[공학저널 김하늬 기자] 스마트팜과 건물의 BEMS는 내부공간의 환경을 최적으로 제어하는 것을 목표로 한다는 점에서 공통점을 갖고 있다.
특히 에너지 활용 측면에서 효율을 높이는 것 또한 마찬가지다. 스마트팜 온실의 최적 온습도 조건을 마련하기 위해 냉난방 에너지를 필요로 하고, 수송과 저장 과정에서도 많은 에너지가 소비된다.
이러한 측면에서 최근 ‘옥상온실’은 에너지 소비 효율과 작물 생산이라는 두 마리 토끼를 잡는 방안으로서 주목받고 있다.
옥상온실은 작물을 일반 땅에서 재배할 때 보다 훨씬 적은 재배 에너지가 소요되고, 수송·저장 시 손실되는 에너지도 최소화할 수 있어 작물 재배의 전 과정에서 온실가스 저감 효과까지 모색할 수 있다는 것이 전문가들의 의견이다.
이에 최근 한국기계연구원이 주관하고 있는 ‘다중 분산발전 기반의 옥상온실형 스마트 그린빌딩 융복합 시스템 개발 및 실증’ 과제는 도시농업의 효과적인 적용을 통해미래 도시를 위한 스마트 그린빌딩의 새로운 모델인 옥상온실 시스템 개발과, 옥상온실의 확산을 목표로 연구개발을 수행 중이다.
산업통상자원부 에너지기술평가원 과제를 통해 지난 2021년부터 5년간 369억원 규모로 진행 중인 이 과제는 건물 일체형 옥상온실을 이용해 건물의 냉·난방 에너지를 줄이고 온실가스 감축이 가능한 스마트 그린빌딩 융복합 시스템을 개발·실증하고 있다.
건물에서 버려지는 에너지(열/CO2)를 온실의 작물 재배에 이용하고, 옥상온실을 통해 건물의 냉·난방 에너지를 절감함으로써 에너지 소비량을 20% 이상 절감하는 것을 목표로 하고 있다.
특히 일반적으로 건물은 사람들이 근무하는 시간에 에너지를 많이 사용하는 반면, 온실의 경우 야간에 에너지를 많이 소비한다는 점을 토대로 이에 따른 에너지 설비 및 사용 최적화를 가능케 했다는 점이 장점으로 손꼽히고 있다.
현재 과제는 분산발전, 스마트팜, EMS, 건축모델 등 크게 4분야로 기술 개발이 이뤄지고 있으며, 이를 위해 기계/에너지/농업/건축 등 다양한 분야의 산학연 17개 기관이 참여해 연구개발 중이다.
무엇보다 국내외 옥상온실 사례를 통틀어 에너지를 적극적으로 교환하는 등 건물에너지와의 연계성이 높은 사례로 평가받으며, ET/BT/IT/CT 등 전 분야의 기술이 포함된 융합과제로 차별화되고 있다.
기계연구원 무탄소연료발전연구실 이상민 책임연구원(사진)은 “농업 분야에서는 도시의 공간 부족과 땅값의 상승을 고려한 BIV(Building Integrated Vegitation)가, 건축 분야에서는 농업과 건축이 결합한 Agritecture의 수요가 계속 증가하고 있다”며 “앞으로 자연스럽게 건물에너지와 온실에너지가 통합되는 방향으로 기술이 개발될 것으로 예측된다”고 말했다.
그는 이어 “현재 1차 실증건물을 작년 11월에 준공한 상태다. 1차 실증건물은 합벽건물의 형태로 한쪽에만 온실을 건축해 옥상온실에 따른 에너지 절감효과를 직접 비교할 수 있는 장점이 있고, 공유오피스 입주민들을 대상으로 장기 리빙랩을 수행할 수 있다”며 “2차 실증건물에 적용될 각 분야의 요소기술들은 80~90% 수준까지 개발이 완료돼 올해 연말에 실증현장에 적용될 계획”이라고 덧붙였다.
특히 올해 과제는 4차년도를 맞아 옥상온실과 건물에 에너지를 통합 공급할 수 있는 4중 분산발전 시스템이 개발될 예정이다.
가스엔진을 기반으로 세계 최초 하이브리드 흡수식 냉난방기를 결합해 전기/난방/냉방/CO2를 공급할 수 있는 저공해 고효율 분산발전 시스템 개발을 목표로 하고 있으며, 이를 2차 실증건물에 설치할 계획이다.
이 책임연구원은 “옥상온실의 경우 기존 선례가 없다 보니 민간 추진 시 건축허가를 받는 것이 쉽지 않은 상황”이라며 “현재 과제에 법/제도/인증을 담당하고 있는 건축공간연구원, 건설기술연구원 등의 기관이 참여하고 있어 옥상온실에 대한 규제 해소 및 녹색건축 혜택을 부여함으로써 옥상온실이 보다 쉽게 확산될 수 있는 방안을 마련하고 있다”고 설명했다.
그는 이어 “1차 실증건물을 성공적으로 마무리했기 때문에 이제 본격적으로 2차 실증건물에 집중하기 시작했다. 2차 실증건물은 강서구의 5성급 호텔 옥상에 설치될 계획으로, 카페 건물 옥상에 온실이 지어질 예정”이라며 “옥상온실과 같은 도시농업에 보다 많은 관심 부탁드리며, 옥상온실과의 다양한 연계 프로그램을 만들어낼 수 있도록 더욱 노력하겠다”고 덧붙였다.
