Story
창문이 태양광 발전소?
건물일체형 태양광(BIPV)가 뜬다!
Apr, 2021





‘집단생활’은 인류가 지구상 타 생명체와 차별화된 경쟁력의 핵심입니다. 그리고 ‘도심’이라는 공간은 바로 이 집단생활의 정점을 이루는 체계라고 할 수 있습니다. 수많은 사람과 물류가 한정된 공간에 모여서 효율을 극대화하는 이 시스템은 오늘날 인류가 이뤄낸 경이로운 발전의 원동력이 되고 있습니다.


한편 다른 측면에서 도심은 지구상 한정된 자원과 에너지를 엄청난 속도로 소비하는 공간이기도 합니다. 이는 최근 각종 환경 오염 문제를 야기하는 주요 원인으로 손꼽히고 있는데요. 최근 관련 문제 해결을 위해 도심 속에서도 친환경 발전을 시도하려는 움직임이 일어나고 있습니다. 


하지만, 이미 건물과 사람이 밀집해 있는 도심에서 친환경 발전 설비를 설치하고, 에너지 효율성을 높이는 일은 생각처럼 단순한 문제가 아닙니다. 각종 발전장치 설치를 두고 다수의 민원 발생 우려가 있을 뿐만 아니라 도시의 미관을 해칠 수 있기 때문입니다. 


그럼에도 인류는 항상 적절한 해결책을 찾아왔습니다. ‘우리는 답을 찾을 것이다. 늘 그랬듯이’라는 영화의 대사처럼 말이죠. 인류가 내놓은 도심 속 친환경 발전의 해결책, 바로 건물일체형 태양광(BIPV)입니다. 






세계는 태양의 도시로 변화 중, 세계적 트렌드 BIPV 

BIPV(Building-Integrated Photovoltaic)는 건물일체형 태양광 모듈을 건축물 외장재로 사용하는 태양광 발전 시스템입니다. 기존에 넓은 평지나 지붕에 태양광 발전 시스템을 별도로 설치하는 것과는 다르게 태양광 발전 설비가 곧 건축자재로 활용되어 전지에서 생산된 에너지가 바로 건물 내부로 공급됩니다. 기존 태양광 발전 시스템처럼 별도의 설치 공간을 확보하지 않아도 되기 때문에 한국처럼 국토 면적이 협소하고, 건물이 밀집된 지형의 제한을 극복할 수 있는 해결책으로 부각되고 있습니다.


 

BUILDING INTEGRATED PHOTOVOLTAIC (BIPV) MARKET 
- GROWTH, TRENDS, COVID-19 IMPACT, AND FORECASTS (2021 - 2026)


태양광 산업 시장이 빠르게 커지고 있는 추세에 따라 BIPV 시장 규모 또한 빠르게 커지고 있습니다. 글로벌 시장조사업체인 모더 인텔리전스는 세계 BIPV 시장이 2020년부터 2025년까지 연평균 14.79% 이상의 성장률을 보일 것으로 전망했습니다. 


게다가 유럽연합(EU)는 2030년까지 재생에너지 전력소비율을 최소 27%까지 달성하는 ‘제로 에너지 빌딩’ 정책을 추진하고 있는데요. 한국의 경우 2021년 2월 국토교통부가 ‘제3차 건물정책기본계획’을 확정하며, *제로에너지건축(ZEB, Zero Energy Building)이 의무화됐습니다. 이러한 제도 도입 및 시행을 계기로 BIPV 시장이 본격적으로 활성화될 것으로 예상됩니다. 


*제로에너지건축: 단열과 기밀을 강화해 에너지 사용을 줄이고 태양광 등 신재생에너지 설비로 에너지를 생산하는 건물




미적 요소는 덤! 태양광 건물에 색깔을 입히다. 

BIPV로 사용되는 건축자재는 별도의 색소 없이도 다양한 색을 구현할 수 있다는 점에서 심미적인 기능이 탑재되었다고 볼 수 있습니다. 바로 ‘염료감응 태양전지(DSSC, Dye-Sensitized Solar Cells)’ 덕분인데요. 실리콘 기반 태양전지는 불투명한 특성이 있기 때문에 창문으로 사용하기 어렵지만, 염료감응 태양전지는 투명하고 다양한 색상을 선택할 수 있어 디자인 영역으로도 확장이 가능합니다. 게다가 빛의 조사 각도가 10°만 되어도 전기를 생산할 수 있는 만큼 입사각 및 일사량에 덜 민감하기 때문에, 흐린 날에도 전력 생산이 가능하다는 장점이 있습니다. 


