서울 도심 한복판 최첨단 옥상 온실,에너지 신기술로 지속 가능한 미래 빌딩을 실현하다!

- 기계연, ‘도심 속 건물 일체형 옥상 온실’ 기술 국내 최초 개발

- 냉난방 에너지 20% 절감 등 에너지 소비량 및 탄소배출 저감 기대

[ 자료출처 : 한국기계연구원 2023.11.16 새소식 ]

 

□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.

□과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(원장 박상진, 이하 기계연) 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.

* 건물의 에너지와 온실 에너지를 통합 제어하며, 적극적인 방법으로 열과 CO2를 교환하는 기술

□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) 손실을 감소시킬 수 있으며 신선한 작물을 소비자에게 즉시 제공할 수 있다.

* 농산물 등의 신선식품을 산지에서 수확한 다음 최종 소비지까지 저장 및 운송되는 과정에서 온도를 저온으로 유지하여 신선도와 품질을 유지하는 시스템

□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.

 

□기계연은 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. 기계연은 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 에너지수요관리 핵심기술개발사업인 ‘다중 분산발전 기반의 옥상온실형 스마트 그린빌딩 융복합 시스템 개발 및 실증’의 일환으로 수행됐다.

 

 

프랑스의 옥상 온실: 한국에서의 옥상 온실 규제 완화 가능성

[ 자료출처 : Tour n camp 햐누허누A  ]

 

프랑스에서는 아파트 위에 옥상 온실을 조성하는 사례가 늘어나고 있습니다. 이러한 움직임은 단순한 농업 활동을 넘어서 복지와 환경 보호라는 두 가지 중요한 목적을 달성하기 위한 것입니다. 프랑스 정부는 도심 속 옥상 온실의 구축을 적극적으로 지원하고 있으며, 이는 고도 제한과 같은 까다로운 건축 규제에도 불구하고 온실 설치 시 규제를 완화하는 형태로 나타나고 있습니다. 이러한 정책은 옥상 온실의 증축을 장려하고, 도시 환경을 개선하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.

The largest rooftop Tower Farm is located in Paris

한국에서도 이러한 추세를 따라 옥상 온실에 대한 규제가 완화될 경우, 도심 속 온실의 상용화 가능성이 더욱 높아질 것으로 보입니다. 현재 한국의 건축법은 온실 외피를 구성할 때 불연성 재질의 사용을 요구하고 있습니다. 이로 인해 옥상 온실은 대부분 무거운 유리 재질로 제작되고 있으며, 이는 건축비 상승과 구조적 한계를 야기하고 있습니다.

한 책임연구원의 말에 따르면, 온실 규제가 완화되면 건축비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 옥상 온실 증축이 더욱 수월해질 것입니다. 이는 경량 재질의 사용을 가능하게 하여 구조적으로도 보다 유연한 온실 디자인을 구현할 수 있게 만들 것입니다. 더 나아가, 이러한 변화는 도심 속 녹색 공간의 확장과 도시 농업의 발전에도 크게 기여할 수 있습니다.

도심 속 옥상 온실은 미래 도시 농업의 핵심 요소 중 하나로 자리 잡고 있습니다. 프랑스의 사례와 같이 규제 완화와 정부의 적극적인 지원이 이루어진다면, 한국에서도 도심 속 온실의 상용화와 발전이 더욱 가속화될 것으로 보입니다. 이는 도시 환경의 개선, 식량 자급 자족 능력의 향상, 그리고 도심 거주민들의 삶의 질 향상에 기여할 것입니다. 지속 가능한 미래를 위해 도심 속 옥상 온실은 단순한 농업 공간을 넘어서 사회, 경제, 환경적 가치를 동시에 제공하는 중요한 공간으로 자리매김하고 있습니다.

도심 옥상, 녹색 혁명의 새로운 무대

서울 도심의 옥상 온실 스마트팜에 대해 이야기하면서, 우리는 이제 그것이 단순한 농업 기술의 진보를 넘어 도시 환경에 어떻게 긍정적인 영향을 미칠 수 있는지에 대해 논의해 보겠습니다.

국내 많은 도심 옥상은 활용도가 낮은 유휴공간으로 남아있습니다. 이러한 공간에 온실을 설치함으로써, 우리는 이 공간을 효율적으로 활용할 수 있습니다. 뿐만 아니라, 이 온실에서 재배된 신선한 채소는 인근 식당에 직접 공급되어 식재료의 신선도를 유지하고 콜드체인 비용을 줄일 수 있는 장점이 있습니다.

