한국은 건물부문 온실가스 감축 목표 달성을 위한 핵심정책으로 2020년부터 공공부문 신축 건축물을 대상으로 제로에너지건축물 인증 의무화를 시행하였다. 이 논문은 제로에너지건축물을 활성화 시키고자 하는 정책 환경에서 건축 관계자들이 제로에너지건축 구현에 의사결정을 위해 참조할 수 있는 에너지절감 기술과 경제성 요인을 제시하는 것이 목적이다. 본 연구를 위해 최근 3년간 건축물 에너지효율등급 인증 자료와 공공기관을 대상으로 공사비 세부 내역서 자료를 수집하여 건축물 에너지 항목에 대한 공사비를 분석하였다. 또한, 건축물 에너지효율등급 인증 자료를 바탕으로 베이스라인 건축물의 각 에너지항목별 에너지성능을 도출하였으며, 베이스라인 건축물의 에너지항목에 대해 단계적으로 에너지성능 값을 상승을 시키는 반복적 시뮬레이션을 통해 제로에너지건축물의 에너지항목별 에너지성능 값을 도출하였다. 최종적으로 도출된 베이스라인 건축물과 제로에너지건축물의 에너지성능 값에 조사된 에너지항목별 공사비를 적용하여, 베이스라인 건축물과 제로에너지건축물의 에너지항목별 공사비를 도출하였다. 그 결과 제로에너지건축물을 구현하는 데 조명설비가 10.5%로 에너지절감에 가장 큰 기여를 하며, 냉·난방 시스템의 공사비 증가분이 9.1%로 가장 작은 것으로 분석되었다.
기후변화 문제를 해결하기 위해 세계 각국은 온실가스 감축 의무를 이행하기 위해 노력하고 있다. 건물부문은 국가 온실가스 배출량의 약 25%를 차지하며, 향후 40%까지 증가할 것으로 전망하는 만큼 정부는 에너지 절감 계획에 대한 정책을 수립하여 추진 중이다. 건물부문의 에너지 절감을 위한 정책의 일환으로 녹색건축인증제도 시행을 통해 보다 에너지 절감형 건축물 설계와 시공을 유도하고 있다. 본 연구는 G-SEED 인증 건축물과 비인증 건축물의 에너지 소비량에 영향을 미치는 원인에 대한 분석과 결과를 바탕으로 현행 제도의 실효성과 문제점을 파악하고 향후 G-SEED 제도의 개선 방향에 대해 논의하고자 한다. 이를 위해 서울시에 소재하고 있는 인증 업무시설 135동과 비인증 업무시설 142동을 대상으로 건축물 정보와 에너지 소비량 데이터를 수집하였으며, 분석결과 다음과 같은 결론을 도출하였다. 인증 업무시설은 비인증 업무시설에 비해 연간 50% 이상의 에너지 절감효과가 있는 것으로 나타났다. 계절에 따른 에너지 소비량은 난방 도일과 높은 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 사용승인연도가 높을수록 인증 업무시설의 에너지 소비량은 감소하며, 비인증 업무시설은 오히려 증가하는 경향을 보였다. 규모와 인증등급에 따른 에너지 소비량은 상관관계가 미미한 것으로 드러났다. 본 연구는 이상의 분석을 통하여 G-SEED 인증제도 개선을 위한 기초자료로서 의의가 있다. 또한 건축물의 에너지성능 기준이 강화되는 추세를 감안하여, 분야별 점수를 공개적인 자료로 전환하는 것을 제시한다.
2002년에 친환경건축물인증제도가 시행된 이후 많은 인증 수행에도 불구하고 이 제도의 효과분석이나 개선방안 노력이 저조하다. 특히 인증제도에서 에너지성능은 에너지절약설계기준에 있는 에너지성능지표(EPI)로 평가되지만 지금까지 지표에 대한 현황분석이 미비하여 개선에 어려움이 있다. 본 연구에서는 친환경 공동주택 인증단지를 대상으로 에너지성능지표간의 상관관계를 살펴보고 에너지성능지표의 각 부문별 에너지 기본 배점에 따른 점수 현황을 분석하여 지표 개선을 도모하였다. 친환경 공동주택 인증단지의 EPI 평균득점은 약 74.68점, 최소 63.40점, 최대 90점으로 편차가 큰 것으로 나타났다. 또한 인증지표 중에서 최고의 배점으로 편성된 에너지소비량의 경우, 최대 12점 배점에서 평균 7.04점으로 평균 수준에 머물고 있었다. 향후 에너지소비량 인증지표에서 등급구간의 강화 또는 산출식의 조정 등의 지표 개선이 필요하였다.