 


BIPV시스템은 건축물 외관에 적용되는 위치에 따라 크게 지붕 통합형, 입면 통합형으로 구별합니다. 지붕 통합형은 단독주택, 학교 등 주로 표면적 대비 지붕 면적이 큰 건물 유형에 적합한 방식입니다. 입면 통합형은 건물 입면에 PV시스템을 적용하는 것으로 대표적으로 *커튼월에 통합하는 방법이 있으며, 건물의 외장자재를 대체할 수 있는 ‘외벽용’과 모듈을 건물의 차양재로 활용할 수 있는 ‘차양 장치용’으로 구분할 수 있습니다. 


 

BIPV 적용 방법


*커튼월(Curtain wall): 건물의 하중을 모두 기둥, 들보, 바닥, 지붕으로 지탱하고, 외벽은 하중을 부담하지 않은 채 마치 커튼을 치듯 건축자재를 돌려쳐 외벽으로 삼는 건축 양식 



BIPV와 BAPV 차이점은?

사실, 건물에 태양광 발전을 설치하는 시스템은 이미 존재했습니다. 바로 BAPV(건물부착형 태양광, Building Applied Photovoltaic)인데요. BIPV와 BAPV 모두 도심 태양광 산업을 활성화할 수 있는 응용 분야에 속하지만, 구축 형태에 따라 유형이 나누어지게 됩니다.  BIPV는 건물 지붕 또는 외관에 태양광 모듈을 일체화해 설치하며, 이 상태에서 사용하는 태양광 모듈이 외장자재를 대체하기도 합니다. 시공비 절감이 가능하기 때문에 BAPV와 비교해 경제적인 측면에서 장점이 있습니다. 


반면, BAPV는 건물과 태양광을 일체화 하는 방식이 아니라, 말 그대로 태양광 모듈을 건물 겉면에 부착하는 방식인데요. 수평 또는 수직으로 된 면에 모듈을 설치해야 하므로 태양광을 고정할 구조물이 필요하다는 단점이 있습니다.


  

BIPV와 BAPV 구분



BIPV의 랜드마크, 한화그룹 사옥

서울 장교동에 위치한 한화그룹 사옥은 지난 2016년부터 2019년까지 3년간의 리모델링 끝에 친환경 사옥으로 새롭게 태어났습니다. 한화큐셀이 갖춘 최고 수준의 태양광 발전 기술을 리모델링에 적극적으로 활용한 한화그룹 사옥은 커튼월 공법을 통해 에너지 효율을 대폭 높일 수 있었는데요. 1,348×680mm 크기의 태양광 모듈이 건물 파사드의 275m2를 덮고 있으며, 지붕을 제외한 약 300개의 모듈이 남측과 동남 측 파사드에서 햇빛이 가장 잘 들어오는 구역의 불투명한 패널에 설치됐습니다. 


BIPV 기술 덕분에 사옥의 디자인 역시 세련되게 변신했습니다. 8층부터 27층 전면 외벽에 균일하게 설치된 태양광 패널 덕분에 전력의 효율성, 건물의 심미성을 모두 충족할 수 있게 된 것입니다. 실제로, 봄과 가을에는 사옥 전력 소비량의 3% 가량을, 여름과 겨울에는 1% 가량의 전력을 자체 생산할 수 있게 되었다고 합니다.


지난 2월에는 세계초고층도시건축학회(CTBUH)가 주최한 '2021 CTBUH AWARDS' RENOVATION 부문에서 한화그룹 사옥이 우수상을 수상하기도 하였는데요. 현존하는 건물을 태양광 모듈 설치를 통해 친환경 빌딩으로 재구성했다는 점에서 지속가능한 건축물의 표본으로 주목받고 있습니다. 


또한, 한화큐셀은 최근 국내 재생에너지 기업 최초로 ‘RE100’을 선언하며, 기후 위기 대응에 앞장서는 그린뉴딜 선도기업으로서 진정성 있는 행보를 이어 나가고 있습니다. 친환경 종합 에너지 솔루션 기업으로 거듭날 한화큐셀의 움직임에 앞으로도 많은 기대와 관심 부탁드립니다. 


▲ 한화그룹 본사 사옥 전경


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