 타운과 태양에너지 시범주택 전경
주요시스템특성
제로에너지 타운(일명 '솔라하우스')은 2005년 10월 13일 완공되었다. 일반 주택에 비해 연간 3백만원 정도의 에너지를 절감할 수 있는 제로에너지 타운은 태양열·지열 복합 히트펌프 냉난방 시스템, 자연형 태양열 축열벽 시스템, 슈퍼단열 외피시스템, 고효율 창호시스템, 태양광 발전시스템 등으로 사계절 주택용 에너지의 70%를 자급하도록 설계되었으며 현재모니터링을 통해 약 80% 정도의 자급률을 보여주고 있다. 건축비용은 평당 약 530만원으로 일반 고급주택(평당 약 420만원)에 비해 다소 비싼편이다.
2002년 KIER의 모듈제조 실험실에서 개발 제작되어 설치된16.2kW 고효율 태양전지 모듈 시스템은 미려한 외관과 함께 청명일 기준 약 60kWh의 전력을 생산하며 연구실과 주거단지의 전력을 안정적으로 공급하고 있다. 2003년 연구소 자체설계(원형기술 독일협력, 제어기술 영국도입)로 해외부품을 도입하여 국내 조립된 100kW 저속형 풍력발전기는 2005년 6개월여의 시운전 기간을 거쳐 2006년 말 현재 정상 운전되고 있다. 2004년 설계 완료된 물분해 수소저장형 가정용 연료전지는 필요 시 가동되고 있으며, 제로에너지 솔라하우스 및 신재생에너지 설비와 제주 월령 풍력발전단지는 제로에너지 타운 내 통합 상황실에서 실시간 감시되며 정상동작하는 가운데 실증 시험 데이터를 제공하고 있다.
현장 적용 모델로 기술적 타당성 실증
제로에너지 타운 건설을 계기로 KIER는 현재 사용이 가능한 첨단 신재생에너지 기술을 통합적으로 생활 전반에 적용하여 Solar city, Green Village 등 미래 에너지 자급도시의 비전을 제시하고 이의 실증 모니터링을 통한 상용화 개발 및 보급과 함께 홍보의 기틀을 마련하게 되었다.
앞으로 제로에너지 타운은 타운 일원의 신재생에너지설비와 성능평가설비, 그리고 이들의 전력생산과 건물의 에너지 부하를 실시간 모니터링 하는 상황실을 운영하며 제로에너지 타운 건설을 위한 상용화 기술과 모델을 개발해 나갈 예정이다. 아울러 제로에너지 타운을 상시 개방하여 대중의 신재생에너지에 대한인식과 수용성을 제고하고 신재생에너지 기술과 설비의 보급 확산을 도모할 계획이다.
이를 통해 KIER의 제로에너지 타운은 우리나라 대체에너지 시스템의 현장 적용 모델로서 그 기술의 타당성과 경제성을 실증, 시범하게 될 것이며, 전체시스템은 물론 각종 관련 요소설비의 성능평가, 성능향상 및 최적화 연구개발의 터전이 될 것이다.
2. 옥상 태양열 온수급탕시스템
3. 풍력·태양광발전 송전연결부 및 인버터
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