냉·난방 에너지 20% 절감 등 에너지 소비량 및 탄소배출 저감 기대

도심 한복판에 건물 일체형 옥상 온실을 건축해 건물 에너지 사용량을 절감하고 온실가스를 감축하는 기술이 개발돼, 국내 최초로 건물 실증에 성공했다. 옥상온실 실증을 통해 탄소중립 실현뿐만 아니라 지속가능한 도시농업을 구현하여 미래 식량문제 해결에도 기여할 것으로 기대된다.

한국기계연구원(원장 박상진) 이상민 책임연구원 연구팀은 세계 최고 수준의 ‘액티브 에너지 교환기술’을 개발하고, 서울시 성동구 성수동에 위치한 건물 옥상에 면적 200m2 규모의 옥상 온실을 실증하는데 성공했다. 국내 연구진이 상용건물에 온실을 구축한 사례는 최초이다.

‘액티브 에너지 교환기술’이란 건물의 에너지와 온실 에너지를 통합 제어하며, 적극적인 방법으로 열과 CO2를 교환하는 기술이다.

건물 일체형 옥상 온실은 공간이 부족한 도시에서 유휴공간인 옥상을 활용해 인근 식당의 식재료로 사용가능한 고부가 작물을 재배할 수 있으며, 이때 건물에서 버려지는 열과 이산화탄소를 온실에 활용하고, 온실 환경을 최적 제어한다. 냉·난방 에너지 20% 절감과 온실가스 30% 감축, 작물 생산성 20% 증가 등의 효과를 기대할 수 있다.

또한 산지와 소비처가 가까워져 수송과 저장 과정에서 발생하는 콜드체인(cold chain : 농산물 등의 신선식품을 산지에서 수확한 다음 최종 소비지까지 저장 및 운송되는 과정에서 온도를 저온으로 유지하여 신선도와 품질을 유지하는 시스템) 손실을 감소시킬 수 있으며 신선한 작물을 소비자에게 즉시 제공할 수 있다.

연구진은 옥상 온실을 활용한 건물 에너지 절감을 극대화하기 위해 외부 기상 조건에 따라 냉난방, LED, 양액 공급 등 모든 시스템을 통합 제어할 수 있는 ‘맞춤형 스마트팜 솔루션’을 단독 개발했으며, 구축된 온실을 성능 검증용 테스트베드로 활용할 계획이다.

기계연구원은 건물일체형 옥상온실 활용 및 국내 보급·확산을 위해 건축공간연구원, 한국건설기술연구원 등과 협력하여 신축 및 기축건물에 대한 옥상 온실 표준 설계와 건축 기술 개발을 진행하고, 관련 인증과 규정을 마련해 국내 활성화에 나설 계획이다. 기계연구원은 옥상온실 건축과 건물 실증을 위해 성동구청과 MOU를 체결한 바 있다.

옥상온실은 준공 이후 도시농업을 통해 다양한 사회적 가치를 추구를 위한 목적으로 주민들을 위한 리빙랩으로도 운영되며, 체험, 교육, 치유 등 다목적 복지 공간으로 활용될 계획이다.

무탄소연료발전연구실 이상민 책임연구원은 “기계, 에너지, 건축, 농업 기술이 접목된 건물통합형 옥상온실 기술은 도시농업을 확산시킬 뿐만 아니라 건물 에너지를 절감할 수 있는 진정한 미래 융합기술”이라며 “국내 최초 모델을 서울 도심 건물에 성공적으로 실증해 옥상온실 확산에 기여하겠다”고 말했다.

이번 연구는 산업통상자원부의 재원으로 한국에너지기술평가원 에너지 수요관리 핵심기술개발사업인 ‘다중 분산발전 기반의 옥상온실형 스마트 그린빌딩 융복합 시스템 개발 및 실증’의 일환으로 수행됐다.