서 론
소규모 건축물 구축현황
소규모 건축물 설계현황
건축부문
기계설비
전기/신재생에너지설비
소규모 건축물 에너지성능 현황
소규모 건축물 에너지성능 영향요소 분석
분석대상 및 방법
분석결과
결 론
서 론
2022년 러시아-우크라이나 전쟁으로 인한 에너지 공급 위기와 국내 가스 및 지역난방 요금 인상에 따라 국민들의 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 이와 더불어 2050 탄소중립을 실현하기 위한 실효성있는 국내 정책 기반 마련의 중요성이 강조되고 있다. 우리나라는 건물 부문의 난방에너지 수요를 줄이기 위해 건축물 단열기준을 도입한 이래 ｢건축물의 에너지절약설계기준(이하 “설계기준”)｣을 단계적으로 강화하여 왔으며, 주거용 건축물에서 단열기준 강화에 따라 단위면적당 에너지사용량이 감소하는 추세를 확인하였고(Kim et al., 2020b; Park, 2020), 또 다른 연구를 통해 건축물 부위별 열관류율 및 평균열관류율 기준 강화가 실질적인 에너지사용 절감에 효과가 있었음이 확인되었다(Kim et al., 2020a). 건축물의 건축, 대수선, 용도변경 및 건축물대장의 기재내용을 변경하려는 경우 건축주는 ｢녹색건축물 조성 지원법｣ 및 설계기준에 따라 단열조치 등 열손실방지조치를 해야 하며, 기준에 따라 적합하게 설계되었는지 확인하기 위해 작성되는 “에너지절약계획서”는 연면적의 합계 5백m2 이상의 건축물인 경우 제출하여야 한다. 연면적의 합계 5백m2 미만의 소규모 건축물은 설계기준에 따른 단열기준 준수여부에 대한 별도의 검토절차가 부재하며, 자발적인 에너지절약 설계를 기대하기 어려운 상황이다. 소규모 건축물은 국내 건축물 약 730만동 중 85.1%로 큰 비중을 차지하므로 우리나라가 건물부문에서 2050 탄소중립을 실현하기 위해서는 소규모 건축물의 에너지 성능 현황 파악 및 단계적 강화를 위한 정책방향을 고민할 시점이다.
소규모 건축물의 에너지성능과 관련하여 소규모 비주거 건축물의 그린리모델링 전후 효과 분석을 위한 Energy Plus 기반 그린 리트로핏 프로그램 개발·검증 연구(Seong and Hong, 2022), 소규모 공공건축물 1개소를 대상으로 그린리모델링 전후 에너지절감량 평가 결과를 비교·분석한 연구(Kim et al., 2022)와 같이 그린 리모델링에 따른 효과 검증에 대한 연구가 수행되었다. 소규모 건축물의 에너지성능과 관련해서 건축물 에너지효율 1++등급 성능 달성을 위한 종합 외피 열성능 기준(바닥면적당 평균 열관류율)을 제시한 연구(Park et al., 2021)도 진행되었으나, 소규모 업무시설의 건축 설계요소에 국한된다. 소규모 건축물의 에너지성능을 체계적으로 관리하기 위해서는 국가 차원에서의 설계기준의 도입이 필요하나, 허가단계 소규모 건축물의 설계 수준 및 시장수용성을 고려할 때 중대형 건축물 적용 기준에 비해 간소화될 필요가 있다.
따라서 본 연구에서는 소규모 건축물의 설계현황 및 에너지성능 수준을 고려한 설계기준 적용방향 제안을 목적으로 설계기준 적용 여부에 따라 소규모 건축물 유형을 정의하고, 유형별·부문별 소규모 건축물의 설계현황 및 에너지성능 현황을 분석하였다. 또한, 신축 허가 빈도가 큰 단독주택과 근린생활시설을 대상으로 에너지절약계획서 부문별 에너지성능지표(EPI, Energy Performance Index)의 에너지성능 영향력 비교 분석을 통해 주요 설계요소를 도출하고자 한다.
