Special 에너지 절감 스마트 건물용 핵심소재 및 공정기술 개발 동향(1)

건축물용 미네랄 하이드레이트계 단열소재

추용식_한국세라믹기술원 탄소중립소재센터 수석연구원

1. 개 요

1.1 건축물 에너지 소비 및 온실가스 발생 현황

국내 전체 에너지 소비의 약 20%를 차지하는 건물 분야는 건축물의 생애주기에 걸쳐 소비되는 에너지ㆍ자원 및 온실가스 저감 등을 위한 지속적 검증과 기술개발 노력이 필요하다. 우리나라의 전체 온실가스 배출량은 2018년 기준 약 7.3억 톤이며, 이중 건물부문은 약 24.6%인 1.8억 톤(직간접 포함)의 온실가스를 배출하고 있다. 즉 건물부문의 온실가스 배출량이 매우 많아 건물부문을 제외하고 “2050 탄소중립”을 달성할 수 없다. 또한 건물부문의 에너지ㆍ온실가스 감축은 국민 모두의 생활환경에 밀접한 영향을 주는 부문으로 각 정책수단에 대한 세밀한 검토가 필요하다.

  국내에서는 건물에너지 사용량 감축 및 탄소 발생량 저감을 위해 다양한 정책을 추진하고 있으며, 현재 시행 중인 정책ㆍ사업은 건축물 에너지효율등급 인증, 제로에너지 건축물 인증, 공공기관 에너지이용 합리화 등이 있다. 건축물 에너지효율등급 인증제도는 건물 에너지 소요량 및 이산화탄소 발생량을 포함한 건물 에너지 성능을 평가ㆍ인증하여 에너지 이용효율 향상을 도모하는 제도이며, 제로에너지 건축물 인증제도는 건축물 에너지효율등급, 에너지 자립률, 건물에너지 관리시스템을 평가ㆍ인증하여 고효율 건축물 보급 활성화를 통한 건물부문의 온실가스 감축 제도이다. 공공기관 에너지이용 합리화 제도는 공공기관의 에너지절약, 효율 향상, 신재생에너지 보급촉진을 유도하는 제도로, 공공기관 소유 건물의 에너지이용 합리화를 위한 의무 이행사항 제시 및 관리감독을 추진하는 제도이다. 이외에도 녹색건축 인증제도, 건물 에너지관리 시스템(BEMS)에 대한 국가표준 제정으로 세액공제 및 의무 에너지진단 면제 등을 추진하고 있다.

1.2 건축물 화재 발생 현황

국내 건축물 화재 발생 건수는 2021년 기준 36,267건, 인명피해 2,130명(사망 276명, 부상 1,854명), 재산피해 1.1조 원 수준이다.(표 2 참조) 더불어 제천 스포츠센터 화재, 밀양 세종병원 화재, 인천 세일전자 화재 등 대형 화재가 연달아 발생하기도 하였다. 상기 화재들은 필로티 구조 건축물의 화재 취약성, 가연성 외장재 사용 및 피난로 미확보 등이 주요 화재확산 원인으로 지목되고 있다. 이와 같은 대형 화재사고 발생 시마다 관련 규제는 강화되고 있으나, 좀 더 근본적인 원인 파악을 통한 종합적 대책 수립이 필요한 상황이기도 하다. 특히 가연성 외장재는 과거 대규모 화재에서 화재확산의 주요 원인으로 지목됨에 따라 관련 규제가 계속 강화되어 왔으며, 건축물의 화재 안전성을 확보하기 위해서는 불연/난연 건축재료 사용, 방화구조/방화구획/피난로 확보 등의 피난시설과 소방시설 설치 및 유지/관리 등 다양한 화재 안전 요소가 종합적으로 검토되어야 한다.

1.3 미네랄 하이드레이트 단열소재

그림 1. 건물 부위별 열손실 비중

건물 에너지 소비를 획기적으로 저감시키기 위해서는 냉난방 에너지 효율을 시급히 개선해야 하며, 이는 고효율의 단열시스템을 통해 실현 가능하다. 건축물 외피(외기에 면한 벽체, 지붕 및 바닥슬래브 등)를 통한 열손실을 방지하기 위한 단열시스템은 건축물 에너지 저감을 위해 가장 경제적·효과적인 방법으로, 고효율 단열성능과 더불어 건축물 부위에 따른 다양한 요구물성이 발현될 수 있는 고성능의 소재·부품이 요구된다. 그러나 우리나라는 아직까지 선진국 대비 다양한 성능을 발현할 수 있는 건축물용 단열소재가 빈약하며, 따라서 소재, 부품, 모듈 및 건축구조․시공분야를 아우르는 융합기술을 개발하여 경쟁력 있는 선진기술을 시급히 확보할 필요가 있다. 단열소재 및 부품의 경우, 이미 유럽 및 일본 등의 선진국에서는 기존 단열재의 문제점(강도, 내열성, 시공성, 인체유해성 등)을 극복한 제품을 사용하고 있다. 일례로 건축물 벽체를 통한 에너지 소비 저감을 위해 다양한 열교 차단재와 불연성 무기 단열소재를 생산하여 사용 중이다.(열교 차단재 : 프랑스-Thermal Breaker Ductalⓡ, 벽체 : 일본-EX-Mortar, 프랑스 Thermediaⓡ, 독일-Xella Group Multiporⓡ 등) 따라서 국내에서도 에너지․자원절약, 안전하고 쾌적한 주거환경 조성 등 새로운 Needs를 해결하기 위한 새로운 개념의 단열소재 개발 노력이 필요하다.

-----이하 생략

<본 사이트에는 일부 내용이 생략되었습니다. 자세한 내용은 세라믹코리아 2023년 3월호를 참조바랍니다. 정기구독하시면 지난호보기에서 PDF를 다운로드 하실 수 있습니다.>