서울시청사의 겨울나기 비법? 지열·태양광·태양열 3종 세트!

발행일 2023.11.16. 15:15

수정일 2023.11.20. 16:37

건축할 때부터 신재생·친환경에너지를 사용하기 위한 설비를 갖춘 서울시청 본관청사 ©김은주

대형 스크린의 현황판에 건물 내부의 실내 온도가 시시각각 표시되고 있는 이곳은 서울시청 본관청사의 지하 3층 중앙통제실이다. 관련 업무를 하지 않는다면 시청에서 근무하는 이들조차 오기 힘든 곳이다.

중앙통제실에서는 태양열, 태양광 등의 시설과 함께 지열설비 운영 시스템을 이용해 서울도서관과 본관 건물의 에너지를 관리하고 있다. 서울시청 본관청사가 지어지고 나서 지난 10년 동안 여름에는 시원하게 해주고, 겨울에는 따뜻하게 해준 것은 바로 신재생·친환경에너지였다.

서울시청 본관청사는 오랜 공사 기간을 거쳐 신재생·친환경에너지를 사용하기 위한 설비를 갖춰 지어졌다. 지난 2012년 완공된 서울시청 본관청사는 업무 공간과 시민 개방공간으로 이용하고, 옛 청사는 서울도서관으로 사용하며 시민과 함께해 온 지 10년이 넘었다. 서울시청 본관청사는 준공 당시 에너지효율 1등급과 친환경 건축물 등 공인 인증의 최고 등급을 받으며 지금까지 잘 유지 및 관리되고 있다.

이상 고온 현상으로 가을임에도 더웠던 날들이 이어진 후 갑작스럽게 추워져 기온이 영하로 떨어졌던 날, 서울시청 중앙통제실을 찾았다. 신재생·친환경에너지로 연간 3억 원 이상의 냉난방 비용을 아끼고 있는 서울시청 본관청사는 어떻게 건물의 냉난방 시스템을 운영하고 있을까?

서울시 청사는 신재생‧친환경 에너지로 건물을 운영하고 있다. ©김은주

지하 5층부터 지상 13층으로 이뤄진 서울시청 본관청사는 3가지의 신재생‧친환경에너지를 사용하는 건물이다. 청사는 태양광, 태양열, 지열을 이용하여 신재생‧친환경에너지를 생산하여 활용해 오고 있다. 신재생‧친환경에너지를 통해 가장 무더운 7월과 8월에는 냉방 26℃, 11월에서 2월의 동절기에는 난방 20℃의 기준 온도를 충족하고 있다.

신재생‧친환경 에너지는 정확하게 무엇을 말하는 것일까? 신에너지는 기존 화석연료를 변환시켜 이용하거나 수소‧산소 등의 화학반응을 통해 전기 또는 열을 이용하는 에너지로 수소에너지, 연료전지, 석탄액화가스에너지를 말한다. 저공해이자 무한정이라는 장점이 있고, 에너지를 개발하고 이용하는 과정에서 환경오염 물질이 거의 생성되지 않는 에너지로 친환경에너지라고도 한다. 재생에너지는 햇빛‧물 ‧지열‧강수‧생물유기물 등을 포함하여 재생 가능한 에너지를 변화시켜 이용하는 에너지로 지열에너지, 태양에너지, 해양에너지, 풍력‧수력‧바이오에너지, 폐기물에너지를 말한다.

서울시청 본관청사에서 사용하는 신재생에너지는 지열, 태양광, 태양열이 있다. 흔히 태양광과 태양열을 같다고 여기는 이들이 많은데, 태양광은 전기에너지로 사용하는 것이고, 태양열은 열에너지로 냉난방과 급탕에 이용한다는 것이 다르다.

서울시 신청사 중앙통제실. 지열설비 운영 시스템을 통해 지열에너지를 관리하고 있다. ©김은주

땅속 200미터 뚫었다! 지열에너지로 여름엔 시원하게, 겨울엔 따뜻하게

서울시는 청사를 착공할 때 건물 밑에 국내 최초로 200m 깊이로 218공을 천공해 지열 파이프를 심었다. 지열에너지를 이용하기 위해서다. 물을 순환시키며 땅의 온도와 물의 온도를 혼합하는 원리를 가지는 지열에너지는 땅속 온도가 사계절 내내 거의 변하지 않는 것을 이용하여 여름에는 땅속에서 시원한 온도를 가져와 시원하게 해주고, 겨울에는 따뜻한 온도를 가져와 따뜻하게 해준다.

건물 내부에 153공, 건물 외부에 65공을 천공하여 모두 218공이 설치되어 있는데, 건물 바닥에 천공한 것은 국내 최초 사례였다. 지열에너지의 가장 큰 장점은 투입되는 에너지에 비해 더 많은 열원을 활용할 수 있다는 것이다.

중앙통제실은 본관과 서울도서관의 에너지를 공급하고 모니터링하는 역할을 한다. ©김은주

서울시청 지하 5층 기계실에는 지열수 순환을 위한 펌프가 설치되어 있다. ©김은주

지열에너지를 사용하기 위해 필수적인 지열 시스템은 땅속 100m 이상에 천공하고 고밀도 폴리에틸렌 파이프를 삽입해 그 내부에 유체를 삽입한 후 펌프에 의해 순환시켜 땅속의 열과 열교환을 하는 것이다.

