서 론

연구의 목적

건축물에너지효율등급 인증 건물은 비인증 건물과 비교할 때 더 많은 공사비가 소요될 것으로 인식된다. 이는 고단열 벽체 및 고효율 창호 등 패시브 기술과, 태양광 발전 설비 등 액티브 기술의 적용에 추가비용이 발생하기 때문이다(김준형 외, 2015). 이명주(2014)에서는 일반공사비 대비 패시브 기술의 도입으로 25%, 신재생에너지기술의 도입으로 17%의 공사비가 상승할 것으로 예상하였다. 그러나 실제 건축된 건물의 인증 등급 수준에 따른 공사비 상승분 관련 정보가 마련되어 있지 않아 건축물에너지효율등급 인증을 위한 공사비 예측에 어려움을 겪고 있다. 따라서 건축물에너지효율등급의 활성화를 위해, 건축물에너지효율 인증 등급에 따른 공사비 예측을 위한 가이드와 산정 기준의 수립이 필요하다.

국내의 일부 연구들에서는 건축물에너지효율 인증 등급에 따른 공사비 증가에 대해 분석하였다(고종철 외, 2012; 유영준 외, 2015; 최명섭 외, 2016). 해당 연구들에서는 사례분석을 통해 건축물에너지효율등급에 따른 공사비 증가율을 제시하였다. 그러나 특정 건물에 대한 예정 공사비를 활용하였으며, 완공된 건물을 대상으로 한 에너지효율등급에 따른 실제 공사비의 통계적인 분석은 아직 미흡한 실정이다.

이에 본 연구에서는 완공된 건물을 대상으로 공사비의 분석을 통해 건축물에너지효율 인증 등급에 따른 실제 공사비의 차이를 제시하고자 한다. 이를 통해 건축물에너지효율 인증 등급 및 나아가 제로에너지건축물 인증을 받고자 하는 건축주에게 인증 등급에 따른 공사비 추정을 위한 기초자료를 제공함으로써 건축물에너지효율등급 인증 활성화에 기여하고자 한다.

연구의 범위 및 방법

현재 공공기관에서 신축하는 연면적 3,000 m² 이상인 건물은 의무적으로 건축물에너지효율 1등급 이상을 취득하여야 한다. 공공기관에서 신축하는 건물의 다수는 비주거 건물이며, 향후에도 비주거 건물의 건축물에너지효율 인증 수요는 지속적으로 증가할 것으로 예상된다. 이에 본 연구에서는 우선적으로 비주거 건물을 대상으로 한정하여 건축물에너지효율 인증 등급에 따른 실제 공사비 분석을 실시하였다.

비주거 건물의 건축물에너지효율 인증 등급에 따른 실제 공사비를 비교 분석하기 위한 방법은 다음 Figure 1과 같다. 첫째, 친환경 건축물의 추가공사비 분석과 관련한 선행 문헌연구를 통해 현행 공사비 분석의 문제점 및 실제 공사비를 기반으로 한 등급별 공사비 분석의 필요성에 대해 고찰한다. 둘째, 실제 공사비를 기반으로 한 건축물에너지효율 인증 등급별 공사비 분석을 위한 해석 방법을 제시 한다. 셋째, 제안한 방법에 따라 건축물에너지효율 인증 등급별 공사비를 분석한다. 마지막으로 건축물에너지효율 인증 등급에 따른 공사비 경향을 분석해 결론을 도출한다.

Figure 1.

Research Process

기존 연구 고찰

국내 건축물에너지효율등급 공사비 연구 분석

국내에서는 건축물에너지효율 인증에 따른 추가 공사비 분석에 대한 직접적인 연구가 여전히 부족한 실정이다. 그러나 건축물에너지효율등급 인증에 따른 추가 공사비를 계산하여 설계지침 가이드라인 개발(고종철 외, 2011), 건축물 가치산정(유영준 외, 2015), 경제적 파급효과(최명섭 외, 2016)에 활용한 연구가 수행되었다.

