스미즈건설 본사 빌딩에서 이뤄지고 있는 에너지 절약

ecoBCP를 실현하는 환경방재기술의 모든 것

미나토 아쓰시(Minato Attush) 스미즈건설 설계·제안 통괄 설계본부

환경문제에 대처하기 위해 스미즈건설 본사 빌딩은 건물의 운용에 있어 CO₂ 배출량을 첫 해 62% 삭감하고, 앞으로 한층 더 환경기술 최적 제어를 추진해 2015년에는 70% 삭감 달성을 실현한 다음, 3년 후 이 과정을 통해 창출한 배출권 프로젝트에 근거한 CO₂ 크레디트로 ‘카본 제로’를 실천할 계획이다. 이를 위해 스미즈건설의 친환경 BCP 정책인 ecoBCP가 추진되고 있다(그림 1).

‘ecoBCP’의 4가지 기본기능은 쾌적한 에너지 절약, 확실한 절전, 거대 지진·해일 대책, 에너지의 자립성 확보를 중심으로 운영되고 있다.

에너지 절약은 CO₂ 감소와 쾌적성 및 지적 생산성 향상의 공존을 목표로 하고 있으며, 확실한 절전은 전력이 부족할 때 전력사용 제한에 대응한 피크 시프트·피크 커트를 구축하는 것을 목표로 하고 있다.

거대 지진·해일 대책은 사업 계속 기능을 강화하기 위한 안전·안심 기술 구축을 뜻하는 것이며, 에너지 자립성 확보를 통해 계통전력에 의존하지 않고 에너지를 제어·공급하는 것을 목표로 삼고 있다.

스미즈건설 본사에 적용된 ecoBCP의 특징

쾌적한 에너지 절약

하이브리드 외장 시스템

중심부 코어 월과 외주 프레임으로 안과 밖에서 건물을 떠받치는 구조 시스템을 채택해 창문 주변을 포함해 기둥이 하나도 없는 오피스 공간을 실현했다. 외주 프레임은 구조기능, 외장기능과 함께 환경장치로서의 기능을 겸비한 하이브리드 외장 시스템으로 돼 있다(그림 2, 그림 3).

깊게 파인 외장에 의한 차양효과와 Low-E 유리, 외단열에 의해 외부 부하의 50%를 감소시키는 효과가 있다. 또, 개구부 일부에는 태양광발전 패널이 약 2,000㎡ 설치돼 있다. 개구부에 설치된 태양광발전 패널은 다결정형과 박막 시스루형 2종류를 장소에 따라 구분해 사용하고 있다. 발전효율이 높은 다결정형 패널(사진 2)은 공용부에 설치하고 투과성이 있는 박막 시스루형 패널(사진 3)은 집무실에 빛을 도입하기 위한 전유부에 설치하고 있다.

태스크 & 앰비언트 방사공조시스템

방사공조에 의한 태스크&앰비언트 방식을 채용함으로써 환경요소인 온도, 습도, 기류를 개별로 컨트롤해 쾌적성과 에너지 절약을 양립시킨 쾌적환경을 창조해 지적 생산성 향상을 목표로 삼고 있다.

실내온도는 천장 방사 패널(사진 4)에 의한 앰비언트 공조방식으로 해 실내 습열을 처리한다. 습도에 대해서는 데시칸트 에어컨으로 제습·가습을 해 실내 잠열을 처리한다. 데시칸트 공조기에서 나오는 공기는 바닥 밑으로 공급돼 퍼스널 바닥 흡출구(사진 5)로부터 공급된다. 퍼스널 바닥 흡출구에서 나온 공기는 그 자리에 앉는 사람의 기호에 맞춰 기류를 조정할 수 있으며, 이것으로 태스크 공조를 시행한다.

태스크 & 앰비언트 조명 시스템

태양광을 적극적으로 도입해 자연에너지를 최대한 이용하고 오피스 내 조명 에너지를 대폭으로 절감하는 시스템이다. 창문 쪽 직사광선을 차단하면서, 일사를 천장면에 반사시켜 간접 빛으로 실내 안쪽까지 들어오게 하기 위해 태양의 위치에 맞춰 날개의 각도가 자동으로 움직이는 그라데이션 블라인드(사진 6)를 채용하고 있다.

조명 시스템은 태스크 & 앰비언트 조명으로 하고 있다. 천장에 설치하는 앰비언트 조명은 조도를 낮게 낮추고 천장에 설치하는 주광 센서에 의해 자동 조광하는 동시에 탁상의 태스크 조명을 병용해 효율적으로 작업의 조도를 확보한다. 천장의 앰비언트 조명으로 탁상에서 약 300lx의 조도를 확보하고 탁상의 태스크 라이트를 병용해서 약 700lx의 조도를 확보하도록 계획하고 있다.

사람이 없는 곳은 감지 센서에 의해 앰비언트 조명을 소등한다. 기구는 수명이 길고, 친환경적인 LED를 전면적으로 채용하고 있다. 이 시스템으로 일반 오피스와 비교해 주간의 조명 에너지를 90% 이상 절감하고 있다. 외벽의 태양광 패널로 발전하는 연간 전력량과 오피스의 주간 조명 전력량이 거의 동등하다.

확실한 절전

스미즈 스마트 BEMS

스마트 BEMS는 마이크로그리드 제어에 부하 예측에 의한 디맨드 제어를 조합시켜 실내환경을 유지하면서, 에너지 공급측과 설비기기류의 부하측을 균형 있게 제어하는 시스템이다(그림 4).

