조진상_ 한국석회석신소재연구소 선임연구원

문기연_ 한국석회석신소재연구소 연구원

조계홍_ 한국석회석신소재연구소 책임연구원

안지환_ 한국지질자원연구원 단장

1. 개요

OECD 국가의 전체 최종에너지 소비는 2010년에서 2020년 사이 연평균 2.1%씩 증가하고 있으며 최종에너지 소비량에서 가정, 산업 및 공공부문 전체를 포함한 전체 건물부분의 에너지 소비량은 32.2% 수준에 이른다[1]. 에너지소비원별 수요가 가장 큰 부문은 전력소비로 전체적으로 2010~2020년 동안 연평균 3.0%의 높은 증가율을 보이고 있으며 산업부분에서의 에너지 소비와 함께 건물부분에서 소비되는 전기에너지가 매년 큰 폭으로 증가하고 있다. 우리나라 국가 에너지 통계에 따르면 가정 부문을 제외한 비주거용 건물 에너지 소비는 2000년 이후에 상당히 빠르게 증가하고 있는데 2000~2014년 기간 중 비주거용 건물부문의 에너지수요 증가율은 연평균 3.0%로 최종 에너지 평균 증가율 2.1%보다 높은 수준을 나타낸다. 특히 2000~2014년 중 전력 소비가 연평균 5.7%로 높은 증가세를 보였으며 건물부문에서 전력이 차지하는 비중은 2000년 43%에서 2014년 62%로 확대되었다.
산업화가 완료단계에 있는 선진국일수록 건축물 부분의 에너지 소비에 의한 온실가스 배출량이 높은 경향을 나타내는데 2014년 기준 건축물 부문 에너지 소비에 따른 온실가스 발생량은 OECD 평균 31%를 차지하고 있으며 미국 45%, 영국 41%를 나타내었다. 국내의 경우 24.5%를 차지하고 있어 선진국에 비해 비교적 낮은 온실가스 배출량을 보이고 있지만 선진화가 진행됨에 따라 40%까지 증가될  것으로 예상하고 있어[2] 이에 따른 저감 대책이 요구되고 있다. 또한, 전체 건축물의 97%를 차지하는 기존 건축물의 경우 에너지 효율 향상과 관련된 체계 및 보완이 미미한 상태로 기존 건축물에서 발생하는 에너지 소비를 감축할 수 있는 방안이 강구되어야 한다.
IEA(국제에너지기구)는 세계적으로 건물부문의 에너지절약 잠재량 비중을 전체의 25%로 전망하였는데(IEA(2013)), 에너지 소비에 의한 온실가스 저감을 위해서는 잠재적으로 건물부문의 에너지 이용 효율 향상을 통한 연료저감 전략이 주요한 것으로 보고하고 있으며 현재 국내외 건축물 연료저감을 위한 에너지 절약기술은 약 150가지 정도인 것으로 알려지고 있다[3]. 상변화물질(Phase Change Material; PCM)을 적용한 에너지 절약 시스템은 이 중 하나로서 PCM 적용을 통해 벽체, 천장, 바닥 등 다양한 기능성 건축재료에 추가적인 기능을 부여할 수 있어 에너지 소비감축을 가능하게 할 수 있다. 해외에서는 이미 상용화되어 PCM 적용에 따른 에너지 효율량을 환산한 date base가 구축되었다. 이를 응용한 제로에너지 빌딩 설계가 실시되고 있지만 (그림 1) 국내 PCM 적용기술은 아직 연구단계에 머무르고 있어 국내에서도 PCM을 적용한 건축 재료를 사용함에 따라 제로에너지 건축물의 단열 성능을 극대화하여 건축물 부문 에너지 부하를 최소화하는 설계가 필요할 것으로 생각된다. 본고에서는 PCM 소개와 건축재료 적용을 위한 PCM 기술개발 동향을 소개하고자 한다.