최근 주거시설 및 업무용 건물은 고층화, 대형화, 밀집화 추세에 따라 고층 건축물 신축 시 주변 환경에 미치는 영향에 대한 범위가 재해석하고 있다. 

도심지 고층건물의 경우 랜드마크 이미지와 조망확보를 위해 건물 외피에 대부분 고반사 광택성 재료를 사용하고 있다. 이는 외장재에 반사한 태양빛이 주변 건물 실내에 입사돼 실내를 과열하는 원인이 됐다. 해결 방안으로는 태양광 발전 사업이 꼽힌다. 

태양광 발전 사업은 효율적이면서 직접적으로 이용할 수 있는 친환경 에너지로 가장 주목받는 신재생에너지 중 하나로 전 세계적으로 가장 빠른 성장세를 보이고 있다. 기존 수동적으로 이용된 태양에너지가 과학기술의 발전과 신재생에너지 관심 고조로 능동적이고 적극적인 방법으로 이용되는 것이다. 

그중, 태양에너지를 에너지원으로 사용하는 태양광 발전은 햇빛이 비치는 어느 곳에서나 빛을 전기로 변환해 이용할 수 있어 오염이나 소음 등의 공해가 없는 첨단기술이다. 

▲서울 장교동 한화그룹 본사 사옥 전경<출처: 한화>

2019년 11월, 서울 장교동의 한화빌딩은 대대적인 리모델링 공사를 통해 새로운 모습으로 재탄생했다. 건물 전면에는 한화큐셀이 만든 세계 최고 효율의 Q.PEAK 태양광 패널 시스템이 설치됐다. 남쪽과 동쪽 외관은 총 300개의 패널이 275㎡ 면적으로 설치돼 하루 132kW의 전력을 생산한다. 이는 건물 전체 전력 사용량의 2%를 충당하는 규모다. 

파라메트릭 디자인(parametric design)과 태양광 패널 시스템을 적용해 태양 입사각과 시간에 따라 역동적으로 변화를 줘 외부환경의 조망과 내부환경을 구현한다. 또한, 가장 혁신적이고 친환경적인 건물을 만들기 위해 주변을 둘러싼 태양 궤적을 계산하고, 건물에 비치는 햇빛 양과 세기 등을 꼼꼼하게 분석한다. 

그 결과, 다채로운 디자인 형상과 최적의 태양광 에너지 효율로 녹색건축 인증에서 우수등급까지 받았다.

▲타이베이101 전경<출처: 타이베이101>

높이 509m, 101층으로 건설된 타이베이 101은 상자를 겹쳐 올린 외관을 가지고 있다. 

타이베이의 랜드마크로 포스트모던 건축 스타일을 따른다. 이 건물은 세계에서 아홉 번째로 높은 초고층으로 태양광, 풍력, 지열 등의 신재생에너지와 방축 열 시스템을 적용해 에너지를 절약하는 스마트 건축물이다. 

준공 4년 후, 건물의 조명, 냉난방, 급배수시설을 저에너지 고효율 시스템으로 변경하고, 리모델링해 태양광 풍력 지열 등의 신재생에너지 및 빙축열 시스템을 적용했다. 

또한, 건물 전체의 에너지 소비를 최적으로 제어하는 새로운 에너지 모니터링 및 제어시스템을 추가했다. 하부 정면에는 5층 높이의 포디움이 있고, 그 위의 25층은 안쪽으로 5도 기울어진 형태로 경사가 바깥쪽으로 기울어져 있다. 5도 경사는 외부 커튼월의 유리창에 태양광의 직사광선을 막아 태양열 흡수를 줄인다. 

전 세계 총에너지 사용량의 약 50%가 건축물에서 사용되고 있다. 주로 대도시에 밀집된 건물 등에 사용되며, 고층화 및 대형화됨에 따라 건물에서 소비하는 에너지양도 상대적으로 증가하고 있다. 

이를 해결하기 위해 신재생에너지 시스템의 기능적 건물 통합이나 태양광을 이용한 기능 부여로 에너지 비용을 절감하는 연구가 지속해서 필요할 것으로 보인다.