소규모 건축물 구축현황
2021년 기준 면적별 전국 건축물 현황을 분석한 결과 소규모 건축물은 우리나라 전체 건축물 동수의 약 85.1%를 차지하며, 에너지절약계획서를 제출하지 않는 소규모 건축물을 면적에 따라 세단계로 규모 1(연면적 100 m2 미만), 규모 2(연면적 300 m2 미만), 규모 3(연면적 300 m2 이상)으로 구분할 경우 규모 1의 건축물이 전체 건축물의 44.3%로 가장 큰 비중을 차지한다. 또한, 2021년 신축 허가 건축물 18.8만동 중 소규모 건축물은 약 82.5%를 차지하며, 그 중 규모1에 해당하는 건축물이 전체의 37.5%로 가장 큰 비중을 차지해 건축물 구축 현황과 유사한 경향을 보인다(Table 1). 그러나 연면적 100 m2 미만의 건축물은 건축법에 따라 허가가 아닌 신고대상으로 에너지성능 규제대상으로 적절치 않을 수 있다.
신축 허가 소규모 건축물의 용도를 ｢건축법 시행령｣에 따른 29개 용도로 분류·분석한 결과 단독주택이 46.1%로 매우 높은 비중을 차지하며, 주거 용도(단독주택 및 공동주택)를 제외할 경우 제1종 및 제2종 근린생활시설이 59.8%로 과반 이상을 차지하고 있다. 그 외에 창고시설(7.8%), 동·식물관련시설(5.7%)이 허가를 많이 받는 것으로 나타났으나, 해당 용도의 경우 난방 또는 냉방설비가 설치되지 않을 경우 ｢녹색건축물 조성 지원법｣에 따라 에너지절약계획서를 제출하지 않는다. 따라서 설계기준 신규 적용에 따른 효과 및 시장수용성을 고려할 때 소규모 건축물 전체가 아닌 단독주택 및 근린생활시설을 대상으로 에너지절약계획서 제출을 우선 추진하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
Table 1.
Statistics of building status by size
| Gross Floor Area | Building Status1) | Permit of New Building Construction2) | ||
| Number of Buildings | Percentage | Number of Buildings | Percentage | |
| Less than 100 m2 | 3,239,038 | 44.3% | 70,585 | 37.5% |
| 100 m2~300 m2 | 2,178,326 | 29.8% | 65,664 | 34.9% |
| 300 m2~500 m2 | 804,274 | 11.0% | 19,359 | 10.3% |
| Over 500 m2 | 1,092,626 | 14.9% | 32,751 | 17.4% |
| Total | 7,314,264 | 100.0% | 188,359 | 100.0% |
1) Statistical Year Book of MOLIT (2022), Statistics on Buildings, Buildings by Area
소규모 건축물 설계현황
신축 건축물에 적용되는 기준 및 제도 이행여부에 따라 소규모 건축물을 설계기준을 적용받지 않아 에너지절약계획서를 제출하지 않는 Type A, 개별동의 연면적은 500 m2 미만이나 설계기준에 따른 연면적의 합계가 500 m2 이상으로 에너지절약계획서를 제출한 Type B, 에너지절약형으로 설계하여 자발적으로 건축물 에너지효율등급 인증 또는 제로에너지건축물 인증을 취득한 Type C의 세가지 유형으로 구분하였다. 유형별 소규모 건축물 설계현황 분석을 위해 Type B(에너지절약계획서 제출)는 에너지절약계획서 제출 DB를 분석하여 소규모 건축물의 규모 및 용도별 제출 비율에 따라 대상을 검토하였으며, Type C(건축물 관련 인증 취득)는 건축물 에너지효율등급 인증 또는 제로에너지건축물 인증을 취득한 소규모 건축물을 전수를 대상으로 선정하였으며. Type A(에너지절약계획서 미제출)는 소규모 건축물 구축현황을 고려하여 단독주택, 제1종 및 제2종 근린생활시설의 허가 설계도서를 설계사로부터 제공받아 설계도서 구비현황에 따라 대상을 검토하였다(Table 2). 유형별로 최근 3개년 내 허가 또는 인증을 취득한 건축물로서 지역/용도/규모에 따른 영향을 배제하기 위해 중부2 지역에 위치하고 규모2 또는 규모3에 해당하는 단독주택, 공동주택, 제1종 및 제2종 근린생활시설을 비교/분석대상(비주거 30개, 주거 42개)으로 선정하였다.
