1. 서 론
2. 분석대상 및 관련 법규
2.1 분석대상 및 등급 현황
2.2 공동주택 외피 단열성능 기준
2.3 건축물 에너지효율등급 인증기준 및 평가방법
3. 인증등급분석
3.1 지역난방 공동주택
3.2 개별난방 공동주택
4. 설비효율
4.1 ECO2 설비설계
4.2 지역난방 적용 공동주택의 설비효율 분석
4.3 개별난방 적용 공동주택의 설비효율 분석
5. 난방방식별 인증등급 결정 요인
6. 결 론
1. 서 론
건물부문에서의 에너지 절감은 국가 탄소 중립 전략의 핵심으로, 국내에서는 2001년 건축물 에너지효율등급 인증제도가 제정된 이후, 2024년 12월까지 28,030건의 예비인증과 11,904건의 본 인증이 발급되었다. 이 중 공동주택은 예비인증 10,670건, 본 인증 4,480건으로 전체의 43%를 차지하고 있어, 제도 적용의 주요 대상이다. 2025년 1월 1일 이후 기존 ‘건축물 에너지효율등급 인증’과 ‘제로에너지건축물 인증’이 ‘제로에너지건축물 인증’으로 통합되었으나, ECO2 프로그램을 사용하여 연간 단위면적당 1차 에너지소요량을 기준으로 등급을 산정하는 방법은 동일한 것으로 파악되었다.
공동주택의 설계는 ‘건축물의 에너지절약설계기준’과 ‘에너지절약형 친환경주택의 건설기준’에 따라 지역 및 시기별 설계기준 등이 규격화되어 있음에도 불구하고, 건축물 에너지효율등급 예비인증 취득 현황을 살펴보면 1등급이 36.2%로 가장 높고, 1+등급(28.6%)과 2등급(23.5%) 순으로, 1+++등급부터 3등급 이하까지 다양한 등급이 산정되는 것으로 나타났다. 동일한 설계기준 하에서 이처럼 등급산정 결과에 편차가 발생하는 원인은 아직 명확히 규명되지 않았으며, 이는 제도의 신뢰성과 실효성 측면에서 중요한 문제로 지적될 수 있다. 공동주택의 건축물 에너지효율등급과 관련된 선행 연구를 살펴보면, Park (2013)1)은 공동주택 12개 단지를 대상으로 2013년 5월 개정된 건축물 에너지효율등급 인증기준 적용 전후의 등급 변화를 비교하였다. 그 결과, 외피 성능에 따른 등급 변화는 미미하지만, 설비 시스템 계획이 등급산정에 미치는 영향이 큰 것으로 나타났다. Jang et al. (2015)2)은 8개 단지를 대상으로 실제 난방에너지 사용량과 인증 시 산정된 소요량을 비교하였으며, 단열성능과 건물의 방위가 양자 간 차이에 영향을 미치는 주요 요인임을 제시하였다. Lee et al. (2021)3)은 ECO2 프로그램을 활용하여 개별난방 공동주택을 대상으로 세대 유형, 방위, 세대 위치, 단열 및 열원설비 기준, 층수, 조명 밀도 등의 변수에 따른 에너지 성능 변화를 분석하였다. Kim and Seo (2022)4)은 에너지효율등급 판정 기준값의 합리성, 소요량 산정의 복잡성, 건물 용도의 단순화 등 제도적 한계를 지적하고, 표준 가구 대비 대상 건물의 에너지소비량을 정량적으로 평가할 수 있는 지표를 제안하였다. 아울러 Kim et al. (2013)5), Jun and Park (2016)6), Cho et al. (2016)7)은 ECO2 프로그램을 활용하여 주동 형태, 단열성능 등 설계 요소의 변화가 에너지소요량 절감에 미치는 영향을 분석하였다.
기존 연구들은 주로 단일 또는 소수의 공동주택 단지를 대상으로 외피 성능, 단열, 방위, 설비계획 등 개별 설계 요소가 에너지소요량에 미치는 영향을 분석하거나, 에너지 성능 예측값과 실제 소비량의 차이를 비교하는 데 초점을 맞추었다. 또한, 일부 연구는 에너지효율등급의 제도적 한계와 기술적 한계에 대한 비판을 제시하며, 개선 방안을 제안하기도 하였다. 이러한 연구들은 각기 다른 목적과 분석 범위를 기반으로 유의미한 결론을 제시하였지만, 대부분 특정 변수 중심의 사례분석에 국한되어 있어, 동일한 설계기준이 적용된 공동주택 간 인증등급 편차의 구조적 원인을 실증적으로 규명하는 데는 상대적으로 한계가 있다고 볼 수 있다.
