서 론

우리나라는 Post-2020 신 기후 체제에 대응하고, 지구 평균기온 상승폭을 산업화 이전 대비 2°C 이내로 억제하기 위하여 유엔기후변화협약 당사국총회에서 감축목표를 2030년 온실가스 배출전망치 대비 37%를 감축하는 것으로 발표하였다. 온실가스 감축 목표를 달성하기 위해서는 각 부문별 에너지 사용량 및 온실가스 발생량에 대한 기준을 정립하고 일관된 지표를 이용하여 감축방안 정립이 필요하다.

국내 온실가스 배출량 저감을 위한 기초 데이터 구축은 가장 높은 비중을 차지하는 산업부문이 중심이 되어왔으며, 이는 에너지 사용량 비중 및 데이터 구축의 편의성 등에 기인하는 것으로 판단된다. 산업부문의 에너지 사용량이 국내 전체 에너지 사용량의 압도적인 부분을 차지하고 있으며, 단적인 예로 최신 에너지총조사보고서(Energy Consumption Survey, 이하 “총조사, ECS”)인 2013년을 기준으로 산업부문 중 1차철강 제조업의 에너지 사용량은 26,121 천TOE인 반면 건물부문 중 가정부문의 전체 에너지 사용량이 22,110 천TOE로 나타나 제조업 중 1개 산업의 사용량이 전국의 4백만 동 이상의 주거용 건물에서 사용되는 양보다 크다. 또한 1차철강 제조업과 같은 대형 장치산업의 경우 에너지 사용처가 집중되어 있어 에너지 사용량 평가와 관리가 건물부문에 비하여 매우 용이하다.

그러나 현재 건물부문은 산업부문 다음으로 온실가스가 많이 발생하는 부문일 뿐 아니라 일반적으로 선진국에 접어들수록 산업부문의 에너지 사용량 및 온실가스 배출량 비중은 감소하는 반면 건물부문의 비중은 증가한다. 가정 및 공공상업 부문으로 집계되고 있는 건물부문의 에너지사용량을 국내 통계를 살펴보면 에너지 총조사를 기준으로 2007년 산업부문, 수송부문, 가정 및 공공상업 부문의 에너지 사용량 비율은 각각 전체의 57.3%, 23.2%, 19.5%로 가정 및 공공상업부문의 경우 수송부문보다 적은 비중을 나타냈으나 2013년 총조사 기준에서는 각 부문의 비율이 59.4%, 20.1%, 20.5%로 나타나 가정 및 공공상업부문의 에너지 사용량 비중이 수송부문을 넘어섰다. 또한 2013년 사용량은 2004년에 비하여 22.5% 증가하여 각각 20.7%, 1.2% 증가한 산업부문과 수송부문에 비하여 가장 크게 나타났다.

이에 따라 온실가스 감축목표 달성을 위해서는 건물부문에 대한 기초 데이터 구축이 필수적인 상황이며, 이를 위해서는 다른 부문과 동일한 지표를 이용하여 구축된 데이터를 통한 국가 온실가스 로드맵 설계가 필요하다. 기존 연구에서는 사례 중심의 에너지 원단위 연구가 많이 진행되어 왔으나 정영선 등은 에너지통계연보(Yearbook of Energy Statistics, 이하 “통계연보, YES”) 분석을 통하여 가정부문과 상업부문의 원단위를 산출하여 가정부문의 단위면적당 에너지 사용량이 154.4 KWk/m² 임을 확인하였고, 최세영 등은 부산지역을 중심으로 에너지 원단위를 산출하였으나 통계연보 내용을 건물 부문에서 사용하기 위한 보정 및 건물의 건축 시기 등에 따른 추가 분석이 필요하다. 이에 본 연구에서는 건물부문 중 가정 부문을 대상으로 건물의 유형 및 건축 시기에 따른 원단위를 산출하여 국가 온실가스 로드맵 구축을 위한 기초적인 통계로 활용될 수 있도록 하였다.

