1. 친환경건축 컨설팅

1.1 개요
친환경건축은 적극적인 자연과의 친화, 자연에 미치는 영향 최소화, 그리고 거주자의 건강과 쾌적성을 목표로 한다. 이러한 목표 달성을 위해 기존의 미학적이고 직관적인 접근방법에서 벗어나 보다 과학적이고 정량적인 접근이 필요하며, 관련분야 간의 수평적이고 통합적인 프로세스를 수립해야 한다. 이를 통해 건축물의 환경성능 및 에너지성능의 개선뿐만 아니라, 분양성 및 사업성을 향상 시키고, 원활한 인허가를 진행할 수 있다.

 

1.2 컨설팅 실무 프로세스
비주거시설의 친환경건축 컨설팅은 보통 ‘설계착수 – 통합설계팀 구성 – 목표 및 범위 설정 – 환경성능 향상 – 에너지 절감계획 – 인증계획 – 목표달성 확인 – 계획안 도출’의 프로세스로 수행하며, 프로젝트별 특성을 고려하여 환경성능 향상, 에너지 절감계획, 인증계획 등 크게 세가지 관점으로 전략방안을 수립한다.

 

환경성능 전략방안 마련을 위해서 먼저 생체기후분석, 기상데이터, 입지 및 지형 등 대상지 분석을 통해 건축물의 친환경계획 방향성을 설정한다. 그리고 열(일사, 열고임, 열섬 등), 빛(일조, 채광, 조도, 균제도 등), 음(도로소음, 공사소음, 실내소음, 명료도 등), 공기(바람길, 맞통풍, 풍압 등) 환경 등 정량적인 시뮬레이션 검토를 통해 향상 계획을 수립한다. 또한 대상 건축물뿐만 아니라 주변 건물에 대한 피해, 기존 녹지 공간 확보 등 환경영향을 최소화하는 방안도 고려되어야 한다.

 

대상 건축물의 용도·부하 특성을 고려한 단계별 통합설계를 통해 에너지 전략방안을 수립한다. 패시브 설계기법을 통한 기초부하 저감으로 에너지요구량을 저감하고, 액티브 설계기법을 통해 열원 최적화 및 발전효율을 향상하며, 최적 신재생에너지 계획으로 에너지자립률을 확보해야 한다. 그리고 2025년부터 17개 용도와 연면적 1,000㎡ 이상을 동시에 만족하는 공공건축물을 대상으로 ZEB 4등급이 의무화되었으며, 각 지자체에서도 건축물에너지효율등급과 제로에너지건축물인증의 통합에 따라 제로에너지건축물인증을 권장하고 있으므로 개정되는 법규와 정책방향 또한 고려해야 한다.

 

법적기준 및 입찰지침을 고려한 최적 인증계획을 수립한다. 녹색건축물 조성 지원법, 건축법, 신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법, 에너지이용 합리화법, 각 지자체 조례, 장애인·노인·임산부 등의 편의증진 보장에 관한 법률, 교육환경 보호에 관한 법률, 물환경보전법 등 관련법규를 검토하고, 입찰안내서에서 제시하는 RFP를 반영해야 한다. 덧붙여 목표 달성을 위한 항목별 공사비 민감도 검토를 통해 최적 대안을 찾는 것이 가장 중요하다.

 

본 기고에서는 홍성군 신청사 실시설계 기술제안 프로젝트를 대상으로 비주거시설의 친환경건축 컨설팅 실무 프로세스 및 사례를 설명하고자 한다.

2. 친환경건축 컨설팅 프로세스(비주거시설)

2.1 설계 착수 및 통합설계팀 구성
홍성군 신청사는 2024년 기술제안 프로젝트로 도원이엔씨가 당선되었으며, 설계는 이가건축에서 수행하였다. 설계초기단계부터 건축, 기계, 전기, 통신, 토목, 구조, 조경, 시공, 친환경 등 통합설계팀을 구성하고, 공정회의를 통해 업무범위, 아이디어, 문제점 등을 공유하여, 친환경건축 목표 달성을 위한 통합적인 사고를 가지고 접근하였다.

 

2.2 목표 및 범위 설정
(1) 입찰안내서 및 법적기준 검토
입찰안내서 분석을 통해 발주처의 의도와 주요 이슈사항을 파악하고, 환경, 에너지, 인증 기준을 수립해야 한다. 그리고 성능 향상이 필요한 항목과 경제성을 고려한 최적화 항목을 판단하여 균형감 있는 전략방안을 수립해야 한다. 홍성군 신청사 기술제안에서도 공공기관 에너지이용 합리화 추진에 관한 규정, 녹색건축물 조성 지원법, 충청남도 녹색건축물 설계 기준 등 법적기준과 입찰안내서의 설계기준을 검토하여 먼저 설계 목표를 수립하였다. 이 외에도 교육환경보호에 관한 법률, 수질오염물질 총량제, 저영향개발 등 평가대상에 포함되는 다양한 법적기준에 대한 검토도 필요하다.

