| 한스경제=김창수 기자 | 제로에너지빌딩(ZEB, Zero Energy Building) 의무화가 건축과 부동산 업계를 변화시키고 있는 가운데 관련 기업들 약진이 주목받고 있다.
신재생에너지 전문기업 한빛에너지는 지열·연료전지·태양광을 결합한 고효율 에너지를 생산하는 기업으로 건물 공조와 환기 효율을 높이는 시스템을 통합한 에너지 솔루션을 제공하고 있다. 한빛에너지 솔루션은 에너지 생산에 치중하던 기존의 접근 방식에서 한발 더 나아가 건물 내부에서 소비되는 에너지 구조까지 관리하는 방식이다.
최근 정부는 탄소 배출 감축을 위해 제로에너지빌딩 의무화 정책을 단계적으로 추진하고 있다. 공공건축물을 시작으로 민간 건축물까지 적용 범위를 확대할 방침으로 건설·에너지 업계 전반에서도 이에 대응하기 위한 기술 경쟁이 본격화되고 있다.
특히 건설업계는 단순히 신재생에너지 설비를 설치하는 것만으론 정부의 강화된 기준을 충족하기 어렵다는 인식이 확산되며 에너지 사용 단계에서부터 효율적으로 관리하는 방안이 새로운 과제로 떠오르고 있다.
실제로 건물 에너지 사용량 가운데 냉난방과 환기 등의 공조(HVAC)가 차지하는 비중은 매우 크다. 신재생에너지로 전력을 생산한다 해도 냉난방 과정에서의 손실을 줄이지 못하면 전체 에너지 자립 비율을 높이는 데는 한계가 있다.
한빛에너지는 에너지 생산과 소비를 동시에 아우르는 통합 솔루션을 제시하자는 문제의식에서 사업을 시작했다.
한빛에너지가 공개한 통합에너지 솔루션은 지열·연료전지·태양광을 결합한 복합에너지 시스템을 기반으로 한다. 이 시스템은 전기와 열을 동시에 생산하는 구조를 갖추고 있으며, 서로 다른 에너지원이 가진 특성을 상호 보완적으로 활용할 수 있도록 설계됐다.
지열은 계절이나 외부 기후 변화에 상대적으로 영향을 덜 받는 안정적인 냉난방 열원을 제공한다. 또한 연료전지는 전력 생산과 동시에 발생하는 고온의 폐열을 활용할 수 있다는 장점을 지니고 있다. 여기에 태양광 설비는 전력 자립 비율을 보조하는 역할을 한다.
이 가운데 핵심 기술로 꼽히는 것이 지열과 연료전지를 연계한 ‘열원 보상 장치’다. 지열 시스템은 혹서기나 혹한기 등 극한 환경에서는 효율이 저하될 수 있다. 이때 연료전지에서 회수한 폐열을 활용해 지중 열원을 보완함으로써 시스템 전체 성능을 유지하도록 할 수 있다. 이에 한빛에너지는 단일 에너지원에 의존하는 기존 방식과 달리 복수의 에너지원이 서로의 약점을 보완하는 구조를 구현했다.
한빛에너지는 이러한 통합 제어 방식을 통해 연중 안정적인 에너지 생산 효율을 확보할 수 있다고 판단했다. 이를 통해 에너지 생산량의 변동성을 줄이는 동시에 건물 운영 단계에서 에너지 관리 부담을 낮추는 효과를 기대한 것이다. 이는 ZEB 달성을 위해 요구되는 높은 에너지 자립 비율을 현실적으로 구현할 수 있는 대안으로 평가된다.
한빛에너지가 에너지 생산 기술에 더해 주목한 또 다른 측면은 건물 내부의 에너지 소비 구조다. 한빛에너지는 전열교환장치와 공동주택 공조 시스템을 통합 솔루션에 포함시켰으며, 냉난방과 환기 과정에서 발생하는 에너지 손실을 최소화하는 데 주력했다.