한국은 건물부문 온실가스 감축 목표 달성을 위한 핵심정책으로 2020년부터 공공부문 신축 건축물을 대상으로 제로에너지건축물 인증 의무화를 시행하였다. 이 논문은 궁극적인 Net Zero 에너지건축물 달성하는 데 있어서 정부의 정책에 따른 건축물 에너지성능의 변화 추세를 파악하고, 최근 건축물에 적용된 에너지기술 성능의 변화 추이를 분석하는 방법론을 제시함으로써 궁극적으로는 장기적인 Net Zero를 달성하고자 하는 정책 환경의 변화에서 건축 관련 이해 관계자들이 건축물 유형별로 적절한 에너지기술들을 적용하는데 도움을 주고자 한다. 본 연구를 위해 최근 4년간 건축물 에너지효율등급 예비인증 데이터를 수집하여 건축물의 에너지성능이 상승하는 추세를 확인하였다. 또한, 최근 건축물에 적용된 에너지기술들의 에너지성능 현황을 분석하기 위하여 K-means 군집분석 활용해 교육연구 시설과 업무시설의 High, Low 에너지성능 군집을 통해 비교군(2016년~2020년, 2020년) 설정하여, 분석하였다. 분석 결과 교육연구 시설의 High, Low 군집 모두 태양광 모듈 면적의 증가율이 261.1%, 283.5% 급증하였으며, 업무시설은 High, Low 군집 모두 태양광 모듈 면적이 감소하는 반면에 대부분의 패시브, 액티브 기술의 에너지성능이 증가하는 것으로 분석되었다.
Presently, various building certification systems are being enforced in Korea. However, people are in confusion and have an aptitude to waste time and money because these certification systems for buildings have very similar criteria. After investigating the foreign certification systems and domestic certification systems for the building, it is required that some of similar building certification systems are integrated.
본 논문에서는 경기지역을 대상으로 학교시설의 녹색건축 활성화를 위한 검증 기준인 녹색건축인증, 건축물 에너지효율등급, 에너지절약계획에 대한 항목별 적용 여부 및 계획수준을 분석하였다. 분석결과 녹색건축인증은 항목 채택 시 추가 비용이 들어가는 항목 및 유지관리가 어려운 항목은 채택비율이 낮은 것으로 분석되었다. 또한, 에너지효율등급은 학교시설 특성상 비교적 단순한 형태와 일정한 규모로 계획되고 고효율기자재 사용비율이 높아 다른 용도의 건축물에 비해 높은 등급을 보였다. 그리고 에너지성능지표(EPI)의 경우 지역별로 부문별 취득 점수에 차이가 있는 것으로 분석되었다. 특히, 경기지역의 경우 타 부문 대비 건축부문에 대한 적용점수가 낮은 것으로 나타나 단열성능 강화 시 보다 높은 점수를 취득할 수 있을 것으로 사료된다. 3가지 기준에 대한 분석결과, 다수의 시설이 학교가 취득해야 하는 의무 획득 기준에만 맞춘 형식적인 계획으로 인해 건물별 특성을 고려하지 않고 기존 획득 항목에만 맞춰 최소한의 기준만 만족하여 계획하는 패턴을 보였다. 그러나 학교시설은 녹색건축물의 확대라는 목표와 더불어 학생들의 녹색교육을 위한 토대가 되어야 하는 의무를 지닌 상징적인 건축물이다. 따라서 시설의 특성을 파악하고 건축물을 기획하는 단계부터 다양하고 합리적인 평가항목 적용이 이루어지도록 고려한 계획이 필요할 것으로 판단된다.