 

 

(2) 전략방안 설정
입찰안내서 및 법적기준 검토사항을 고려하여 환경성능 향상, 에너지 절감계획, 인증계획의 세가지 관점에 주요 전략방안을 수립했으며, 이 전략방안을 내포할 수 있는 친환경 컨셉 도출을 위한 회의를 진행하였다.

 

첫째, 방위특성을 고려한 에너지절약형 입면계획을 통해 실내 환경성능을 향상시킨다.
둘째, 2025년 개정기준을 선반영으로 탄소중립을 선도하는 제로에너지 특화방안을 제시한다.
셋째, 건축물의 품질개선 및 공사비 민감도를 고려한 최적의 인증계획을 수립한다.

 

2.3 환경성능 향상계획
(1) 부지분석
생체기후분석, 기상데이터 수집, 입지 및 주변 환경 분석, 일조·소음·기류 검토 등 면밀한 부지분석을 수행해야하며, 이를 통해 탄소저감 및 자연에너지 유입을 고려한 계획방향을 설정할 수 있도록 기초 데이터를 마련할 수 있다.

 

(2) 토지이용/배치 및 형태계획
부지분석을 통한 환경성능별 조닝을 통해 토지이용 가이드라인을 제안하고, 토지이용계획과 건물을 부하를 고려하여 배치 및 형태계획을 수립한다. 단, 홍성군 신청사는 실시설계 기술제안으로 RFP 상 배치 및 형태 제안에 한계가 있었으며, 기본설계 기술제안, 턴키, 설계공모 등에서 더 적극적으로 제안할 수 있다.

 

(3) 평면 및 외피계획
용도별 환경성능을 고려한 조닝계획, 실내 쾌적성 및 건물부하를 고려한 외피계획, 적용가능한 친환경 아이템 등을 제안하며, 홍성군 신청사에서는 RFP를 고려하여 입면 외피계획을 중점적으로 검토하였다.

 

 

원안의 디자인 컨셉인 전통미학과 현대적인 디자인요소의 조화를 고려한 입면은 과도한 차양계획으로 조망 확보가 어렵고 시공 난이도가 높았으며, 법적기준 수준의 유리 SHGC 계획으로 하절기 일사차단성능 저하가 우려되었다. 이에 방위별 부하특성을 고려하여 유리 SHGC를 개선하고, 층별 커튼월 하부 단열 구성을 통한 창면적비를 최적화하여 하절기 직달일사를 최대 88.1%까지 차단하였다. 그리고 디자인 컨셉과 기능을 복합적으로 고려한 차양 최적화를 통해 경제성과 시공성 또한 확보할 수 있었다.

 

2.3 에너지 절감계획
(1) 원안검토/재정의
면밀한 원안검토를 통해 오류사항 파악하고, 개선방향을 도출하였다. 원안의 가장 큰 오류사항은 신재생에너지 공급비율 확보를 위해 설치한 옥상의 건물일체형 BIPV였다. 최근 공공 건축물의 경우, 신재생에너지 공급의무비율을 준수하기 위해 보정계수와 발전효율이 높은 건물일체형 BIPV를 많이 계획하고 있는데, 반드시 외피 역할을 대체할 수 있어야 한다. 하지만 원안은 열손실 방지대책 및 방수계획이 이뤄지지 않아 BIPV로 인정받을 수 없었다. 이를 해결하기 위해 에너지자립률 확보를 위한 옥상과 지상 주차장의 태양광발전시스템 개선, 신재생에너지 공급의무비율 확보를 위한 추가 신재생에너지 계획, 원안의 열원용량 최적화 및 열원 시스템 개선 등 개선방향을 도출할 수 있었다.

 

(2) 패시브 계획
용도, 방위, 부하특성을 고려하여 건축물의 기초부하를 최소화하는 것이 중요하다. 홍성군 신청에서는 제로에너지 가이드라인을 고려한 단열성능 확보, 트리플로이복층유리 적용, 방위별 부하특성을 고려한 유리 SHGC 개선 및 창면적비 계획 등을 통해 냉·난방 기초부하를 저감하였다.