고종철 외(2012)는 건축물에너지효율등급 인증 공사비 절감을 위한 가이드라인 방안을 제시하기 위해 3등급 대비 1등급과 2등급의 추가공사비를 계산하였다. 이를 위해 하나의 공동주택 세대를 대상으로 공사비 절감을 위한 등급별 최적 설계 조합을 도출하고 이에 따른 등급별 예정공사비 차이를 계산하였다. 그 결과, 3등급과 비교하여 2등급은 공사비 총액의 약 12%가, 1등급은 약 25%의 추가 공사비가 소요되는 것으로 나타났다.

유영준 외(2015)는 건축물에너지효율등급 인증 건축물의 경제적 가치산정을 위해, 인증 건물과 비인증 건물의 초기공사비를 비교하였다. 이를 위해 건물신축단가표를 바탕으로 실제 인증 건물의 초기공사비를 산정하고, 실제 인증 건물에 대응되는 가상의 비인증 건물을 생성하였다. 실제 인증 건물과 가상의 비인증 건물의 초기공사비를 비교한 결과, 인증 건물의 초기 공사비는 비인증 건물 대비 약 30%가 증가하는 것으로 나타났다.

최명섭 외(2016)는 건축물에너지효율등급 강화에 따른 경제적 효과를 분석하기 위해, 명지대학교 산학협력단에서 주관하는 제로에너지 연구단의 내부분석 결과를 사용하였다. 분석 결과에 따르면, 2등급 대비 1+등급은 약 12%의 추가 공사비가, 1++등급과 1+++등급은 각각 16%, 31%의 공사비가 추가로 필요한 것으로 나타났다.

이처럼 국내의 건축물에너지효율 인증 등급에 따른 추가 공사비 연구는 하나 또는 소수의 건물을 대상으로 에너지효율과 관련된 성능을 강화 또는 제외할 때 추가 또는 감소되는 공사비를 계산하여 그 차이를 비교하는 방법으로 수행되었다. 그 결과, 건축물에너지효율 인증 등급에 따라 최소 12%에서 최대 31% 공사비가 추가되는 것으로 분석되었다. 그러나 그간 국내 연구는 건축물 효율등급의 인증 등급 간 기술 및 공사비에 대한 표준화된 자료로 활용하기엔 부족한 것이 현실이다.

국외 친환경 건축물 추가공사비 연구 분석

국외에서도 친환경 건축물 인증에 따른 추가공사비는 친환경 건축물의 설계를 방해하는 주된 요소 중 하나로 인식되고 있다(Kats, 2003). 이에 LEED (Leadership in Energy and Environmental Design), Green Star NZ, Green Building Code 인증과 비인증 건물의 공사비 차이를 분석한 연구가 수행된바 있다. 특히 국외에서는 친환경 건축물 인증 취득 여부에 따른 공사비 비교 분석에 초점을 맞춘 연구가 다수 수행되었다.

Mapp et al. (2011)은 은행 건물을 대상으로 LEED 인증을 받기 위한 추가공사비를 분석하였다. 이를 위해 2개의 인증 은행과 8개의 비인증 은행에 대한 공사비를 수집하였으며, 2011년 시점으로 공사비를 보정하였다. 인증 건물과 비인증 건물의 단위 면적당 공사비 비교 결과, 인증 건물이 비인증 건물과 비교할 때 전체 공사비의 2% 이하로 추가 공사비가 소요되는 것으로 분석되었다.

Shrestha and Pushpala (2012)는 학교 건물을 대상으로 LEED 인증을 받기 위한 추가 공사비를 분석하였다. 이를 위해 30개의 인증 학교와 30개의 비인증 학교에 대한 실제 공사비를 수집하였으며, 2010년 시점으로 공사비를 보정하였다. 보정된 공사비로 일원분산분석(One-way ANOVA)을 실시한 결과, 인증 학교의 단위 면적당 공사비가 비인증 학교 대비 46% 증가한 것으로 분석되었다.

