신재생에너지 중 가장 친환경적
커튼월 건물의 에너지세이빙, BIPV
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높은 가격에도 BIPV는 필요하다
BIPV(Building Integrated PhotoVoltaic)빌딩용 태양광 발전)에 대한 관심이 뜨겁다. 도시는 점점 랜드마크화 되는 고층화 건물을 요구하고 고층건물의 특성상 알루미늄 커튼월 건물이 주류를 이루고 있다. 벽체의 대부분을 차지하고 있는 유리건물인 커튼월은 수려한 미관과 고층에 어울리는 구조강도 때문에 초고층에서는 다른 대안을 찾기 힘들지만 유리라는 특성상 여름철 냉방부하와 겨울철 난방부하에 자유롭지 못하다.
친환경과 그린빌딩이 세계와 정부의 화두가 된 지금 초고층 건물의 성장과 함께 에너지를 효과적으로 사용할 수 있는 BIPV의 발전이 촉진되고 또 필요함을 두말할 것이 없다.
BIPV란 건물 외피를 전지판으로 이용하는 건물 외장형 태양광 발전시스템이다. 즉 창호 등에 부착해 사용하며 태양광 에너지로 전기를 생산하여 건설비용을 줄이기 위한 용도로 개발되었다. 에너지 세이빙이 무엇보다 중요한 이슈로 자리 잡은 커튼월 업체에서는 대부분 BIPV에 대해 개발의지를 가지며 제품군을 출시하고 있다.
대표적으로 LG하우시스, 남선알미늄, 에스에너지, 이건창호, 알루텍 등이 있으며 삼우이엠씨 또한 한국철강과 함께 박막형 태양광 모듈을 장착한 BIPV 시장 진입을 알리기도 했다.
BIPV시장 전체 PV시장의 5% 내외
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결정질 실리콘은 실리콘을 결정으로 만들어 고순도로 정제 후 얇게 자른다. 실리콘 자체가 고가이기 때문에 결정질 실리콘 태양전지는 가격이 비싸다는 단점이 있다.
비싼 것을 보완하고자 나타난 것이 박막형 모듈이며 이는 실리콘 결정을 유리표면에 코팅한 형태로 보면 된다. 결정질 실리콘에 비해 실리콘이 적게 들어갔기 때문에 상대적으로 가격은 더 저렴하지만 그만큼 발전효율이 결정질 실리콘의 절반 정도 밖에 나오지 못한다는 단점이 있다. 정해진 용량의 전기를 생산해야 하면 박막형은 설치면적이 2배 이상 더 필요하다.
공공시설이 주요 대상
입체적인 창의 구현이 필요한 커튼월에서는 크기에 제한이 있는 일반 박막형 모듈은 사용이 제한적일 수밖에 없어 BIPV에 사용되는 특화된 모듈은 G2G(Glass to Glass)가 일반 커튼월에 적용된다. 접합필름 사이에 태양광 셀이 들어가 셀 사이 사이로 채광이 가능하기 때문에 건축물에 적합하다. G2G시스템은 박막형 모듈로는 구현하기 어려워 값비싼 결정질 실리콘이 들어가는 BIPV 시스템의 가격은 1m³당 100만원이 넘어가는 고가다. 이 때문에 무엇보다 가격에 민감한 건축물 시장에서 BIPV 시장의 활성화가 더딘 것이다.
건설사에서는 건축비가 민감한 주제기 때문에 민간건물보단 설치가 의무화된 공공시설, 건축심의 시 친환경 등급을 받아야 하는 경우에만 제한적으로 사용된다. 친환경 건물 1등급을 받기 위해선 신재생 에너지를 반드시 써야하기 때문이다. 국내에서 가장 규모가 큰 BIPV 건물은 정부의 적극적인 설치 의무화 사업으로 인해 지어진 전경련 회관으로 총 50억의 비용이 소요됐다.
높은 가격에도 BIPV는 필요하다
BIPV가 신재생 에너지의 대표주자로 필요한 이유는 있다. 우리나라는 지형이 좁고 국토가 제한되어 거대한 태양광 발전소를 설치하기엔 무리가 따른다는 점이다. 건축물 신설 시 BIPV는 친환경적인 면과 신재생에너지 측면에서 활용성이 높다.
태양광의 발전효율을 높이려면 20~30도의 각도가 유지 되어야 최적의 효율을 낸다. 건물과 같은 수직면일 경우에는 15%의 효율이 떨어지지만 이를 감안하더라고 건물에 적용할 경우 다른 대체에너지에 비해 높은 활용도를 가질 수 있는 것이다.
신재생 에너지를 건물에 적용할 수 있는 것은 태양광, 태양열, 지열, 연료전지가 대부분이라고 할 수 있다. 지열이나 연료전지는 지하에 설치하기 때문에 적용여부를 알 수 없어 외부적으로 친환경 건물로 인증할 수 있는 것은 태양광, 즉 BIPV가 독보적이다. 전기를 생산해 건물부하를 낮출 수 있으며 건축자재로서의 역할도 해내기 때문이다.
또한 지열이나 연료전지는 시기마다 교환해줘야 하는 것과 달리 태양광은 설치 후 유지비용이 거의 들지 않는 점도 에너지세이빙에 주요한 장점이 된다.
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BIPV 시장의 문제
무엇보다 높은 가격은 걸림돌이다. BIPV도 시장이 안정이 되면 가격이 떨어지겠지만 아직은 요원한 상태다. 상업용 내지는 공공시설에 한정되어 있는 것도 어려운 점으로 꼽힌다. 커튼월과 마찬가지로 주택의 일반 창에도 동일한 유리사양이 들어가지만 아직 조망이 중요한 일반주택에 적용하기엔 제한이 많다. 아직까지 주택은 BIPV시스템 보다는 벽면에 일반 모듈을 통한 에너지 습득이 일반적이다.
국내에 BIPV 관련된 전문가가 별로 없는 것도 발전의 저해요소다. 태양광 관련 대학원도 없고 커리큘럼도 제한적이며 전문양성 교육기관도 전무하다. 현재는 외국기업들의 사례를 통해 학습하는 것이 유일한 수단이다.
BIPV 희망은 있다
높은 가격, 제한된 건축물이라는 한계를 지니고 있지만 BIPV 전문가들은 ‘시장성은 밝다’라고 판단한다. 그들의 주장은 우리나라가 2015년이 지나면 화석연료 생산단가와 신재생에너지 생산단가가 비슷해지는 시점 즉 이를 그리드 패러티(Grid Parity)라고 부르는데 그때가 되면 고갈되는 화석에너지를 대체할 것이라는 희망이다.
풍력 발전은 도심에서 사용하기엔 불가능하고 도시가스로 전기화를 시키는 연료전지는 화석연료가 들어가는 순수한 의미의 신재생 에너지라 할 수 없기 때문에 신재생 에너지로는 공간의 제약도 없고 유지비용도 거의 들지 않는 BIPV에 손을 들어주는 것이다.
이렇듯 에너지 세이빙과 친환경 건축물에 대한 요구, 두 마리 토끼를 BIPV가 어떻게 잡을지 지켜보는 것은 흥미로울 것 같다. 최윤정 기자