 

 

(3) 액티브 계획
패시브 계획을 고려한 열원 재산정을 통해 용량을 최적화하는 것이 가장 중요하며, 업무시설 부하특성을 고려한 최적의 열원시스템을 제안해야 한다. 이에 신재생에너지 공급비율과 에너지자립률, 에너지 사용처, 공사비, 시공성, 유지관리성능을 종합적으로 고려하여 최적의 열원시스템(지열+EHP)을 제안하였다. 그리고 캐스케이드 보일러 대수제어, 고효율인증 기자재 적용, 최적 조명밀도 적용 등을 통해 에너지사용량을 절감하고 유지관리비용을 최소화하였다.

 

(4) 신재생에너지 계획
에너지자립률, 공급의무비율, 원별 발전효율 및 사용처를 고려한 신재생에너지 계획을 수립해야 한다. 이에 태양광PV는 일조시간 분석을 통해 발전효율을 개선하고, 인정받을 수 없는 BIPV는 삭제하였다. 또한 유지관리성능이 떨어지고 폐열 활용처가 마땅치 않은 연료전지를 삭제하고, 10시간 존의 냉난방에 유리한 지열히트펌를 계획하였다. 이를 통해 2030년 신재생에너지 공급의무비율(40%) 선적용하고 에너지자립률 50% 이상의 제로에너지건축물을 구현하였다.

 

(5) 목표 달성 검토
패시브, 액티브, 신재생에너지 등 단계별 에너지통합 설계를 통해 건축물에너지효율 1+++등급, 제로에너지건축물 4등급(에너지자립률 50%)을 달성했으며, ECO2시뮬레이션 분석을 통해 정량적인 결과를 도출하였다.

 

 

2.4 인증 컨설팅 프로세스
2.4 인증 계획
(1) 원안검토/재정의
최신 법규를 고려한 면밀한 도서검토를 통해 원안의 인증등급을 재정의하였다. 원안검토 결과, 에너지성능지표(EPI) 70.25점으로 법적기준인 74점 이상을 만족하지 못했으며, 신재생에너지 공급비율은 15.68%로 2024년 공급의무비율 34% 이상 확보하지 못했다. 또한 녹색건축인증은 우량등급으로 법적기준인 우수등급을 확보하지 못했으며, 장애물 없는 생활환경(BF)인증은 접근로 기울기 및 보행안전통로 등 일부항목 점수 확보 불가로 등급 외에 해당하였다.

 

(2) 향상방안 검토
에너지지성능지표는 ZEB 4등급 수준의 에너지성능 확보를 통해 91.75점을 달성하고, 발전효율을 고려한 태양광PV 및 지열히트펌프 계획(BIPV 및 연료전지 삭제)을 통해 신재생에너지 공급의무비율 40.89%을 확보하였다. 또한 녹색건축인증은 항목별 점수 대비 공사비민감도를 고려한 향상계획으로 우수등급, 장애물 없는 생활환경(BF)인증은 법적인 최소기준을 모두 준수하여 우수등급을 계획하였다.

 

 

그리고 홍성군 신청사에 적용하지 못했지만, RPF 및 성능 향상을 고려하여 지능형건축물(IBS)인증, 탄소중립건축인증(ZCB), 미국 그린빌딩인증(LEED), WELL 인증 적용을 검토할 수 있다. 또한 친환경 인증을 통해 건축기준 완화, 인센티브 확보가 가능하므로 인증 확보 및 등급 상향을 위한 공사비 증액과 비교하여 적극적으로 검토해야 한다.

 

6. 최종 계획안 도출

 

 

본 기고에서는 홍성군 신청사 기술제안 프로젝트를 사례로 비주거시설 친환경건축 컨설팅 실무 프로세스를 설명하였다. 기본적인 환경성능, 에너지성능의 개선뿐만 아니라 RFP를 반영한 사업성 및 경제성, 유지관리, 정부 정책방향 대응 등 각각의 상충되는 요소를 전략적으로 접근하고 해결하는 과정을 확인할 수 있었다. 이를 통해 홍성군 신청사는 제로에너지건축물인증 4등급(에너지자립률 50% 이상) 확보를 통해 2025년 제로에너지건축물 의무기준을 선반영했으며, 홍주읍성을 모티브로 디자인과 환경성능, 경제성을 고려한 최적 대안을 제안하였다. 이와같은 프로세스를 바탕으로 각각 프로젝트의 특성을 반영한 전략수립을 통해 효율적이고 체계적인 친환경건축 컨설팅이 될 수 있을 것이라 기대하며, 설계단계에서 나아가 준공 후 운영단계에서 실질적으로 구현될 수 있는 방안을 마련하는 것도 필요하다.