Rehm and Ade (2013)은 업무용 건물을 대상으로 Green Star NZ 인증을 받기 위한 추가 공사비를 분석하였다. 이를 위해 17개 인증 건물에 대한 실제 공사비를 수집하였으며, 이를 가상의 비인증 건물의 공사비와 비교하였다. 인증 건물과 비인증 건물의 공사비로 Wilcoxon matched-pairs signed ranks 검정을 실시한 결과, 인증 건물이 비인증 건물과 비교할 때 평균적으로 높은 공사비를 보였으나 통계적으로는 차이가 없는 것으로 분석되었다.

Kim et al. (2014)는 주거 건물을 대상으로 Green Building Code 인증을 받기 위한 추가 공사비를 분석하였다. 이를 위해 유사한 규모의 인증 건물과 비인증 건물에 대한 공사비를 수집하여 비교하였다. 그 결과, 인증 건물이 비인증 건물과 비교할 때 10.77%의 공사비가 추가로 소요되는 것으로 분석되었다.

이처럼 국외에서는 국가별로 공인된 친환경 건축물 인증 취득에 소요되는 추가 공사비를 분석하기 위한 연구가 다수 수행되어 왔다. 단위 면적당 공사비의 단순비교 및 특정사례에 대한 분석 연구들도 일부 있으나, 실제 공사비 수집과 통계적 분석을 통한 추가 공사비 분석에 대한 연구들도 수행되었다.

건축물에너지효율등급 공사비 분석 방법

실제 공사비 자료의 수집

그간, 국내에서도 건축물 에너지효율등급을 통해 인증 받고 준공된 건축물이 있으므로 해당 건축물의 공사비를 분석하고 통계적 기법을 활용한 연구가 가능하다. 건축물에너지효율 인증을 받은 비주거 건물의 실제 공사비를 수집하기 위해, 한국에너지공단에서 구축한 건축물에너지효율등급 인증 건물의 데이터베이스를 활용하였다. 2014년부터 2017년까지 건축물에너지효율등급 본인증에서 에너지소비량이 낮은 등급의 공사비를 분석하기 위해 1+와 1++등급을 받은 비주거 건물을 대상으로 실무자에게 메일을 통해 공사비 설문을 수행하였다. 공사비 설문은 본인증을 받기 위해 소요된 총공사비를 기입할 수 있도록 작성하였다. 공사비는 건물의 주용도에 따라 교육연구 시설, 업무 시설, 기타 시설로 구분하여 수집하였다. 기타 시설에는 숙박 시설, 자동차관리 시설, 노유자 시설, 운동 시설, 종교 시설, 공장, 문화 및 집회 시설, 제2종 근린생활 시설, 위락 시설이 포함된다. 수집 결과, 교육연구 시설 30건, 업무 시설 20건, 기타 시설 10건으로 총 60건의 건물에 대한 공사비 자료가 수집되었다.

공사비 자료의 시간보정

설문을 통해 수집된 공사비는 2015년부터 2017년 사이에 다양하게 분포한다. 자재비와 인건비는 물가상승률에 따라 매년 가격이 변동하며, 공사년도 별로 제반비용에 차이가 발생한다(남군 외, 2014). 이에 서로 다른 공사비 자료의 시점 보정 없이 공사비 분석을 수행하게 되면 오차가 발생하게 된다(홍성호 외, 2013). 따라서 2015년도와 2017년도 사이에 분포하는 공사비를 특정 시점으로 일치시키기 위한 시간보정이 필요하다.

본 연구에서는 공사비 자료의 시간보정을 위해 한국건설기술연구원에서 발표하는 월별 건설공사비 지수를 적용하여 2017년 7월 시점으로 모든 공사비를 보정하였다. 본 연구에 적용된 월별 건설공사비 지수는 Table 1과 같다.

Table 1. Monthly construction cost index

이상치 제거

이상치는 다른 관측치들과 비교할 때 상당한 차이를 보이는 관측치를 의미한다(Bernal- Vasquez et al., 2016). 이상치는 수집된 자료의 분석 시에 이를 왜곡되게 해석하는 요인이 된다(최기주와 최윤혁, 2006; Choi and Jun, 2016). 따라서 수집한 공사비 자료에서 이상치를 제거하는 과정이 필요하다.