에너지와 환경에 미치는 긍정적 효과

건물에서 배출되는 열과 이산화탄소를 온실 작물 재배에 활용함으로써, 우리는 에너지 소비를 줄이고 온실가스 배출을 감소시킬 수 있습니다. 이러한 시스템은 건물의 냉·난방 에너지를 최대 20%까지 절감하고, 온실가스를 30% 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 또한, 온실 작물의 생산성은 약 20% 증가할 것으로 기대됩니다.

햇빛이 강한 날에는 온실의 온도가 높아지는데, 이러한 열을 건물에 재활용하면 추가적인 에너지 절감 효과를 가져올 수 있습니다. 또한, 온실에서 발생하는 산소는 건물 내 환기 시스템에 활용될 수 있어, 실내 공기질 개선에도 기여합니다. 이러한 상호 작용은 건물과 온실 간의 에너지 효율을 더욱 높이는 데 중요한 역할을 합니다.

자동화 시설을 갖춘 옥상 온실은 인력의 필요성을 대폭 줄여줍니다. 성수동 옥상 온실의 경우, 한 명의 관리자만이 일주일에 한두 번 방문해 관리하는 것으로 충분합니다. 이는 재배 과정의 효율성을 극대화하며, 인력 및 관리 비용을 절감하는 데 크게 기여합니다.

도심 옥상 온실 스마트팜은 단순한 농업의 발전을 넘어서, 도시 환경과 에너지 사용의 지속 가능한 미래를 위한 중요한 단계입니다. 이러한 혁신적인 접근 방식은 우리가 도시 공간을 어떻게 더 효율적이고 지속 가능하게 활용할 수 있는지에 대한 통찰을 제공합니다. 서울 도심의 한 건물 옥상에서 시작된 이 프로젝트는 앞으로도 많은 도시에서 지속 가능한 농업의 새로운 모델로 확장될 가능성이 큽니다.

서울을 넘어 확장되는 옥상 온실 스마트팜 프로젝트

한국기계연구원(이하 '기계연')의 혁신적인 옥상 온실 스마트팜 프로젝트는 성동구 성수동에 위치한 첫 실증 건물을 넘어, 더 큰 규모와 함께 새로운 지역에서의 확장을 계획하고 있습니다. 이번에는 강서구에 위치한 메이필드호텔에 2차 실증 건물을 마련할 예정이며, 이는 현재의 규모보다 2~3배 큰 규모로 진행됩니다.

이번 2차 실증 프로젝트에는 기계연뿐만 아니라, 건축공간연구원과 한국건설기술연구원 등 여러 기관이 참여하여 더욱 발전된 형태의 옥상 온실을 구축합니다. 이들 기관은 옥상 온실의 표준 설계뿐만 아니라 저공해·고효율의 다중분산발전 시스템 및 건축 기술 개발에도 힘쓰고 있습니다. 이러한 협력은 스마트팜 기술의 진화와 더불어 도심 내 지속 가능한 농업 환경을 조성하는 데 중요한 역할을 할 것입니다.

2차 실증 건물에서는 최신 기술이 도입되어 에너지 효율성을 극대화하고 환경 오염을 최소화할 것으로 예상됩니다. 저공해 기술의 적용은 도심 환경에 더욱 긍정적인 영향을 끼칠 수 있으며, 고효율 다중분산발전 시스템은 지속 가능한 에너지 사용을 가능하게 합니다. 이러한 기술의 발전은 도심 내 옥상 온실 농업의 미래에 중요한 방향을 제시합니다.

이번 프로젝트의 확장은 단순히 규모의 증가를 넘어, 도심에서의 지속 가능한 농업을 더 넓은 범위로 확산시키는 계기가 될 것입니다. 서울시 강서구와 성동구를 잇는 이 프로젝트는 도시 내 다양한 지역에서 지속 가능한 농업 모델을 실현할 수 있는 가능성을 보여주며, 다른 도시들에도 영감을 줄 수 있습니다.

미래를 향한 지속 가능한 녹색 혁명

기계연과 협력 기관들의 이러한 노력은 도심에서의 지속 가능한 농업과 에너지 사용이 어떻게 미래를 향해 나아갈 수 있는지를 보여주는 중요한 사례입니다. 이들의 혁신적인 접근 방식은 환경적 지속 가능성, 식량 안보, 에너지 효율성을 향상시키는 방향으로 진행되며, 이는 우리가 살고 있는 도시 환경에 긍정적인 변화를 가져올 것으로 기대됩니다.

이 프로젝트의 확장은 단순히 농업 기술의 진화를 넘어서, 도심 내에서 지속 가능한 생활 방식을 향한 중요한 발걸음을 나타냅니다. 서울 도심에서 시작된 이 녹색 혁명은 앞으로 더 많은 지역에서 지속 가능한 농업과 에너지 사용의 새로운 모델을 제시할 것입니다.