에너지 및 면적 통계를 이용한 에너지 원단위 산출

분석 대상 통계

국가 온실가스 로드맵 구축시 에너지 사용량은 통계연보를 기준으로 작성되고 있으므로 이를 기준으로 사용해야하지만 통계연보에서는 부문별 상세 분류를 제공하고 있지 않고 있다. 이에 정부에서는 국내 전 수요부문에 대하여 에너지 소비 실태를 파악하고 국가 에너지 정책 수립에 반영하기 위하여 에너지법 제19조제5항 등에 따라 3년마다 총조사를 실시하고 있으며, 2014년 사업에서 2013년의 사용량을 분석하였다. 총조사는 한국표준산업분류를 기준으로 표본조사 형태로 시행되고 있어 값이 통계연보와 일치하지 않으나 정부주도의 통계자료이므로 에너지 사용 구조 등에 대해서 충분히 활용할 수 있다고 판단되어 필요에 따라 총조사의 에너지 사용량 비를 적용하였다. 이에 본 연구에서는 최신 총조사를 활용하기 위하여 2013년 통계연보와 건축물 면적을 기준으로 분석하였다. 통계가 상충하는 경우에는 신뢰도가 높은 통계를 우선하였으며, 통계가 부족한 경우에는 사용할 수 있는 가장 합리적인 데이터를 적용하였다.

가정 부문 에너지 통계 보정

국가 온실가스 로드맵 구축시 에너지 사용량은 통계연보를 기준으로 작성되고 있으므로 본 연구에서도 분석의 결과는 통계연보와 일치하도록 하였다. 그러나 통계연보에서는 상업부문과 공공부문의 석탄 사용량을 가정부문에 합산하여 발표하고 있으며, 가정부문에서 사용되지 않는 휘발유, 용제, 기타석유제품 등이 포함되어 있으므로 보정이 필요하다.

통계연보에서 가정부문에 포함되어있는 가정, 상업, 공공부문의 총량은 872,000 TOE이며, 이를 상업 및 공공부문으로 분배하기 위한 기준은 총조사를 사용하였다. 총조사에서 석탄의 사용량은 가정부문과 공공상업부문이 각각 436,860 TOE와 183,975 TOE로 사용량 비율은 각각 70.4%와 29.6%로 이를 이용하여 총조사의 석탄 사용량을 각각 613,591 TOE와 258,409 TOE로 분류할 수 있다. 또한 휘발유 12,000 TOE, 용제 4,000 TOE, 기타 석유 제품 8,000 TOE의 경우 총조사 공공상업부문에서도 사용되지 않으므로 제외하였다. 통계연보의 가정부문 사용량과 보정 후 사용량은 Table 1에 나타내었다.

Table 1. Energy Statistics of Housing Sector by YES       Unit : 1,000 TOE

가정부문 건물 형태별 에너지 통계

가정부문의 온실가스 저감 로드맵을 구축하고 저감 계획을 현실화하기 위해서는 건물 유형별 통계 구축이 필요하다. 통계연보에서는 가정부문 전체의 에너지 사용량을 에너지 원별로 구분하고 있으나 건물 유형별 에너지를 구분하고 있지 않으므로 총조사의 통계를 활용하였다. 총조사에서는 가정부문의 건물 유형을 단독주택, 아파트, 연립주택, 다세대주택, 상가주택의 5가지로 구분하여 통계를 제시하고 있으나, 온실가스 저감을 위한 국가 정책적으로는 크게 단독주택, 공동주택, 저층형 공동주택의 3가지 모델로 구분하고 있으므로 총조사의 아파트와 상가주택을 공동주택으로, 연립주택과 다세대 주택을 저층형 공동주택으로 구분하였다. 여기서 상가주택은 오피스텔 등 상업용 시설에 내의 주거용 공간으로, 건물의 형태가 가장 유사한 공동주택 모델에 편입하였다.

통계의 신뢰도에서 통계연보의 에너지원별 총량이 가장 우선되므로 총조사를 이용하여 통계연보를 분류할 때에는 에너지원별 총량을 총조사의 건물 형태별 비율로 분류하여 Table 2에 정리하였다.

