친환경 자체 전력 시스템 주택

건축가와 공학자들은 이미 미래를 준비해 놓고 있다. 스스로 난방을 하고 전력까지 생산하는 공해 제로의 혁신적 녹색 건축물들을 만나보자.

해상 정원

벨기에의 건축가인 뱅상 칼레보가 디자인한 '파이살리아(Physalia)'는 배처럼 강을 떠다닐 수 있는 해상 정원이다. 이 정원은 강을 자유롭게 돌아다니며 자체 바이오필터 정수시스템으로 강물을 정화, 탑승객에게 식수를 공급한다.

표면에는 이산화티타늄(TiO₂) 페인트를 칠한 알루미늄 패널을 부착, 자외선을 흡수하여 유기성 및 비유기성 독성물질을 흡착·분해하는 화학반응이 일어난다.

구동력은 지붕에 부착된 태양전지 패널에서 얻는다. 선체 아래에는 강물의 유속으로 터빈을 돌려 추가 전력을 생산하는 수력발전시스템도 채용돼 있다. 이렇게 파이살리아는 자연에너지로 자신이 소비하는 에너지보다 더 많은 에너지를 생산한다.

배의 지붕에는 식물을 심을 수도 있어 공기정화장치의 역할을 겸한다. 이미 칼레보는 템즈강, 라인강 등 주요 강의 환경에 최적화된 식물을 엄선해 놓은 상태다.

물론 파이살리아는 환경정화만을 목적으로 설계된 배가 아니다. 넓은 내부공간을 활용, 럭셔리 미술관이나 나이트클럽, 컨벤션센터, 유람선 등 실용적 용도로 활용 가능하다. 선박 하단 공간에는 연구자들을 위한 관측실을 만들어 수중생태계를 연구할 수도 있다.

당초 칼레보는 지난해 UN의 코펜하겐 기후변화정상회의에서 지구의 물 문제가 부각된 직후 이 아이디어를 떠올렸다. 그는 현재 파이살리아를 '떠다니는 수력학 연구소', '해상 아고라', '살아 숨 쉬는 지구의 일부' 등으로 부르며 자신의 걸작에 대한 자부심을 표현하고 있다.

주거용 마천루 발전소

아랍메리리트의 건설사인 스터디트 임팩트 사가 설계한 '10MW 타워'는 두바이의 관심을 끌만한 모든 요소를 갖추고 있는 빌딩이다.

10MW 타워가 지닌 최대 강점은 친환경 자체 전력생산시스템이다. 명칭에서 느껴지듯 빌딩 스스로 무려 10㎿의 전력을 생산한다. 이는 빌딩 전력사용량의 10배에 달하는 것으로 잉여 전력으로만 인근 4,000여 가구에 전력 공급이 가능하다. 가히 발전소라 불러도 무방한 수준이다.

구체적으로 이 마천루는 3가지 시스템으로 전력을 생산한다. 먼저 빌딩의 첨탑 부분에는 직경 80m의 대형 풍력터빈이 있다. 이 터빈이 사막의 강한 바람을 받아 회전하며 5㎿의 전기에너지를 만들어낸다.

또한 빌딩의 외벽은 일종의 태양열 집진판이다. 표면에 붙어있는 작은 거울들이 사막의 뜨거운 햇빛을 반사시켜 빌딩 옥상부의 열 수집기로 보낸다. 열 수집기 내부에는 소금이 들어있으며 이 소금이 500℃의 태양열에 의해 액체화되면서 열에너지를 대류 루프(convection loop)로 전달해 3㎿급 증기터빈을 구동시킨다.

마지막으로 날씨가 맑은 날에는 태양열 상승기류시스템이 2㎿의 전력을 추가 생산한다. 이를 위해 빌딩의 남쪽 외벽에는 폭 60㎝의 홈들이 수직으로 파여 있다. 홈 속의 공기가 태양에 의해 덥혀지면 틈새를 타고 위로 상승하면서 빌딩 내부의 풍력터빈을 돌리는 방식이다. 설계자인 로버트 페리에 따르면 10MW 타워의 건축비는 약 4억 달러 정도다. 적지 않은 돈이지만 전기료가 전혀 들지 않고 잉여전력을 판매할 수도 있어 20년이면 모든 비용을 회수할 수 있다는 게 그의 설명이다.

특히 10MW 타워는 단순한 발전소가 아닌 사무용·주거용 빌딩이기 때문에 효용성도 탁월하다. 페리는 자신의 건설사를 통해 10MW 타워를 건설하는 날이 오기를 희망하고 있다.

탄소제로 하우스

영국 건축회사 시버레이트는 주사위를 닮은 친환경 주택 '다이스 하우스(Dice House)'를 선보였다. 실제 주사위처럼 주택의 높이와 길이, 폭이 모두 9m로 동일하다. 하지만 다이스 하우스의 특징은 이러한 깜찍한 외관이 아니다. 이 주택은 모든 에너지를 자급자족하는 탄소제로 하우스다.

실제로 건물 옥상에 위치한 태양전지 돔에서만 가정 내 필요전력의 90%가 생산된다. 또한 돔을 밀폐형 플라스틱으로 제작, 온실처럼 열기를 가둠으로서 내부의 열에너지로 지붕 아래의 물탱크를 데워 온수를 공급한다. 이 방식으로 햇빛이 많지 않은 겨울에도 하루 평균 300ℓ의 온수가 제공된다.

덧붙여 돔의 꼭지점 부분에 채용된 풍력터빈이 여름에는 전력을, 겨울에는 난방에너지를 추가 공급해준다. 여기에 돔 바닥의 태양전지 패널까지 힘을 더해 다이스 하우스의 하루 평균 전력생산량은 33KWh에 이른다. 이 정도면 가정 내 전력수요를 자체 충당할 수 있음은 물론 잉여전력으로 전기자동차의 충전도 가능하다.

이뿐만이 아니다. 돔 아래의 지붕을 정원으로 꾸미고 기온 조절기능이 있는 특수 건축소재로 외벽을 만들어 1년 내내 에어컨 가동이 필요없다. 시버레이트는 전면의 원형 창문이 햇빛을 흡수하고 주택이 차지하는 공간도 작아 냉난방을 위해 그리많은 에너지를 소비하지 않아도 된다고 설명한다.