한빛에너지가 전열교환장치에 주목한 이유는 전열교환장치가 환기 시 실내의 열과 습도가 외부로 배출되는 문제를 해결하기 위한 장치이기 때문이다.
환기 시 실내 공기를 외부로 배출하면서 동시에 외부 공기를 유입한다. 이 과정에서 열을 교환해 냉난방 부하를 줄일 수 있다. 한빛에너지는 기존 전열교환 방식 대비 열교환 효율을 높이는 동시에 미세먼지 등의 외부 오염원을 차단하는 필터링 기술을 적용, 실내 공기질 개선 효과도 함께 확보했다.
한빛에너지 공동주택 공조 시스템은 세대별로 다른 냉난방·환기 요구를 고려해 설계했다. 중앙에서 통합 제어하지만 각 세대의 실내외 환경 센서와 연동해 필요 시점에 필요한 만큼만 공조 시스템을 가동하는 것이다. 이를 통해 불필요한 에너지 소비를 줄이면서도 거주자의 쾌적성을 유지하는 것이 목표다.
한빛에너지는 이러한 공조 시스템이 에너지 생산 설비와 결합될 경우, 전체 건물 에너지 효율을 한 단계 끌어올리는 시너지를 낼 수 있을 것으로 본다. 이는 에너지를 많이 생산하는 것보다 생산된 에너지를 효율적으로 사용하는 구조를 만드는 것이 ZEB 실현의 핵심이라는 판단에서다.
통합 솔루션 적용 대상은 비단 공동주택에 국한되지 않는다. 한빛에너지는 공동주택 재건축이나 리모델링 시장을 비롯해 데이터센터나 스마트팩토리 등 다양한 분야로 적용 범위를 확대할 계획이다. 특히 데이터센터와 산업시설은 안정적인 전력 공급과 정밀한 열 관리가 필수적인 만큼 연료전지를 활용한 분산형 전원과 지열 기반 열 관리 시스템의 활용도가 높을 것으로 보고 있다.
특히 노후 건축물 에너지 성능 개선이 필요한 재건축이나 리모델링 시장에서는 기존 구조를 유지하면서도 에너지 효율을 크게 높일 수 있는 솔루션에 대한 수요가 증가하고 있다. 한빛에너지는 공조 시스템과 복합에너지 생산 기술을 결합한 맞춤형 솔루션을 통해 이 시장을 적극 공략할 방침이다.
한빛에너지가 이 같은 변화에 적극적인 협력을 추진하고 나선 이유는 독자적인 특허 기술을 기반으로 하기 때문이다. 한빛에너지는 기술 라이선싱과 공동 사업 개발을 통해 시장 진입 장벽을 낮췄으며, 분산 전원을 중심으로 재편되는 에너지 시장 환경에 대응하고 있다.
한빛에너지는 특허 제2874129호 ‘지열-연료전지 복합시스템’에 건물 내부의 에너지 손실을 최소화하는 ‘전열교환장치’인 특허 제10-0822015호와 ‘공동주택 공조 시스템’ 기술을 통합했다. 또한 연료전지를 활용한 분산형 전원과 지열 기반 열 관리 시스템 모델이 장기적으로 전력망 안정화와 탄소 배출 저감에도 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
해당 특허는 단순한 기술 발명을 넘어 에너지 효율과 안정성이라는 두 가지 난제를 해결한 획기적인 솔루션으로 주목받는다. 특히 지열과 연료전지의 약점을 상호 보완하는 ‘열원 보상 장치’는 복합 시스템의 시너지를 극대화하는 핵심이다.
김종관 한빛에너지 대표는 “제로에너지빌딩 시대에는 단순히 에너지를 생산하는 기술만으로는 충분하지 않다”며 “에너지 생산과 소비를 함께 관리하는 통합 솔루션을 통해 비용 절감과 에너지 효율, 환경적 가치를 동시에 실현해 나가겠다”고 말했다.
김 대표는 아울러 “기술 고도화와 사업 확장을 통해 미래 건축물의 에너지 표준을 제시하는 기업으로 자리매김하겠다”고 밝혔다.
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