본 연구에서는 공사비 자료의 이상치 제거를 위해 사분위편차를 이용한 방법을 적용하였다. 사분위편차를 이용한 이상치 제거를 위해서는 우선 전체 공사비 자료에서 사분위수를 각각 계산한다. 이때, 25%에 위치한 1사분위수(Q1)와 75%에 위치한 3사분위수(Q3)의 차를 사분위편차(IQR)라 정의한다. 전체 공사비 자료 중 Q1-1.5×IQR 보다 작거나 Q3+1.5×IQR보다 큰 값을 이상치로 정의한다. Figure 2는 사분위편차를 이용한 이상치 제거 범위를 보여준다.

Figure 2.

Box plot to identify outliers

통계 분석

2014년부터 2017년 7월까지 건축물에너지효율 본인증을 받은 건축물에 대해 공사비 자료를 수집할 경우, 표본수가 적을 가능성이 존재한다. 이처럼 표본수가 적은 변수에 t-test와 같은 모수적 기법을 적용할 경우, 유의성 결정에 신뢰성을 잃게 된다(고원중 외 2004). 따라서 본 연구에서는 건축물에너지효율 등급 간 공사비의 통계적인 차이를 검정하기 위해 비모수적 기법인 Mann-Whitney 검정을 적용한다.

통계분석을 위해서 PASW Statistics ver.18.0 (SPSS Inc, Chicago, IL, USA) 프로그램을 사용하였다. 건축물에너지효율 인증 등급 간 비교를 위해서 Mann-Whitney 검정을 이용하여 분석하였으며, 모든 통계의 유의수준은 p < 0.05로 설정하였다.

건축물에너지효율등급 공사비 분석 결과

수집된 공사비는 연면적으로 나누어 단위면적당 공사비로 계산하였으며, 이를 2017년 7월 시점으로 보정하였다. 이 중 이상치 제거를 통해 교육연구 시설 29건, 업무 시설 19건, 기타 시설 10건이 최종적으로 통계분석에 사용되었다. Table 2는 통계분석에 사용된 건축물에너지효율 인증 등급 별 공사비 자료의 수를 나타낸다.

Table 2. Number of samples of each level

교육연구 시설

Table 3은 교육연구 시설의 각 등급별 통계 개요에 대해 보여준다. 1+ 등급의 평균 단위면적당 공사비는 1,375,818원이며, 1++ 등급은 1,443,723원이다. 1++ 등급의 경우 1+ 등급과 비교할 때 평균적으로 단위면적당 공사비 차액이 67,905원으로, 약 5% 차이가 발생하였다.

Table 3. Descriptive statistics of construction cost of education and research facilities

교육연구 시설의 건축물에너지효율 등급 별 단위면적 당 공사비의 차이에 대한 Mann- Whitney 검정 결과는 Table 4와 같다. 분석 결과, 건축물에너지효율 등급에 따른 단위면적당 실제 공사비는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다(p > 0.05). 이는 단순 등급 별 평균 차이로는 등급을 상향할 경우 추가적인 공사비가 발생하나, 통계적으로는 등급별 공사비에 차이가 유의하지 않음을 의미한다.

Table 4. Summary statistics of cost differences

Mann-Whitney test (No significant difference, p>0.05)

업무 시설

Table 5는 업무 시설의 각 등급별 통계 개요에 대해 보여준다. 1+ 등급의 평균 단위면적당 공사비는 1,332,617원이며, 1++ 등급은 1,827,967원이다. 1++ 등급의 경우 1+ 등급과 비교할 때 단위면적당 공사비가 495,350원이 추가로 소요된다. 이를 비율로 나타내면 1+ 등급과 비교할 때, 평균적으로 1++ 등급은 약 37%의 추가 공사비가 소요된다.

Table 5. Descriptive statistics of construction cost of office buildings

업무시설의 건축물에너지효율 등급 별 단위면적 당 공사비의 차이에 대한 Mann-Whitney 검정 결과는 Table 6과 같다. 분석 결과, 건축물에너지효율 등급에 따른 단위면적당 실제 공사비는 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p < 0.05). 이는 업무 시설의 경우 1+에서 1++등급으로 향상 시키기기 위해서는 추가 공사비가 소요됨을 나타낸다.