Table 2.
Number of small-scale buildings for analysis
| Category | Type A | Type B | Type C | Total |
| Non-Residential | 2 | 18 | 10 | 30 |
| Residential | 5 | 22 | 15 | 42 |
건축부문
소규모 건축물 유형별 건축 설계현황을 비교·분석하기 위해 에너지절약계획서 건축부문 EPI 1~3번 항목에 따른 외벽, 지붕, 바닥 부위별 평균열관류율을 평가하였다(Figure 1). 비주거 소규모 건축물의 외벽 평균열관류율에 따라 건축부문 EPI 1번항목을 평가하면 Type A는 0.7점, Type B와 C는 1.0점 취득이 가능하다. 특히, 건축물 인증을 받은 그룹인 Type C는 1.0배점 기준(0.490 W/m2·K 미만)보다 매우 우수한 단열 성능을 보이고 있으며, Type A와 비교하면 약 41% 이상 강화된 성능을 보인다. 반면 주거 소규모 건축물의 외벽 평균열관류율은 비주거와 달리 에너지절약계획서 제출 그룹인 Type B의 성능이 가장 우수하다.
단독주택은 공동주택과 달리 설계기준 별표1에 따라 공동주택 외로 분류되어 비주거 건축물과 동일한 법적 열관류율 기준을 적용받기 때문에 현재 단독주택이 포함되지 않는 에너지절약계획서 제출 그룹인 Type B의 평균열관류율이 가장 낮게 분포하고 있다. 건축부문 EPI 1번항목을 평가하면 Type A는 0.7점, Type B와 C는 1.0점 취득이 가능한 수준한 수준이다. 이를 통해 설계기준 적용 여부에 따라 외피의 성능 차이가 있는 크게 나타나므로 소규모 건축물 대상 설계기준 적용 확대를 검토할 필요가 있으며, 특히 단독주택의 경우 사용특성을 고려할 때 단열수준을 공동주택과 같은 수준으로 강화할 필요가 있다.
그 외 지붕과 바닥 부분에서 건축물 인증을 받은 Type C보다 에너지절약계획서 제출 그룹인 Type B가 단열 성능이 좋게 나타나고 있는 것은 고효율 설비 설계가 많이 적용되지 않아 에너지절약계획서 제출 시 기계·전기부문에서 EPI 평점 획득이 불리한 소규모 건축물 특성을 고려할 수 있다. 건축물 인증을 받은 Type C는 인증평가를 위해 설비 부문에서 채택한 항목으로 EPI 점수를 높일 수 있는 반면, 에너지절약계획서 제출 그룹인 Type B는 기본배점이 큰 건축부문에서 최대한 높은 EPI 점수를 취득하기 위해 지붕 또는 바닥의 단열성능을 법적 열관류율 보다 우수하게 설계하기 때문인 것으로 분석된다.
기계설비
Table 3은 소규모 건축물 용도 및 유형별 기계/전기/신재생 설비 설계현황을 분석한 결과이다. 비주거 소규모 건축물은 허가단계에서 냉난방설비를 설계하지 않은 경우가 전체의 60%로 과반 이상을 차지하였으며, 특히 인증 평가를 위해 냉난방설비 설계내역이 필수 요구되는 Type C를 제외할 경우 20건 중 18건(90%)이 냉난방설비 설계가 반영되지 않은 것을 알 수 있다. 따라서 소규모 건축물의 허가단계에서는 현행 설계기준의 기계부문 의무사항 및 권장사항을 이행하는데 한계가 있으며, 특히 기계설비의 사양을 필수 입력사항으로 요구하는 성능기준(Performance standard, 1차 에너지소요량 등) 적용이 어려울 것으로 판단된다.