따라서 본 연구에서는 서울 및 경기지역의 88개 공동주택 단지를 대상으로 건축물 에너지효율등급 인증 평가서를 활용하여 등급산정 결과의 편차를 초래하는 주요 요인을 통계적으로 도출하고자 한다. 이를 통해 본 연구 결과는 공동주택의 에너지효율 설계 시 고려해야 할 실질적인 영향 요인을 제시하고, 향후 에너지효율등급 제도의 합리적인 개선을 위한 정량적 근거 자료를 제공하는 데 기여하고자 한다.
2. 분석대상 및 관련 법규
2.1 분석대상 및 등급 현황
초기 수집사례를 분석한 결과, 인증등급 분포와 태양광 설비 특성 등에서 난방방식별 뚜렷한 차이가 나타났다. 이에 따라 본 연구는 분석대상 공동주택을 난방방식별로 구분하여 제시하고, 이후 해당 구분에 따른 차이를 중심으로 분석을 수행하였다. Table 1은 분석대상 공동주택의 지역 및 개별난방방식에 따른 등급별 단지분포와 태양광발전시스템 설치현황을 나타낸 것이다. 2019년 7월부터 2021년 12월까지 예비인증을 취득한 274개 공동주택 단지 중, 동일한 단열 설계기준(중부 2 지역)을 적용받고 유사한 기후 조건을 가진 서울 및 경기지역 공동주택 88개 단지를 분석대상으로 선정하였다. 이들 공동주택은 2018년 9월 개정된 ‘건축물의 에너지절약설계기준’과 2019년 7월 개정된 ‘에너지절약형 친환경주택의 건설기준’이 동시에 적용되었다. 가장 높은 1++등급을 받은 단지는 8개로 9%를 차지하였으며, 1+등급과 1등급이 각각 61%와 30%로 나타났다. 1++등급은 모두 지역난방 공동주택에 한정되었으며, 1+등급에서는 지역난방 48개 단지와 개별난방 6개 단지, 1등급은 지역난방 10개 단지와 개별난방 16개 단지로 난방방식에 따른 등급 차이를 드러내고 있다. 한편, 신재생에너지 시스템으로는 분석대상 공동주택의 88%에 태양광발전시스템이 적용되었으며, 1++등급을 받은 지역난방 공동주택 단지의 설치용량은 0.0067 kW/m2로 최고 용량을 갖는 것으로 나타났다. 반면, 나머지 단지는 설치용량이 0.002 kW/m2 내외로 전체적으로 극히 낮은 수준을 보였다.
Table 1
Apartment complexes according to the grade
2.2 공동주택 외피 단열성능 기준
본 연구의 대상이 되는 공동주택은 ‘건축물의 에너지절약설계기준’ 및 ‘에너지절약형 친환경주택의 건설기준’에 따라 설계되었으며, 해당 기준은 적용 지역 및 시기에 따라 규격화된 외피 단열기준을 제시하고 있다. 이는 분석대상 공동주택 단지들이 공통된 단열 설계기준 하에 계획되었음을 의미한다. 따라서 현행 단열 수준을 명확히 제시하는 것은 본 연구의 분석 범위를 설정하고 등급 간의 차이를 비교하는 데 있어 기초 전제 조건으로 활용된다. 이에 따라 Table 2는 ‘건축물의 에너지절약설계기준’에 따른 지역별 부위별 단열성능 수준을 정리한 것이다. 이 기준은 2008년 최초 고시된 이후 현재까지 계속 강화되었으며, 2018년 9월 개정에 따라 기존 중부, 남부, 제주 총 3개 지역에서 중부 1, 중부 2, 남부, 제주 총 4개 지역으로 구분되었다.
Table 2
Regional U-value according to Energy-Saving Design Standards for Buildings
| Region |
External Wall [W/m2K] |
Ground Floor [W/m2K] |
Roof [W/m2K] |
Window and Door [W/m2K] |
| Middle 1 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.9 |
| Middle 2 | 0.17 | 0.17 | 0.15 | 1.0 |
| Southern | 0.22 | 0.22 | 0.18 | 1.2 |
| Jeju | 0.29 | 0.29 | 0.25 | 1.6 |
Table 3은 ‘에너지절약형 친환경주택의 건설기준’에 따른 단열기준을 나타낸 것이다. 이 기준은 2009년 최초 제정된 이후 단열성능은 총 7회 개정되었다. 거실의 외벽, 지붕, 바닥의 단열기준은 모든 지역에서 ‘건축물의 에너지절약설계기준’과 동일하나, 중부 1 지역을 제외하고 창 및 문의 단열성능이 다소 강화되었다.
