건물의 에너지 효율을 높이기 위한 과학적 방법이 있을까요?

Question

에너지 효율이 중요해지는 요즘 시기에 건물도 많은 에너지를 소비한다고 생각하는데 건물의 에너지 효율을 높이기 위한 과학적 방법이 있을지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.

에너지 효율을 높이려면 건축물 내부 환경을 유지하는데 있어서 기계와 전기 설비 사용을 줄이면 됩니다. 내부 환경이라 하면 온도와 습도, 공기 청정도 등입니다. 주택을 기준으로 생각한다면 사람이 생활하기 쾌적한 환경을 유지하기 위해서 냉난방기와 공기조화설비 등을 가동하고, 필요에 따라서 여러가지 전기제품을 가동시킵니다. 그런 것들의 가동을 최소화하는 것이 에너지 효율을 높이는데 크게 작용하며, 장비의 효율이 높은 것을 사용하는 것이 그 다음일 것입니다. 설비 가동을 줄이려면 기본적으로 외부 환경의 영향을 적게 받도록 건축되어야 합니다. 우선 단열계획이 중요합니다. 단열은 박스와 같은 직육면체 공간을 기준으로 상하부와 측면부를 모두 감싸서 온도 변화를 최소화하면 됩니다. 그러면 외부가 춥거나 더울 때 내부의 온도 변화를 줄일 수 있어서 냉난방기의 가동시간을 줄일 수 있습니다. 하지만 단열에는 헛점이 한가지 있습니다. 단열재들의 연결이 끊어지는 구간을 통해서 열교현상이 발생합니다. 그럴 경우 해당 부위에 단열보강을 하기도 하고 단열재 설치가 끊김 없이 연결되도록 치밀하게 계획하여 시공하면 됩니다. 그렇게 하고도 문제점이 있는데 단열재와 구조체의 열전도율 차이가 크기 때문에 그 사이에 습기를 머금은 공기가 들어갈 경우 결로가 발생합니다. 장시간 결로가 발생하면 곰팡이 같은 인체에 해로운 것이 생겨날 수 있습니다. 그래서 가장 좋은 단열계획은 내부와 외부를 다 단열재로 덮고 마감작업을 하는 것입니다. 대신 시공비용이 높아집니다. 그 부분은 건축주의 선택사항이기 때문에 여건이 된다면 내외부 단열작업을 다 하는 것이 좋습니다. 그리고 단열에 가장 취약한 부분이 창과 문인데 필요 이상의 설치면적을 줄이고, 열효율이 좋은 제품이 계속 개발되고 있기 때문에 그런 제품으로 시공하는 것이 최선일 것 같습니다. 생활하면서 필요할 때마다 자연환기를 해주는 것으로 공기조화기 사용도 줄이면 좋습니다. 하지만 냉난방기 작동시 환기로 인해 열손실이 발생할 우려가 있다면 공기조화기를 통한 환기가 더 효율적일 때도 있습니다. 주택 외에 공장이나 영업을 위한 건축물의 경우에는 에너지 효율이 좋은 작업장비를 사용해야 됩니다. 기계장비의 사용이 불가피한 용도이기 때문에 최대한 효율이 높은 장비를 사용하고, 불필요한 가동시간을 줄이면 됩니다. 그 외에는 초기 비용을 더 들이더라도 지열을 이용하는 방법이나 자연환경을 최대한 활용할 방법을 찾아서 적용하는 것으로 에너지 효율을 높일 수 있습니다.

태양광이나 풍력 발전설비 설치를 생각하는 사람도 더러 있는데 에너지 효율을 높이는 방법이라기 보다 에너지를 생산하여 사용하는 방법이기 때문에 에너지 효율과는 다른 성향일 것 같습니다.

Answer 2

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

우선 건물의 단열 보강을 통해서 효과를 높이는 방법, 그리고 태양열, 태양광, 풍역을 이용한 에너지 활용 등이 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 류건우 과학전문가입니다.

설계 측면에서 천장을 낮게 한다던가 외벽에 단열재를 보강한다던가 창의 면적을 일정 사이즈 미만으로 한다단가 하는 방법이 있습니다