주거 소규모 건축물은 거주를 목적으로 하는 용도로서 비주거와 달리 분석대상 전체에 난방설비 설계가 반영되고 있으며, 다양한 종류의 난방설비가 채택되고 있으나 가스보일러가 85.7%로 대다수를 차지한다. 반면 허가단계 냉방설비 설치비율이 약 9.5%(42건 중 4건)로 매우 낮으며, 주거 건축물의 경우 냉방설비에 국한하여 설비가 미설치된 경우에도 에너지효율등급 인증 평가가 가능하도록 규정되어 있어 냉방설비가 100%로 설치되었던 Type C 비주거와 달리 주거 Type C에서도 냉방설비 반영 비율이 26.7%(15건 중 4건) 수준에 그친다.
상업적 목적으로 활용되는 근린생활시설에는 냉난방설비 설치가 필수적이며, 기후변화의 영향으로 냉방수요 증가로 인해 가정에서의 냉방기 보급이 확대되는 추세임을 고려할 때 대부분의 신축 소규모 건축물이 준공 후 냉난방설비를 별도 설치하고 있을 것으로 보이나, 현재 설계단계에서 설비의 성능을 제어하는 것은 어려운 실정이다. 단, 소규모 건축물에 주로 채택되고 있는 설비(가스보일러, EHP)는 산업통상자원부에서 관리하는 에너지효율관리기자재로서 최소에너지소비효율을 국가가 관리하는 제품이므로 소규모 건축물의 에너지효율적 설계 및 사용을 유도하기 위해서는 이와 연계한 기준 마련이 효과적일 것으로 판단되며, 개별 급탕기기로서 채택 비율이 높은 전기온수기는 현재 에너지효율에 대한 기준이 부재한 상황이므로 고효율에 대한 기준 마련이 우선되어야 할 것이다.
Table 3.
Facility design status of small-scale buildings
전기/신재생에너지설비
전기부문 에너지설계현황 비교분석을 위해 용도 및 유형별 조명밀도를 분석한 결과 평균 조명밀도에는 차이가 있으나 모든 경우의 평균이 설계기준 전기부문 EPI 1번항목에 따른 조명밀도 1.0배점 기준인 8 W/m2 미만을 만족하는 것으로 나타났다. 즉, 조명밀도는 LED 등 고효율 조명기기의 보급 확대에 따라 건축물 규모와 관계없이 에너지절약형 조명기기로 설계되고 있는 것을 의미한다.
분석대상 72개 중 재생에너지를 설치한 건축물은 18개(25.0%)로 모두 태양광발전설비를 채택하였으며, Type C에만 해당한다. 따라서 건축물 인증 취득을 목적으로 하지 않는 경우에는 재생에너지 설치를 고려하지 않는 것을 알 수 있다.
소규모 건축물 에너지성능 현황
소규모 건축물의 설계현황을 바탕으로 용도 및 유형별 에너지성능을 정량적으로 비교·분석하기 위해 현재 제도적으로 사용하고 있는 건축물 에너지효율등급 평가 프로그램(ECO2)을 활용하여 49개 건축물(비주거 12개, 주거 37개)의 에너지요구량 및 에너지소요량을 평가하였다. Type A 및 Type B에 해당하는 건축물 중 냉난방설비 설계가 누락되어 에너지성능 평가가 불가능한 건축물은 제외하였다.
분석 대상 비주거 소규모 12개 건축물의 평균 에너지요구량은 91.8kWh/m2, 등급산출용 1차에너지소요량은 107.2kWh/m2으로 에너지효율등급 1++등급 기준을 만족하는 것으로 나타났다(Figure 2). 유형별로 살펴보면 에너지요구량은 Type A가 가장 우수한 것으로 분석되나 Type A와 Type B의 분석대상 건축물은 각각 1개소로 유의한 차이라고 판단하기 어렵다. 다만 전체 분석대상 중 에너지요구량 최소값은 54.4 kWh/m2 (Type C), 최대값은 131.5 kWh/m2 (Type C)로 설계현황 분석 결과에서 우수한 성능을 보였던 Type C에서도 에너지요구량 편차가 크다(Figure 3). 이를 통해 단순히 외피단열성능 뿐만 아니라 해당 건축물의 지역 및 방위, 용도 등이 복합적으로 영향을 미쳐 외피단열성능만으로 에너지부하를 제어하는 것은 어려운 것을 알 수 있다. 에너지소요량, 1차에너지소요량 및 등급산출용 1차에너지소요량에서 Type B 대비 Type C의 에너지성능이 2배 이상 차이가 나는 것으로 나타났으며, 특히 인증을 취득한 건축물의 평균 등급산출용 1차에너지소요량은 90.4kWh/m2으로 에너지효율 1+++등급(80kWh/m2 미만)에 가까운 성능을 보이고 있어, 고효율 설비 및 신재생에너지설비의 영향이 적용된 결과임을 알 수 있다.
