전 세계적으로 기후 비상사태가 점점 분명해지면서 많은 기업과 조직, 심지어 국가에 이르기까지 효율을 개선하고 재생에너지 이용을 높여 자체 온실가스 배출량 “Net-Zero(이하, 순배출량 제로)”를 달성하기 위한 목표를 세우고 있다.

슈퍼마켓 부문에서는 독일의 대형 소매 체인점인 Metro AG가 2017에 오스트리아 장크트필텐에 대지면적 12,700m²(136,702ft²)의 “순배출량 제로” 매장을 개점했다.

이 매장은 오로지 지붕의 6,000m²(64,583ft²) 태양광 시스템에서 생산한 재생에너지만을 이용한다. 또한, 전 세계 대도시 평균에 비해 에너지 수요를 60% 감축할 수 있도록 설계됐다.

2018년 11월, 캐나다 소매 체인점인 Longo Brothers Fruit Markets은 캐나다 온타리오 스투프빌(Stouffville)에 대지면적 40,000ft²(3,716m²)의 “순 배출량 제로에 가까운” 매장을 개장했다.

캐나다 환경 당국인 캐나다 천연자원부(Natural Resources Canada)에 따르면, 이 매장은 다른 슈퍼마켓보다 에너지를 35% 덜 소비하며, 재생가능한 기술로 자체적으로 에너지를 65% 생산한다.

가장 최근에 순배출량 제로를 시험하고 있는 슈퍼마켓 체인 중 하나가 독일 소매점 Lidl이다. Lidl은 2019년 9월, 네덜란드 뵈르덴(Woerden)에서 오래되어 폐점된 점포 대지 2,057m²[22,141ft²]의 매장 겸 창고를 개점했다.

이 매장을 계획할 때, Lidl에서 중요하게 생각한 컨셉트 중 하나가 에너지 중립 건물을 만드는 것이다. 다시 말해, 전체 건물의 전력소비량을 완전히 자가 충당함으로써 연중 에너지 요금을 한 푼도 내지 않는 건물로 만드는 것이다.

그래서 조명이나 냉난방, 계산대 등 매장에서 사용하는 모든 에너지를 녹색 에너지원인 지붕의 1,766개 태양전지판과 지열원 히트펌프을 통한 열 에너지로 생산한다.

뵈르덴 매장은 Lidl의 대부분 새로운 매장과 마찬가지로 LED조명과 효율 좋은 HVAC&R 시스템으로 에너지 수요를 절감했고, 또 빗물여과장치 같은 다른 친환경 기술도 도입했다.

뵈르덴 매장은 특히 공기조화기의 냉각장치로도 사용하는 2개의 혁신적인 초임계 CO2 시스템(냉장 시스템과 지열원 히트펌프)을 적용했다.

Lidl은 1997년에 네덜란드에서 첫 번째 매장을 개장했으며 2014년부터는 네덜란드 국내에 있는 모든 매장이 에너지 효율 등급 최고점인 A++++ 등급을 받았다.

기성 콘크리트 말뚝 사용

뵈르덴의 순배출량 제로 매장에서 사용하는 에너지 절감기술 중 하나가 네덜란드 설치업체인 Frimex가 공급한 초임계 CO2 지열 히트펌프(50kW/14.2TR)다.

히트펌프가 지하의 특수 기성 콘크리트 말뚝에 연결되고, 매장과 주차장은 열 저장소 역할을 한다. 글리콜이 이 기성 말뚝 내부에서 빈관을 통해 순환하면서 건물의 냉난방 요구에 따라 연중 자연 지열온도를 이용해 열 저장소에서 열을 순환시킨다.

히트펌프는 동절기에 냉장장치가 열 회수를 통해 남는 열을 충분히 생산할 수 없을 때 매장 내부를 안락한 환경으로 조성하는데 사용할 수 있다. 반대로, 하절기에는 더 시원한 지면의 온도를 이용해 이 작용을 역 사이클로 히트펌프가 에어컨 역할을 할 수 있다. 매장의 실내온도 조절에는 온수 탱크와 냉수 탱크를 이용한다.

이 시스템의 장점은 글리콜을 이용해 남는 열을 열 저장소로 보내 냉장장치의 CO2 냉매를 냉각시키고, 이를 통해 매장/창고의 시스템 효율이 향상되어 전체 건물의 에너지 수요를 낮출 수 있다는 점이다.

Lidl Netherlands의 건설부 최고 관리자이자 순배출량 제로 프로젝트의 제안자인 Marcel Ganzeboom는 이 기술 솔루션에 소매점이 만족하고 있다고 언급했다.

그는 "즉시 사용하거나 바로 저장되는 냉기와 열에서 전기가 생산되고 폐열이 흐르는 매우 폐쇄적인 체인으로 그 작동방식을 보면 천재적이라는 말이 나올 것”이라고 설명했다.

순배출량 제로의 냉각 성능

새로운 뵈르덴 매장에 있는 냉장 캐비닛은 독일 제조사 Teko의 ROXSTAsmart CO2랙에 의해 냉각된다. 이 장치는 –8°C(17.6°F) 112kW(32TR) 중간 온도 용량과 -33°C(-27.4°F) 4kW(1.2TR) 저온 용량을 제공한다.

이 장치로 판매 구역에 있는 총 85m(279ft)의 중온 캐비닛과 2개의 저온 냉장실 및 하나의 냉동실을 냉각해야 한다.

ROXSTAsmart 시스템은 최소 공간을 차지하도록 창고 위 별도의 공간에 설치된다. 소음방지기, 중온 압축기 3개, 저온 압축기 1개를 포함해서 차지하는 공간이 2.6m×1.9m×0.98m(8.6ft×6.2ft×3.2ft) 밖에 되지 않는다.

순배출량 제로라는 목표 외에도 Lidl은 혼합냉매를 사용하지 않는 장비를 요구했으며 이에 Frimex는 CO2를 선택했다. Frimex의 수석엔지니어 Hendrine Kalkman는“CO2가 온실가스이긴 하지만, CO2를 사용하면서 환경에는 최소한의 영향만 주도록 설계했다”라고 설명했다.

Lidl이 순배출량 제로 매장의 투자비용이 평균적인 슈퍼마켓에 비해 더 높았지만, 예상 투자회수 기간은 약 5~10년으로 내다보고 있다.

그러나 Lidl은 슈퍼마켓 고객이 이 같은 지속 가능한 매장에서 쇼핑하기 위해 그 프리미엄을 지불해서는 안 된다고 강조했다.

Ganzeboom은 "우리 고객에게 지속가능성에 대한 비용을 부과하지는 않는다. 그 반대로 더 값싸게 쇼핑을 할 수 있다"라고 언급했다. 

( 본지와 기사제휴를 맺은 ACCELERATE 1-2 September 2020에서 발췌, 번역)