최근 국제사회는 지구온난화 방지를 위한 기후변화협약을 체결하고 건축물의 냉방 및 난방 에너지로 공급하는 화석연료 사용을 줄이고자 신축 또는 기존건물에 대한 녹색건축인증(G-SEED) 및 에너지효율등급, 건축물 에너지절약 설계기준 등을 일정조건 이상인 건축물에 의무적으로 적용하고 있다. 건물에 공급하는 에너지 공급을 줄이고 보온성을 향상시키는 건축자재로 단열재가 사용되고 있으며 신축건축물의 에너지절약 설계기준을 만족하는 건물외피 구성 재료 중 총 열 저항성의 90% 이상을 차지하고 있다. 그러나 기존건축물에 시공된 단열재의 경시변화에 대한 명확한 자료가 부족하여 건축물의 에너지성능 판단기준인 단위면적당 1차에너지 소요량 산정에 대한 의문점을 갖게 되었다, 이에 20년 이상 된 노후 건축물의 리모델링 현장에서 단열재(압출법,비드법)를 직접 채취하여 단열재성능을 비교·평가하였다. 실험결과, 압출법(XPS)은 생산초기 품질기준인 KS M 3808보다 열전도율은 48%, 압축강도는 36%가 저하되어 본래의 성능을 발휘하지 못함을 알 수 있었고, 비드법(EPS)의 경우 단열재 두께가 50mm인 경우 열전도율과 압축강도, 굴곡파괴하중 등이 생산초기 품질기준을 유지함을 알 수 있었다. 따라서 비드법의 경우 단열재 두께를 고려하여 현재의 단위면적당 1차 에너지소 요량을 기존대로 산정하고, 압출법의 경우는 단위면적당 1차 에너지소요량 산정시 보정계수를 적용해야 할 것으로 판단된다.
제로에너지 건축물 인증제도 시행에 따라 민간부문 활성화 및 보급 확대를 위한 제도의 지속적인 고도화가 이루어지고 있으며, 정부는 공공부문을 시작으로 민간부문에 확대 될 때까지 단계별 의무화 로드맵을 설정하였다. 이에 따라 제로에너지빌딩 인증제의 기반이 되는 건물에너지효율인증 기준에 따른 2016~2017년 기존 건축물들의 에너지소요량을 분석하여 주요 인자 변화에 따른 부하별 연관성에 대해 분석하였다. 기존 건축물중 아파트, 오피스텔 등 주거용을 제외한 중부 및 남부지역 714개 건물을 분류하여 1차 에너지소요량을 분석하였다. 새로운 설계기법들이 적용됨에 따라 패시브측면에서의 에너지요구량은 지속적으로 감소하고 있으며, 신재생에너지 보급 활성화와 연계되어 제로에너지빌딩 시범사업 또한 지속적으로 이루어지고 있는 실정에 제로에너지빌딩 인증 기준을 고도화하기 위해 다양한 방법들을 적용하여 해석할 필요성이 있다고 판단된다.
IT기술의 발달과 더불어 국내산업계는 저탄소 녹색성장에 대한 관심이 증대하고 있다. 기존 건축물들의 막대한 에너지 소비량을 보았을 때 건설산업은 이러한 동향의 중심에 서있다고 해도 과언이 아니다. 따라서 보다 효과적이고 정량화된 방법에 따라 건축물의 친환경 성능을 분석하고 관리하는 친환건설경영이 요구되어지고 있다. BIM이 가지고 있는 객체기반의 파라메트릭 모델링 기술과 생애주기관리의 개념은 친환경 건축물의 성능을 분석하고 관리하는데 유용한 도구가 될 것으로 여겨지며, 따라서 본 연구에서는 친환경건설의 필수 관문이라고 할 수 있는 친환경 인증의 평가항목에 있어서 BIM기반의 시뮬레이션 시스템을 제안하였다. BIM 기반의 친환경건축물 시뮬레이션은 친환경인증의 준비 과정 및 시공과정에서 보다 합리적인 의사결정을 지원할 수 있을 것으로 기대된다.
건축물은 전세계 총 에너지 소비 및 온실가스 방출의 1/3 이상을 차지하고 있어 건축물이 환경에 미치는 영향이 크다. 이에 따라 각 국가에서는 1997년 교토의정서에 의해 온실가스 배출량을 감축할 것을 의무화하였으며, 한국도 2014년 건축물 에너지 성능개선 방안을 발표한 바 있다. 본 연구는 에너지 절감이 가능한 친환경 건축물 기술분야의 주요 핵심기술을 소분류로 분류한 후, 한국, 미국, 일본 그리고 유럽에 공개된 특허문헌에 대한 특허동향분석을 수행하였다. 본 연구의 목적은 주로 친환경 건축물의 인증제도 그 자체에만 머무르고 있어서 세부적인 기술현황이나 연구개발방향을 정확하게 설정하지 못한다는 현재 기술의 문제점을 해결함으로써, 향후의 체계적인 R&D 방향제시 및 기술개발방향을 제시하는 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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