Table 2. Energy Consumption by Building Model       Unit : 1,000 TOE

면적 통계를 이용한 건물 유형별 에너지 원단위 산출

가정부문 건물 유형별 에너지 사용량 원단위를 산출하기 위하여 건물 유형별 면적을 세움터(Electronic Architectural administration Information System, EAIS) 통계를 이용하여 산출하였다. 세움터에서는 기본적으로 건물의 종류별 동수와 연면적을 제공한다. 본 연구에서는 세움터의 주거용 건물 분류 중 단독주택, 다중주택, 다가구주택, 공관은 단독주택 모델로, 아파트와 기숙사는 공동주택 모델로, 연립주택, 다세대주택은 저층형 공동주택 모델로 분류하였다. 여기에 앞서 산출한 에너지 사용량을 활용, 모델별 원단위를 산출하여 Table 3에 정리하였다.

Table 3. Gross Area and Energy Use Intensity by Constructed Year

건축 시기별 에너지 원단위 산출

총조사를 이용한 건축 시기별 에너지 원단위 산출

건물부문에서의 온실가스 저감 로드맵 작성시에는 감축 잠재량의 평가가 필요하며, 이를 위해서는 건물의 에너지 현황 및 특성 파악이 선결되어야 한다. 같은 유형의 건물에서 에너지 특성은 건축 시기 즉, 연식에 따른 법규 기준 강화와 건물 노후화에 따른 에너지 성능 변화로 분류할 수 있다. 총조사의 가정부문에서는 건축시기별 에너지 사용량을 Table 4와 같이, 세움터에서는 건물의 노후도에 대한 통계를 Table 5와 같이 제공하고 있으므로 이를 이용하면 Table 6과 같이 건축시기별 에너지 원단위를 산출할 수 있다. 그러나 총조사와 세움터 모두 건물의 유형 분류를 하고 있지 않으며, 산출된 결과 역시 편차가 너무 커 활용하기 어려울 것으로 판단된다.

Table 4. Energy Consumption by Construction Year (ECS)       Unit : TOE

Table 5. Gross Area by Constructed Year(EAIS)       Unit : 1,000 m2

Table 6. Energy Use Intensity by ECS and EAIS        Unit : KWh/m2·y

건물 유형별 건축 시기별 연면적 산출

주거부문의 경우 아파트 등 공동주택의 면적 비중이 계속해서 증가하고 있으므로 Table 5의 연도별 비율을 단독주택, 공동주택, 저층형 공동주택에 일괄적으로 적용하기 어렵다. 이에 따라 5년 주기로 진행되는 주택 총조사에서 조사하는 건축년도별 세대수 현황이 가장 활용 가능한 주거부문의 건축시기별 통계데이터로 판단되어 이를 이용하여 건축연도별 분류를 진행하였다. 주택총조사에서는 Table 7와 같이 건물 유형을 단독주택, 아파트, 연립주택, 다세대주택, 비거주용으로 나누어 연도별로 세대수를 제공한다. 또한 해당 통계에서는 세대의 수를 연면적 범위로 나누어 제공하므로 각 범위의 중앙값을 대푯값으로 가정하여 연면적을 산출하였다. 연면적 범위를 대푯값을 통하여 산출하였으므로 Table 5의 세움터 전체 연면적 통계외 일치할 수는 없으나 이를 활용하여 Figure 1과 같이 산출된 연도별 유형비율을 사용하여 Table 8과 같이 연면적을 산출하였다.

Figure 1. Variation of Proportion for Building Types by Construction Year

Table 7. Estimated Gross Area according to Housing Census

Table 8. Gross Area Compensated with Housing Census        Unit : 1,000 m2

에너지 실사용량을 통한 건축연도별 에너지 사용량 변화 산출

세움터에서 제공하는 에너지 실사용 데이터를 이용하여 준공년도 1970년~2013년의 범위에 해당하는 건축물 일부를 추출하고, 전기와 가스 에너지원단위를 도출하고, 위 두 변수 간 선형회귀 분석을 실시하였으며, 선형회귀 분석 결과 전반적으로 건물연식과 전기 및 가스 사용량간 유의미한 상관관계가 있는 것으로 나타났다.