주거 소규모 건축물(37개)의 평균 에너지요구량은 129.8kWh/m2, 평균등급산출용 1차에너지소요량은 120.6kWh/m2으로 24시간 운영되는 용도프로필 특성상 요구량 및 등급산출용 1차에너지소요량이 비주거 대비 크게 나타났다. 평균 등급산출용 1차에너지소요량에 따라 Type A는 2등급, Type B는 1등급, Type C는 1++등급으로 유형별로 비주거와는 1~2등급의 차이를 보인다(Figure 4). 단, “건축물 에너지효율등급 인증 및 제로에너지건축물 인증 기준”에 따라 냉방설비가 없는 주거용 건축물의 경우 냉방 평가 항목을 제외하고 있고 주거용 건축물에 기계환기설비가 적용되어 있는 경우에만 환기소요량을 평가하고 있어 주거 소규모 건축물의 경우 냉방설비가 설치된 경우가 전체의 13.5%, 환기설비가 설치된 경우는 24.3%임을 감안할 필요가 있다. 해당 설비 미설치로 냉방 및 환기부문 평가를 제외하고 전체 에너지소요량을 산출한 건축물이 다수 포함되어 있어 평가에서 제외된 부문을 포함할 경우 에너지소요량은 증가할 것이다.
주거와 비주거 모두 Type B와 Type C의 에너지요구량은 큰 차이를 보이지 않으나, 등급산출용 1차에너지소요량에서는 2개 등급 이상의 성능 차이가 발생하며, 이는 에너지효율적 건축물 설계 시 고효율 설비 및 신재생에너지설비의 의존도가 높음을 의미한다.
소규모 건축물 에너지성능 영향요소 분석
분석대상 및 방법
소규모 건축물에 적합한 설계기준을 마련하기 위해 소규모 건축물 에너지성능에 영향을 미치는 설계요소 도출이 우선되어야 한다. 실제 소규모 건축물 설계현황을 반영하기 위하여 현재 에너지절약계획서를 제출하지 않고 허가 건수가 많은 단독주택(주거)과 근린생활시설(비주거) 각각 5개를 에너지성능 영향요소 분석대상으로 선정하였으며, 분석대상의 설계 현황을 요약하면 Table 4와 같다.
Table 4.
Overview of analysis target
| Non-Residential | Residential | |||||||||
| No. | FA1) | GFA2) | AR3) | WWR4) | No. | FA | GFA | AR | WWR | |
| 1 | 126.62 | 499.57 | 1.41 | 22.3% | 6 | 119.33 | 234.06 | 1.74 | 14.4% | |
| 2 | 111.32 | 196.84 | 1.32 | 14.4% | 7 | 112.77 | 296.62 | 1.57 | 26.2% | |
| 3 | 74.45 | 466.64 | 1.09 | 36.7% | 8 | 115.52 | 190.51 | 1.20 | 26.3% | |
| 4 | 380.90 | 486.89 | 1.55 | 44.3% | 9 | 91.04 | 154.98 | 3.71 | 14.8% | |
| 5 | 201.71 | 456.11 | 1.18 | 39.8% | 10 | 64.23 | 199.09 | 1.67 | 23.9% | |
