명지대 IT&제로에너지건축센터(센터장 이명주, 이하 IZAC)는 2017년 완공된 국내 최초 제로에너지 공동주택 노원 EZ하우스(이지하우스)에서 4년간 수행한 에너지모니터링 결과를 발표했다. 이번 모니터링에는 계절별, 요일별, 시간대별, 세대별 등 열공급 및 열사용 실태 내용이 담겼다.
IZAC는 2017년 노원구청, 한국지역난방공사와 협약을 맺고 ‘제로에너지 단지의 열공급 및 열 사용실태 모니터링 연구’를 2018년부터 2022년까지 48개월간 수행했다. 이번 결과발표는 연구종료에 따라 모니터링 결과를 분석해 공개한 것이다.
이지하우스의 4년간 신재생에너지 생산량 중 태양광발전량은 연간 42만6,269kWh, 지열생산량은 32만3,123kWh로 나타났다.
특히 2017년 12월부터 2021년 12월까지 태양광발전량과 지열시스템 전체소비량을 대조한 결과 태양광발전량은 총 170만5,079kWh, 지열히트펌프 및 전체시스템 전력소비량은 129만2,492kWh여서 충당률 131.9%를 기록했다.
태양광, 월 3만4,797kWh 생산
이지하우스 태양광모듈은 현대중공업에서 제조했으며 변환효율은 17.6%다. 인버터는 총 97개로 향별·각도별로 분리해 AC로 변환한다. 총 1,284개 모듈이 설치됐으며 출력은 409.14kWp다.
시뮬레이션 시 월 3만3,257kWh를 생산할 것으로 예측했으며 실제 월평균 생산량은 3만4,797kWh로 나타나 예측량과 유사했다. 최대 전력생산량은 2019년 5월로 4만6,000kWh 이상 생산했으며 최소 전력생산량은 2018년 1월로 2만5,000kWh 미만을 생산해 약 1.8배 격차를 보였다.
지열, 연간 약 32만kWh 생산
이지하우스의 연간 지열에너지 생산량은 32만3,123kWh다. 지중열교환기는 48개 천공이 지하주차장 아래 설치됐다. 설치현황은 깊이 160m, 열전달성능 9.7kW, 온도 15.6℃ 등이다.
가장자리 20개는 난방·급탕용으로 연중 운영되며 가운데열 10개씩 20개는 냉방용으로 계절별 운영된다. 중심부 8개는 비상용으로 운영할 계획이었으나 그간 운영되지 않아 난방·급탕용으로 연결됐다.
지열히트펌프는 총 3대로 △냉난방겸용 50RT △난방·급탕용 50RT △난방·급탕용 30RT 등이다. 난방 시 COP는 3.8, 냉방 시 COP는 5.0 성능이다. 저탕조는 총 3개로 △냉난방용수 8톤 1개 △급탕용 8톤 2개 등이 설치돼있다.
지열에너지시스템은 전 세대 바닥난방, 통합배관 및 세대열교환기를 이용한 급탕 등으로 구성된다. 냉방은 아파트형인 101~103동에만 지열에너지를 이용한 환기장치로 공조냉방을 실시하고 있다.
2017년 12월 입주 이후 지열에너지 생산량은 △2018년 33만8,867kWh △2019년 20만1,635kWh △2020년 31만1,129kWh △2021년 30만5,927kWh 등으로 나타나 4년 동안 연간 약 32만kWh의 지열에너지를 생산한 것이다.
태양광발전량 지열시스템 충당률 ‘131.9%’
4년간 태양광발전과 지열시스템 소비량을 비교한 결과 이지하우스는 지열히트펌프를 포함한 지열시스템 가동에 필요한 모든 전력을 태양광에너지 발전량으로 충당하고도 약 32% 정도의 전력이 남은 것으로 나타났다.
2017년 12월 입주 이후 2021년 12월까지 총 태양광발전량은 170만5,079kWh였다. 지열히트펌프 소비량은 78만4,042kWh였으며 지열시스템 전체소비량은 129만2,492kWh였다. 이에 따라 전체 충당률은 131.9%를 기록했다.
노원 이지하우스의 자립률은 설계 시 100%를 초과했으나 실제 에너지사용 실측치를 모니터링한 결과 약 91.2%에 머물렀다. 이는 지열에너지 생산효율이 낮게 나왔으며 급탕에너지 사용량이 예상을 초과한 것이 원인으로 분석된다.
IZAC는 이와 관련한 개선사항을 도출해 2020년 5월부터 지열설비시스템 효율개선사업을 진행해 왔다. 이에 따라 지열시스템 열생산·소비량 효율이 보다 개선될 전망이다. IZAC는 2022년 하반기 재평가 진행 시 에너지자립률 100%를 달성할 것으로 예상하고 있다.
E요금, 월평균 4만2,179원
4년간 각 세대가 월평균 지불한 에너지비용은 4만2,179원으로 일평균 약 1,379원인 것으로 나타났다. 에너지비용의 경우 분석기간은 2018년 3월부터 2021년 12월까지로 전력요금계를 기준으로 기간, 세대별 평균요금을 산출했다. 이번 이지하우스의 에너지요금 계산은 가스보일러를 제외한 실제 주민들이 지불한 요금이라는 점에서 의미가 있다.
에너지비용을 자세히 살펴보면 입주 후 1차연도인 2018년 3월부터 12개월간 연간 단위세대 에너지요금은 46만9,502원이었다. 이는 월평균 3만9,125원, 일평균 1,286원이다. 또한 2차연도인 2019년 3월부터 12개월간 연간 단위세대 에너지요금은 53만2,193원이었으며 월평균 4만4,349원, 일평균 1,458원이다.
3차연도인 2020년 3월부터 2021년 2월까지 에너지요금은 55만1,351원으로 월평균 4만5,946원, 일평균 1,507원이다. 4차연도인 2021년 3월부터 12월까지 에너지요금은 월평균 4만5,189원, 일평균 1,463원을 지불한 것으로 나타났다.
2017년 문재인 대통령이 이지하우스를 방문했을 당시 시뮬레이션을 통해 예상한 금액은 월평균 2만7,000원이었다. 실제 금액과 대조해보면 예측비용대비 약 1만2,000원을 더 사용한 것이다.
IZAC의 관계자는 “에너지시뮬레이션에 입력했던 거주인원 수, 평년기온대비 혹한·폭염 등이 원인이며 특히 3차연도는 코로나19로 인한 거주시간 증가가 주요 원인으로 작용했다”고 밝혔다.
실제로 이지하우스는 행복주택으로 공급돼 신혼부부가 대다수를 차지하고 있다. 2018~2019년 42명의 신생아가 출생하는 등 거주 인원이 증가했다.
이들 세대의 경우 통상적인 가정보다 에너지사용량이 증가했으며 코로나19로 인해 집에서 거주하는 인원 및 거주시간 증가에 따른 냉난방, 온수사용이 증가해 시뮬레이션대비 에너지비용이 상승한 것으로 분석된다.
목록
