출처: http://data.nistep.go.jp/dspace/bitstream/11035/2821/1/NISTEP-STT033E-69.pdf
3. 주택에서 CO2 감소 상황
1) 주택 CO2 감소의 기본 개념
일본의 주거 에너지소비 현황을 정량적으로 평가하기 위해 이 보고서에 정의된 아래 그림의 공식은 에너지
소비 개념 모델입니다. 주택의 난방 및 온수 공급의 에너지 소비량(CO2 배출량)을 줄이려면 세 가지 요소
를 반드시 고려해야합니다.
[주택 에너지절약의 개념]
① 건물의 온기 유지를 위한 에너지절약
② 난방 장치의 높은 효율성
③ 공급된 1차 에너지에서 CO2 배출 감소
이 보고서는 각 요인에 대한 일본에서 중요성과 현재 상황을 다음과 같이 설명합니다.
2) 건물의 온기 유지를 위한 에너지절약
상기 그림에서 “건물의 온기 유지를 위한 에너지절약”은 생활공간 온도를 일정하게 유지하기 위해 난방
장치로부터 공급되는 열량 값의 퍼센트로 정의됩니다. 지표면과 외부 공기가 건물 외장(건물의 외부 표면)
을 통해 빠져 나온 주거 공간의 열은 손실됩니다. 따라서 건물 외장의 다른 부분, 창 및 벽에서 열 흐름이
적은 재료를 사용하면 필수적인 열원으로서 열 손실 및 열 공급 요건이 감소합니다.
즉, 이상적인 건물 구조는 진공 병처럼 보여 실내 온도를 일정하게 유지할 수 있습니다.
아래 그림은 단열 성능을 위한 에너지절약 기준 중 하나인 일본과 미국 및 유럽의 열손실계수의 비교를
보여줍니다. 모든 국가는 각 지역의 기후 조건에 맞는 에너지절약 기준을 수립하고, 추운 지역에서는 더
엄격한 기준을 책정해야합니다.
[주택 에너지절약 기준의 비교(열손실계수)]
추운 기후 지역에 대한 삿포로시의 일본 표준은 다른 국가들과 동일한 수준으로 보입니다.
그러나 토후쿠(일본 동북부)의 남부 지역과 쿠시로(홋카이도 동부의 해안 도시)와 같은 매우 추운 지역의
표준은 다른 나라에 비해 수월합니다. 결과적으로 일본의 표준 및 이행은 다른 나라보다 분명히 뒤떨어져
있습니다.
아래 그림은 건물 외장의 주요 구성요소로 배치된 창문의 단열 성능을 이해하기 위해 열전달 계수를 비교
한 것입니다. 지중해성 기후를 지닌 따뜻한 지역인 남부 프랑스의 표준은 북부 일본의 홋카이도와 거의
유사합니다. 추운 기후의 독일과 북유럽의 표준은 일본보다 두 배 엄격합니다. 에너지절약이 엄격한 나라
에서는 단층 창문으로는 규제하기 어렵기 때문에, 일반적으로 다층 단열 유리가 사용됩니다.
[창문의 에너지절약 기준 비교(열전달계수)]
아래 표는 단열 유리의 침투율을 나타냅니다. 유럽 국가들은 건물에 단열 유리를 적용할 것을 요구하고
있으며, 결과적으로 100% 보급률을 달성했습니다. 그러나 일본에서는 신축 주택에 보급률은 최근 몇 년
동안 급격히 증가했지만, 기존 주택의 경우 여전히 매우 낮은 수준입니다. 위의 “건물의 온기 유지를 위한
에너지절약“에서 설명한 것처럼, 일본의 표준과 시행은 다른 나라들보다 분명히 뒤떨어져 있습니다.