소규모 건축물의 용도별(비주거/주거) 설계현황, 건축물의 에너지절약설계기준 검토항목 및 에너지효율등급 평가 프로그램의 평가요소를 종합적으로 고려하여 Table 4와 같이 건축부문의 평균열관류율, 창의 SHGC, 기계부문의 냉난방설비의 효율 또는 COP, 전기부문의 조명밀도를 변수로 설정하였다. 신재생에너지설비로 인한 에너지성능 강화 영향을 제외하기 위해 변수로 선정하지 않았으며, 기 설치된 경우 미설치된 것으로 가정하였다. Table 5와 같이 4개 변수의 설정값 수준을 고려하여 분석대상별 24개 모델의 에너지성능을 하였다. 설계요소가 에너지성능에 미치는 영향력을 분석하기 위해 각 모델별 에너지요구량 및 등급산출용 1차에너지소요량에 대한 회귀분석을 실시하였다. 회귀분석은 독립변수(independent variable)가 종속변수(dependent variable)에 미치는 영향을 확인하기 위한 통계분석 방법으로 독립변수가 1개일 경우 단순선형회귀분석(simple linear regression), 독립변수가 2개 이상일 경우 다중회귀분석(multiple regression)으로 구분된다. 본 연구에서는 에너지요구량 및 1차에너지소요량을 종속변수로 5개 설계변수를 독립변수로 하여 회귀분석을 수행하였다. 설계요소의 설정값을 설계기준의 EPI와 같이 수준별로 고정하여 평가하였으므로 회귀분석을 위해 성능값을 가변수(Dummy Variable)로 처리하였으며, 비교분석을 위해 각 설계요소별로 성능이 가장 낮은 수준을 참조값(RV, Reference Value)으로 설정하였다.
Table 5.
Variables and inputs for analysis of impact on energy performance of small-scale buildings
분석결과
각 변수가 소규모 건축물의 에너지성능(에너지요구량 및 등급산출용 1차에너지소요량)에 미치는 영향력을 정량적으로 비교하기 위해 회귀분석을 통해 도출되는 각 변수의 표준화회귀계수(SRC, Standardized Regression Coefficient)를 분석하였다. 설계변수의 성능이 참조값 대비 높은 값을 적용했을 경우 에너지성능의 변화량을 확인할 수 있으며, 회귀계수가 마이너스 값을 나타내는 것은 참조값 대비 해당 수준 적용 시 에너지요구량 또는 등급산출용 1차 에너지소요량이 절감된다는 것을 의미한다.
비주거 소규모 건축물 5건의 설계변수와 에너지성능 회귀분석 결과는 Table 6과 같다. “Model 3”을 제외한 건축물에서 평균열관류율이 가장 에너지요구량에 크게 영향을 미치고 있는 것으로 분석되었으며, “Model 3”은 바닥면적 대비 연면적이 큰 형상으로 바닥면적당 외피면적비가 15.7로 설계현황 분석대상 건축물의 평균 3.0대비 5배 이상 크게 설계되었으며, 창면적비도 36.7%로 전체 평균(22.6%)보다 크다. 이 때문에 외피의 단열성능을 EPI 최대배점 수준으로 강화하여도 에너지성능 향상이 다른 건축물보다 현저히 작게 나타나며, 외피의 단열성능 보다 창의 SHGC가 에너지요구량에 미치는 영향력이 큰 것으로 분석된다.
형태 등 다양한 요인으로 각 분석대상마다 설계변수가 에너지성능에 미치는 영향력에 차이는 있으나, 비주거 건축물의 등급산출용 1차 에너지소요량에 미치는 영향력이 가장 큰 변수는 외피의 평균열관류율과 냉난방설비(EHP)의 COP인 것으로 파악된다. 특히, 창면적비가 35%를 초과하는 소규모 건축물(Model 3~5)은 외피 단열성능보다 냉난방설비의 COP가 1차에너지소요량의 변화에 더 큰 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다.
Table 6.