Figure 2와 Figure 3에 나타난바와 같이 가스 사용량의 경우 회기식의 기울기는 음수로 신식 건축물일수록 가스 사용량이 감소하는 것으로 나타났으며, 전기 사용량의 경우 기울기가 양수로 나타나 신식 건물일수록 에너지 사용량이 증가하는 패턴이 나타났다. Table 9에 정리한 바와 같이 양쪽 모두 R² 값은 낮으나 p-value는 0.05이하로 나타나 회기식의 설명력은 낮으나 유의한 것으로 판단된다.

Figure 2. Variation of Electricity Energy Use Intensity by Construction Year

Figure 3. Variation of Electricity Energy Use Intensity by Construction Year

실측 에너지 소비량 샘플을 이용한 건축시기별 에너지 원단위 산출

분석하려는 건물 유형의 전체 에너지 사용량은 에너지 원단위와 연면적의 곱과 같다. 따라서 앞서 분석한 Table 2의 건물 유형별 에너지 사용량과 Table 6의 연식별 연면적, Table 9의 건물 연식별 에너지원단위 변화량을 식 (1)에 대입하여 통하여 유일한 미지수인 를 산출할 수 있으며, 가 산출되면 Table 9의 변화량을 통하여 에너지 원단위 산출이 가능하다. Table 9를 통하여 얻은 에너지원은 전력과 도시가스에 한정되고 있으므로 에너지원의 특성을 고려하여 다른 에너지원이 사용되기 어려운 전력의 경우 Table 9의 전력 사용량 변화를 사용하였으며, 연탄, 석유류, 도시가스 등은 Table 9의 도시가스 사용량 변화를 사용하였다. Table 10을 통하여 식(1)을 이용한 건물 유형별, 건축시기별 에너지 원단위를 정리하였다.

여기서, 

E : 해당 유형의 전체 에너지 사용량

 : 분석 범위 중 첫째년도의 에너지 원단위

C : 연도별 에너지원단위 변화량

 : 해당년도의 연면적

Table 9. Gross Area by Constructed Year(EAIS)

Table 10. Energy Use Intensity by Real Energy Data       Unit : KWh/m2 · y

결론 및 향후 과제

본 연구에서는 건물부문 중 가정부문의 국가 온실가스 로드맵 작성 시 필요한 기초 통계자료를 정리하였으며, 본 연구의 결론은 다음과 같다.

(1)에너지총조사보고서를 이용하여 국가 온실가스 로드맵의 기본 자료가 되는 에너지통계연보를 보정하여 가정부문에서 사용되지 않는 것으로 판단되는 에너지사용량을 제외하였으며, 정리된 자료를 다시 단독주택, 공동주택, 저층형 공동주택으로 분류하여 산출되는 에너지 원단위의 활용성을 높였다.

(2)실제 주택의 에너지 사용량 데이터를 활용하여 건축시기별 에너지 원단위를 산출하였다. 세움터에서 제공하지 않는 건물 유형별, 건축시기별 연면적을 주택총조사 보고서를 참고하여 제안하였다. 이 결과는 세움터의 주거부문 건축시기별 연면적 데이터와 일치하지 않으나 현재 주택 현황을 더 반영하고 있는 것으로 판단된다.

(3)기존 국가 단위의 건물 에너지 연구에서 산출되었던 가정부문의 단위면적당 에너지 사용량을 보정하고, 건물 유형 및 건축 시기를 12가지로 분류하여 134.0 ~ 189.2 KWh/m²의 원단위를 산출 하였으며, 이는 향후 건물부문의 에너지 정책 수립 및 온실가스 로드맵 구축시 정책의 우선 순위 결정 및 감축 목표 설정에 기초자료로 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.

(4)본 연구에서는 통계 자료의 부재로 에너지 사용량 원단위의 기준을 건물 연면적으로 진행하였으나, 향후 사용면적, 난방면적 등으로의 변환이 필요하다. 또한 에너지원단위의 구분을 10년단위로 하였으나, 향후 외피 규정 강화, 실내 냉난방 기기 규정 변화에 따라 건축시기 구간의 변화가 필요하다.

본 연구는 현재 활용 가능한 통계 및 자료를 바탕으로 진행하였으며, 향후 국가 데이터 전산화 등을 통한 데이터 확보를 통해 추가적인 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.