[단열 창문의 침투]
3) 난방 장치의 높은 효율성
아래 그림에서 “난방 장치의 높은 효율성”은 난방 장치에서 공급되는 발열량과 전기 및 가스와 같은 장비
를 가동하기 위한 1차 에너지 소비량의 비율로 정의됩니다. 일본은 현재 인버터 제어를 이용한 온수 난방
과 제품의 에너지절약, 에어컨 및 난방을 위한 히트 펌프 기술은 우위를 점하고 있으며, 최상의 시스템을
기반으로 하는 에너지절약 정책은 상황을 조성하기 위해 동기를 부여했습니다.
[주택 에너지절약의 개념]
아래 그림에 나와 있는 히트 펌프 효율의 국제 비교에서 일본의 성능계수(COP, Coefficient of Performan
ce)는 북미 및 유럽의 히트 펌프 에어컨디셔너 2.2~3.8에 비해 6을 능가하는 매우 높은 효율입니다.
효율성 향상의 전환에 대한 수치는 COP가 1999년 최상의 시스템 도입 이후 지속적으로 개선되었음을
보여줍니다. 이 기술을 적용함으로써, CO2를 냉매로 사용하는 히트 펌프식 보일러는 효율 개선이 급속히
진행되었습니다. 최근 5년간 COP가 40% 향상되었으며, 단위 보급률은 6년 만에 백만 명이 증가했습니다.
[히트 펌프 효율의 전환과 국제 비교]
4) 공급된 1차 에너지에서 CO2 배출 감소
에너지성능 인증서에서 “공급된 1차 에너지에서 CO2 배출 감소”는 전기 또는 가스와 같이 주택에서 1차
에너지를 사용할 때까지 에너지 생산과 공급에 전 과정에 걸쳐 소비되는 CO2 배출량으로 정의됩니다.
이 요소는 소위 ‘1차 에너지의 단위 CO2 배출량“입니다. 예를 들어, 전력 시장에서 프랑스는 원자력 발전
비율이 82%로 매우 높으며, 배출 가스는 가장 적습니다.
아래 그림과 같이 수력 발전 비율이 58%인 캐나다는 배출량이 적습니다.
[전력에서 단위 CO2 배출량]
일본의 경우 원자력 발전 비율(원자력 발전 비율 29%)과 수력 발전 비율이 이 두 나라만큼 높지는 않지만,
제한된 원자력을 활용하고 고 효율 화력 발전 기술을 개발함으로써 CO2 배출 수준이 상대적으로 우수합니
다. 이상적으로 거주자는 전기, 가스 등에서 가장 낮은 단위 CO2 배출량으로 1차 에너지를 선택합니다.
그러나 에너지원과 위에서 설명한 장비의 조합을 고려하여 최적의 에너지를 선택하는 것이 현실적인 방법
입니다. 만일 거주자들이 태양열 집열판과 같은 건물에 재생 가능 에너지로 개인 발전을 설치한다면, 이
요소가 더욱 개선될 것으로 기대됩니다.
5) 초점 포인트
겨울철에 난방에 따른 에너지소비를 줄이기 위해, ① 건물의 온기 유지를 위한 에너지절약과 ② 난방 장치
의 높은 효율성을 처음에는 모두 고려하여 균형있게 개선되어야합니다. 우수한 에너지절약 성능을 가진
오래된 난방 장비를 새로운 장비로 교체하는 것도 중요하지만, 난방 장치 용량이 반드시 감소하기 않으며,
건물의 열적 특성이 개선되지 않으면 장비의 효율이 떨어집니다.
이러한 관점에서 볼 때, 일본이 중점적으로 다루어야할 것은 “건물의 온기 유지를 위한 에너지절약”에 집중
하여 상온 유지를 위한 필수적 에너지를 줄이기 위한 정책 및 기술을 촉진하는 것입니다.
다음 4장에서 단열 기술에 초점을 맞추어서, 이 보고서는 열 손실을 줄이기 위한 실제 기술이 어떻게 진행
되고 있는지를 설명합니다.
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