Regression result of non-residential buildings
| Model | Variable |
Energy Demand of Heating and Cooling |
Primary Energy Consumption for Grade | ||||||
| URC1) | SRC2) | t | p-value | URC | SRC | t | p-value | ||
| 1 | Average U-value : 1.0 point | -36.08 | -1.00 | -130.09 | 0.000 | -44.35 | -0.82 | -48.04 | 0.000 |
| SHGC : 0.448 | -1.83 | -0.05 | -6.58 | 0.000 | -0.20 | 0.00 | -0.22 | 0.831 | |
| EHP COP : H-4.0, C-3.5 | -18.74 | -0.33 | -16.57 | 0.000 | |||||
| EHP COP : H-4.5, C-4.0 | -33.59 | -0.58 | -29.71 | 0.000 | |||||
| Light Power Density : 5.5 W/m2 | -0.83 | -0.02 | -2.98 | 0.008 | -14.55 | -0.27 | -15.76 | 0.000 | |
| 2 | Average U-value : 1.0 point | -12.50 | -1.00 | -58.85 | 0.000 | -19.84 | -0.66 | -18.36 | 0.000 |
| SHGC : 0.448 | -0.15 | -0.01 | -0.71 | 0.489 | -0.24 | -0.01 | -0.22 | 0.826 | |
| EHP COP : H-4.0, C-3.5 | -11.85 | -0.37 | -8.95 | 0.000 | |||||
| EHP COP : H-4.5, C-4.0 | -19.94 | -0.62 | -15.07 | 0.000 | |||||
| Light Power Density : 5.5 W/m2 | -0.03 | 0.00 | -0.16 | 0.877 | -15.16 | -0.50 | -14.03 | 0.000 | |
| 3 | Average U-value : 1.0 point | -3.57 | -0.40 | -2.54 | 0.020 | -6.19 | -0.24 | -8.58 | 0.000 |
| SHGC : 0.448 | -4.32 | -0.48 | -3.08 | 0.007 | -3.68 | -0.14 | -5.09 | 0.000 | |
| EHP COP : H-4.0, C-3.5 | -10.49 | -0.39 | -11.86 | 0.000 | |||||
| EHP COP : H-4.5, C-4.0 | -19.55 | -0.72 | -22.11 | 0.000 | |||||
| Light Power Density : 5.5 W/m2 | -3.70 | -0.41 | -2.64 | 0.017 | -18.48 | -0.72 | -25.59 | 0.000 | |
| 4 | Average U-value : 1.0 point | -16.50 | -0.99 | -31.42 | 0.000 | -21.25 | -0.53 | -24.14 | 0.000 |
| SHGC : 0.448 | 0.02 | 0.00 | 0.03 | 0.975 | 0.32 | 0.01 | 0.36 | 0.723 | |
| EHP COP : H-4.0, C-3.5 | -20.88 | -0.49 | -19.36 | 0.000 | |||||
| EHP COP : H-4.5, C-4.0 | -35.98 | -0.85 | -33.36 | 0.000 | |||||
| Light Power Density : 5.5 W/m2 | -0.53 | -0.03 | -1.02 | 0.323 | -15.88 | -0.40 | -18.04 | 0.000 | |
| 5 | Average U-value : 1.0 point | -9.64 | -0.99 | -82.16 | 0.000 | -12.65 | -0.39 | -39.84 | 0.000 |
| SHGC : 0.448 | -1.24 | -0.13 | -10.58 | 0.000 | -1.43 | -0.04 | -4.51 | 0.000 | |
| EHP COP : H-4.0, C-3.5 | -17.99 | -0.52 | -46.25 | 0.000 | |||||
| EHP COP : H-4.5, C-4.0 | -31.80 | -0.92 | -81.76 | 0.000 | |||||
| Light Power Density : 5.5 W/m2 | 0.39 | 0.04 | 3.34 | 0.004 | -14.80 | -0.45 | -46.61 | 0.000 | |
이는 소규모 건축물의 형상적 특성상 중대규모 건축물 대비 바닥면적 중 외기와 인접한 페리미터존의 비중이 크므로, 주간 실내 발열밀도가 높은 비주거 건축물에서는 창면적비가 커질수록 단열강화에 따른 열손실량 감소보다 창을 통한 일사열취득량 증가가 더 크게 나타나 전체 외피의 평균열관류율이 에너지성능에 미치는 영향력을 감소시킨다는 것을 의미한다. 따라서 비주거 소규모 건축물의 에너지절약적 설계를 위해서는 현행의 설계기준과 같이 평균열관류율 기준 뿐만 아니라 난방과 냉방 에너지요구량의 적절한 제어를 위해 창면적비에 대한 기준 제시도 필요하다는 것을 알 수 있다.