Table 6. Summary statistics of cost differences

Mann-Whitney test (Significant difference, p<0.05)

기타 시설

Table 7은 기타 용도 건물의 각 등급별 통계 개요에 대해 보여준다. 1+ 등급의 평균 단위면적당 공사비는 1,361,359원이며, 1++ 등급은 1,301,384원이다. 1++ 등급의 경우 1+ 등급과 비교할 때 단위면적당 공사비가 59,975원 차이로, 약 4%가 감소하는 것으로 나타났다.

Table 7. Descriptive statistics of construction cost of other buildings

기타 시설의 건축물에너지효율 등급 별 단위면적 당 공사비의 차이에 대한 Mann-Whitney 검정 결과는 Table 8과 같다. 분석 결과, 건축물에너지효율 등급에 따른 단위면적당 실제 공사비는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다(p > 0.05). 이는 기타 건물의 경우 통계적으로 등급별 공사비에 차이가 유의하지 않음을 의미한다. 기타 건물의 경우 용도가 다양하기 때문에 유의미한 차이가 나지 않은 것으로 분석된다.

Table 8. Summary statistics of cost differences

Mann-Whitney test (No significant difference, p>0.05)

결 론

본 연구에서는 비주거 건물을 주용도에 따라 구분하고, 건물의 공사비 분석을 통해 건축물에너지효율 인증 등급에 따른 공사비의 차이를 제시하였다. 이를 위해 문헌 연구를 통해 통계적 분석을 하였으며, 공사비 분석 결과를 제시하였다. 연구의 주요 결과는 다음과 같다.

(1)교육연구 시설은 1+ 등급의 평균 단위면적당 공사비와 비교할 때, 1++ 등급은 67,905원의 추가 공사비가 소요되는 것으로 분석되었다. 이는 전체 공사비의 약 5% 정도이다. 그러나 건축물에너지효율 인증 등급에 따른 평균 단위면적당 공사비의 차이와는 별개로, 각 등급별 단위면적당 공사비는 통계적으로 유의한 차이를 보이지는 않았다.

(2)업무 시설은 1+ 등급의 평균 단위면적당 공사비와 비교할 때, 1++ 등급은 495,350원의 추가 공사비가 소요되는 것으로 나타났다. 또한 Mann-Whitney 검정 결과, 통계적으로도 1+ 등급과 1++ 등급 간의 단위면적당 공사비에 유의한 차이가 있는 것으로 분석되었다. 이를 통해 1++ 등급이 1+ 등급과 비교할 때 약 37%의 추가 공사비가 소요되는 것으로 볼 수 있다.

(3)기타 시설은 1+ 등급의 평균 단위면적당 공사비와 비교할 때, 1++ 등급이 59,975원의 공사비가 감소하는 것으로 분석되었다. 이는 전체 공사비의 약 4% 정도이다. 다만, 등급별 단위면적당 공사비는 통계적으로 유의한 차이를 보이지는 않았다.

본 연구의 결과는 건축물에너지효율 인증 등급에 따른 실제 공사비 차이에 대한 분석 방법을 수립하고 기준을 일부 제시함에 그 의의가 있다. 실제 공사비를 수집하여 주용도별로 분석한 결과, 교육연구 시설과 기타 시설의 경우 1+ 등급과 1++ 등급 간의 단위면적당 공사비에 유의한 차이가 없었다. 다만, 업무 시설의 경우에는 등급에 따른 단위면적당 공사비에 유의미한 차이를 보였다. 본 연구의 결과는 건축주가 신축하는 건물에 대한 공사비를 예측하는데 도움이 될 뿐만 아니라, 건축물에너지효율 인증 등급에 따른 경제적 파급효과 산정이나 건물 생애 주기에 따른 건축물에너지효율 인증의 효과 분석에 활용될 수 있을 것이다. 향후 연구에는 추가적인 공사비 자료의 수집을 통해 건축물에너지효율 인증 등급에 따른 주용도별, 공종별 공사비에 대한 분석을 수행할 계획이다.