서울시청 본관청사에서 이용하는 지열에너지는 생산량이 연간 1,98만 2,459Mcal(2022년 기준)이다. 이것은 도시가스 19만 4,550㎥의 절감량이며, 금액으로 환산하면 3억 원에 해당하는 큰 양이다. 연간 탄소저감은 423.3t으로, 10만 그루의 소나무를 심는 것과 동일한 효과를 가진다.

서울시청 본관청사 정문 앞과 서측 출입구에 융설시스템이 설치돼 있어 눈이 와도 바로 녹는다. ©서울시

지열은 본관 사무 공간 2~6층 일부와 서울도서관, 지하 공간(시민청), 융설 시스템 및 기능실에서 이용하고 있다. 지열을 이용한 융설 시스템은 청사의 주 출입구 앞에 코일이 깔려 있어 겨울에도 열교환을 계속해 눈이 쌓이지 않는다. 이것은 방열관을 매설하여 지열을 이용해 노면에 열을 공급함으로써 노면 적설 및 결빙을 방지하는 시스템이다. 눈이 오는 날 서울청사를 방문하면 이곳에 눈이 쌓이지 않고 녹는 것을 볼 수 있다.

서울시청 옥상엔 태양광과 태양열 시스템이!

태양광은 태양광 발전 시스템을 이용하여 햇빛을 이용하여 빛에너지를 모아 전기에너지로 바꾸는 것이다. 몸에 나쁜 공해도 없을뿐더러 연료도 필요 없고 쉽게 설치하고 오랫동안 사용할 수 있는 장점이 있다.

서울시 본관청사의 2022년 기준으로 살펴보면 태양광 발전량은 연간 16만 8,402kWh로, 전기 절감액이 2,500만 원에 해당한다. 이는 1년에 탄소저감 11.5t에 해당하며 소나무 3,000그루를 심은 효과가 있다. 본관청사에서는 본관 5개층 전원에 태양광에너지를 사용하고 있다.

서울시청 본관청사 옥상에는 태양광 집광판(패널)이 설치되어 있다. ©김은주

서울시청 본관청사 옥상에는 태양열 집열관이 설치되어 있다. ©김은주

본관청사의 태양열은 생산량이 29만 7,142Mcal이며 도시가스 절감은 2만 9,160㎥에 달한다. 절감액은 4,500만 원이며, 1년에 63,4t의 탄소저감 효과와 1만 5,000그루의 소나무 식재 효과를 내고 있다. 이를 이용해 본관청사에서는 1층 로비의 냉방과 난방, 식당 및 화장실의 온수 공급에 태양열에너지를 이용하고 있다. 태양열용 펌프는 태양에서 오는 온도인 57℃로 열교환을 해서 난방, 냉방, 급탕까지 할 수 있게 해준다.

태양열 시스템은 지하 5층에 열을 축적하게 하는데 본관에 236모듈이 설치되어 있으며 면적은 600㎡다. 65℃의 열이 와서 33℃로 저장한 후 보일러로 가동해 45℃의 급탕으로 사용하고 있다. 여름철 옥상 위 태양열은 90℃ 이상이 되기 때문에 주말에는 보일러를 사용하지 않고 전체 급탕을 다 해결할 수 있다. 남는 에너지는 코일이 깔려 있는 로비 바닥복사의 냉난방으로 사용하고 있다. 추운 날씨에 시청에 들어오면 온화한 느낌이 드는 이유가 여기에 있었다.

이 외에도 서울시 신청사에는 버려지는 물을 재사용하는 중수처리설비도 갖추고 있다. 세면대나 샤워장, 주방에서 나온 물까지 재처리해서 화장실 양변기 물로 사용하는 것이다.

중수처리설비는 세면대나 샤워장, 주방에서 나오는 물을 재처리해 화장실의 양변기 물로 재사용할 수 있게 해준다. ©김은주

갑자기 추워진 날씨에 집집마다 보일러를 가동하는 겨울이 되었다. 에너지를 효율적으로 쓰고 낭비하지 않기 위해서는 여러 가지 노력이 필요하다. 문풍지를 이용해 창문 틈으로 들어오는 바람을 막는가 하면, 실내 온도를 낮추고 보온용품을 활용하기도 한다. 좀 더 적극적인 이들은 태양열 기기를 설치해 전기에너지와 가스에너지의 사용을 줄인다.

가정마다 에너지를 절약하기 위해 노력하는 것처럼 대형 건물이나 공공기관에서도 에너지 효율을 높이고 친환경 에너지를 사용하며 에너지 절감을 실천하고 있다. 그 선두에 서울시청 본관청사가 있다. 2050 탄소중립을 실현하기 위한 우리 모두의 노력이 절실히 필요한 때이다. 작은 실천과 큰 실천이 어우러져 지구를 살리는 일에 앞장서야 할 것이다.