Table 7.
Regression result of residential buildings
주거 소규모 건축물 5건의 회귀분석 결과(Table 7)를 살펴보면 에너지요구량 및 등급산출용 1차에너지소요량에 가장 크게 영향을 미치는 설계요소는 외피의 평균열관류율이다. 비주거에 비해 주거 소규모 건축물은 창면적비 차이가 크지 않으며, 24시간 사용 공간으로 단열성능이 가장 주요한 설계변수로 판단된다. 조명밀도는 주거 건축물의 에너지요구량에 크게 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으나 등급산출용 1차 에너지소요량에 미치는 영향력이 보일러 효율과 유사한 수준을 보이고 있다. 이는 분석대상 주거 건축물이 냉방설비 미설치로 냉방 에너지소요량 평가가 반영되지 않아 난방 에너지소요량의 비중이 큰 상태에서 고효율 조명 사용으로 인한 조명 에너지소요량 절감량이 전체 1차 에너지소요량 변화에 미친 영향이 크기 때문인 것으로 분석된다.
결 론
본 연구에서는 국가 에너지성능 관리 제도에서 제외되고 있는 연면적 500 m2 미만의 소규모 건축물에 적합한 설계기준 적용방향 도출을 위해 소규모 건축물의 설계현황 및 에너지성능 수준을 분석하였다. 또한,현행의 설계기준에서 관리하는 부문별 설계요소가 소규모 건축물의 에너지성능에 미치는 영향력을 분석하였으며 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
(1)신축단계 적용되는 기준 및 제도에 따라 유형을 Type A(에너지절약계획서 미제출), Type B(에너지절약계획서 제출), Type C(건축물 에너지 관련 인증 취득) 3가지로 구분하여 유형별·용도별·부문별(건축/기계/전기/신재생) 설계현황을 분석한 결과 비주거는 유형별로 외피 단열성능에 차이를 보여 규제를 적용받지 않는 Type A의 성능이 가장 낮게 나타났으며, 기계설비의 경우 Type C(건축물 에너지 관련 인증 취득)를 제외하면 약 90%의 건축물이 허가단계에서 냉난방설비 설계를 반영하지 않는 것을 확인할 수 있었다.
(2)주거 소규모 건축물의 경우 단독주택이 현행 설계기준에 따라 공동주택 외의 단열기준을 적용받고 있어 단독주택이 포함된 Type A(에너지절약계획서 미제출)와 Type C(건축물 에너지 관련 인증 취득)가 단독주택을 포함하지 않는 Type B(에너지절약계획서 제출)에 비해 외피의 단열성능이 낮으며, 기계설비 부문에서는 유형과 관계없이 바닥난방을 위한 난방설비로서 보일러를 많이 채택하고 있다.
(3)설계현황을 바탕으로 현행의 설계기준에서 의무 또는 권장사항으로 제시하고 있는 설계변수(평균열관류율, SHGC, 냉난방설비 효율 및 조명밀도)의 수준 변화가 에너지성능에 미치는 영향력을 분석한 결과 비주거는 평균열관류율 또는 냉난방설비 COP, 주거는 평균열관류율이 에너지요구량 및 등급산출용 1차에너지소요량에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다.
(4)비주거 소규모 건축물의 창면적비가 커질 경우 평균열관류율 강화에 따른 에너지성능 민감도는 떨어지고 냉난방설비 COP가 가장 중요한 설계변수가 된다. 소규모 건축물에 대한 에너지절약설계기준 마련 시 현재 기준에서 적용되는 평균열관류율 외에 창면적비 등에 대한 기준 마련도 고려될 수 있으며, 기계설비 부문의 평가항목은 실제 설계현황을 고려하여 간소화될 필요가 있다.
이러한 결과는 중부2지역에 위치한 10개(비주거 5개, 주거 5개) 건축물을 대상으로 평가한 것으로 향후 다른 지역의 다양한 소규모 건축물에 대한 분석 및 종합적인 검토가 필요하다.