IP 통합에 의한 PC 절전 제어

빌딩관리계 네트워크와 오피스계 네트워크를 통합해(IP 통합) 각 PC의 사용상황을 항상 감시하고 있다. 빌딩 전체의 요구량과 연계해 모니터와 PC 본체를 대기상태로 제어해 더 많은 에너지 절약을 꾀하고 있다(그림 5).

환경부하 감소 기술의 모니터링

스미즈건설이 새로 입주한 본사 빌딩은 조명과 콘센트, 공조, 환기, 급배수, 건축 동력 등의 각 전력량, 태양광발전량, 마이크로그리드용 축전지의 충전·방전량, 온도나 습도 등의 다양한 계량·계측을 하고 있다.

각 계량, 계측을 계통별, 구역별로 합산해 CO₂ 배출량의 상세한 분석을 선보이며, 이전 기술과의 에너지 비교를 함으로써 운용단계에 있어 더 나은 에너지 절약 시책을 찾는 데이터베이스로 사용할 수 있다. CO₂ 배출량을 관내에 표시하거나 개인의 PC에 표시함으로써 에너지 절약에 대한 의식을 심어주고 있다. 또, 방문자에게도 신본사의 카본 제로에 대한 노력을 보여줄 수 있다(그림 6).

거대 지진·해일 대책

거대 지진 대책

건물의 손상 방지와 인명 안전 확보를 위해 면진구조를 채용해 건물의 흔들림을 감소시켜 높은 내진 안전성을 실현하고 있다. 또, 장주기 지면 진동 대응으로서 오일 댐퍼를 채용하고 있다.

해일대책

이 지역은 해일에 의한 침수가 없는 지역이지만 만일의 게릴라 호우 등의 침수대책으로서 발전기, 오일탱크, 지상층 서브변전소를 옥상에 설치하고 발전기로부터의 전원을 지상층 서브변전소로 직접 송전하도록 바꿈으로써 지상층의 전원공급을 계속 가능하게 하고 있다.

통신계는 빌딩관리계 서버와 OA계 서버를 지상층에 설치해 사업 계속을 가능하게 하고 있다. 비상시에 관내로의 안내방송을 위해 중요한 방송설비는 지하 1층 방재센터가 침수해도 사용할 수 있도록 지상층에 서브 앰프를 설치하고 방송 계통을 전환해서 사용할 수 있다.

정전 대책

스미즈건설이 새로 입주한 본사 빌딩은 지역의 방재거점으로서 계획돼 지진 재해시 귀가 곤란자 4,000명을 1∼9층에 수용하는 체제를 취하고 있다. 비상시에 상용전원이 정전된 때에는 비상용 발전기(사진 7)로 1∼9층 귀가 곤란자가 있는 지역의 조명·콘센트, 공조 등에 전원을 공급할 수 있으며, 1,250kVA×1대의 발전기에 대해 오일탱크에 2만리터의 A중유를 비축해 72시간 연속해서 전원을 공급할 수 있도록 하고 있다.

에너지의 자립성 확보 : 스미즈 마이크로그리드

태양광발전을 효과적으로 활용하는 기술로서 마이크로그리드 시스템을 채용하고 있다. 스미즈건설이 새로 입주한 본사 빌딩에서는 태양광발전과 축전지를 조합해 평상시는 상용전력과 연계하고 비상시는 발전기와 계통 연계를 하고 있다.

날씨에 좌우되는 태양광발전의 출력 변동과 건물부하의 변동을 상시 감시해 축전지의 방전과 충전을 제어함으로써 안정된 전력을 공급하고 상용전력의 피크 컷을 실시한다(그림 7). 정전 시에는 전력변환장치에서 축전지와 태양광발전의 자립운전으로 전환해 비상용 발전기가 가동될 때까지 끊김 없이 전력을 공급할 수 있는 기능을 갖추고 있어 오피스의 기간 시스템을 유지할 수 있다.

만일 발전기 연료가 고갈됐을 경우는 마이크로그리드에 의해 중요 부하에 대해 전원 공급을 계속해 에너지 자립을 도모하고 있다.

축전지는 매일 충방전의 반복에 의한 수명 열화를 막기 위해 사이클용 제어 밸브식 납축전지(SLE)를 채용하고 있다. 용량은 500AH(180kWH 상당)이며, 22층 전기실 내에 설치돼 있다(사진 8). 전력변환장치(사진 9)는 인버터와 AC 스위치로 구성되며, 스미즈 스마트 BEMS로부터 명령을 받아 축전지를 충방전하는 장치다.

인버터는 교류의 상용전력과 연계시키기 위해 축전지의 직류 전원을 교류로 변환한다. AC 스위치는 평상시 투입상태에서 상용전력과 계통 연계를 하고 있지만 상용전력이 정전되면 1차측에 조류가 발생하지 않도록 순간에 해방시켜 2차측 중요 부하에만 전원을 공급한다.

스미즈건설 본사 빌딩은 다양한 환경기술을 도입해 CASBEE(신축)에서 S랭크, BEE값=9.7이라는 과거 최고의 평가를 받았다. 또, 미국 LEED(신축)에 있어서는 골드를 취득했다. 이처럼 국내외에서 뛰어난 환경성능을 인정받고 있다. 앞으로도 성능검증을 계속적으로 실시해 2015년 카본 제로를 목표로 개선을 추진할 예정이다.

본 기사는 日本工業出版이 발행하는 월간 クリ-ンテクノロジ-와 기사협약에 의해 轉載한 것입니다.

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