Table 3
Regional U-value according to the Energy-Saving and Eco Friendly Housing standards
| Region |
External Wall [W/m2K] |
Ground Floor [W/m2K] |
Roof [W/m2K] |
Window and Door [W/m2K] |
| Middle 1 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.9 |
| Middle 2 | 0.17 | 0.17 | 0.15 | 0.9 |
| Southern | 0.22 | 0.22 | 0.18 | 1.0 |
| Jeju | 0.25 | 0.29 | 0.25 | 1.5 |
2.3 건축물 에너지효율등급 인증기준 및 평가방법
Table 4는 공동주택의 건축물 에너지효율등급 인증 취득등급 및 기준을 나타낸 것이다. 이 인증제도는 2001년 제정되었으며, 2008년 ‘공공기관 에너지이용 합리화 추진지침 개정’에 따라 공공기관에서 주도하는 공동주택 건설 사업은 건축물 에너지효율등급 2등급 이상 취득이 의무화되었다. 제정 초기 표준주택 대비 신청주택의 에너지 절감률을 평가하여 5개의 인증등급으로 구분하는 방법에서 연간 단위면적당 1차 에너지소요량을 평가하여 10개의 인증등급으로 구분하는 방식으로 개정되었으며, 에너지소요량을 해석하기 위한 인증평가 프로그램으로 ECO2가 공인되었다.
Table 4
Certification grade of building energy efficiency rating system
| Grade | Energy Use Intensity [kWh/m2a] |
| 1+++ | ~ 60 |
| 1++ | 60 ~ 90 |
| 1+ | 90 ~ 120 |
| 1 | 120 ~ 150 |
| 2 | 150 ~ 190 |
본 연구의 분석이 ECO2 프로그램의 2차 에너지소요량 산출과정 및 등급산정결과에 중점을 두므로, Fig. 1은 건축물 에너지효율등급 인증 평가 프로그램의 단계별 흐름을 이해하기 위해 제시되었다. 단계별 해석결과는 ECO2의 결과보고서를 통해 확인할 수 있다. 1단계에서는 용도별(난방 및 급탕, 조명) 2차 에너지요구량이 해석되며, 2단계에서는 설비효율이 반영된 2차 에너지소요량으로 계산된다. 이 과정에서 환기 에너지가 추가되며 신재생에너지 생산량이 소요량에서 상계된다. 3단계에서는 1차 에너지 환산계수가 적용된 1차 에너지소요량으로 환산되고, 마지막 4단계에서는 등급산정용 1차 에너지소요량이 확정된다. 여기서 공동주택에 대한 용도 프로필 및 기상데이터, 1차 에너지 환산계수, 용도별 보정계수 등은 ‘건축물 에너지효율등급 인증제도 운영규정’ 제 7조(인증평가 세부기준)에서 규정하고 있다. 1차 에너지 환산계수는 Table 5와 같다.
3. 인증등급분석
3.1 지역난방 공동주택
Fig. 2는 지역난방 공동주택의 인증등급에 따른 단계별 에너지요구량 및 소요량을 비교한 것이다. 1++등급의 평균 2차 에너지요구량은 81.7 kWh/m2a로 태양광발전시스템의 발전량이 상계되고 환기 및 설비효율이 적용될 때 2차 에너지소요량은 105.1 kWh/m2a로 28.6% 확대되었다. 1+등급의 경우 평균 요구량은 83.4 kWh/m2a로 1++등급과 유사한 수준이나 소요량은 114.1 kWh/m2a로 요구량 대비 36.9% 증가 되었다. 또한, 1등급의 요구량은 95.4 kWh/m2로 1+등급에 비해 14.4% 상승한 상태에서 2차 에너지소요량은 131.6 kWh/m2a로 요구량 대비 37.9%의 증가율을 보였다. 모든 등급에서 Table 5의 에너지원별 환산계수가 적용된 1차 에너지소요량은 2차 에너지소요량에 비해 감소하였으나, 등급이 낮아질수록 그 감소 폭이 둔화되었다. 한편, 등급산정용 1차 에너지소요량은 1차 에너지소요량과 동일하게 나타났다.
등급 간 2차 에너지소요량 평균의 통계적 차이를 검토하기 위해, Welch의 분산분석(Welch’s ANOVA)을 적용하였다. 일반적으로 세 집단 이상의 평균 차이 검증을 위해 분산분석(ANOVA)이 활용되나, 데이터의 등분산성(Homogeneity of Variance) 가정을 충족하지 못할 경우, 분석 결과의 신뢰도가 저하될 수 있다, 따라서 본 연구는 데이터의 정규성 위반 가능성과 이분산성 문제를 고려하여 등분산성 가정에 덜 민감한 Welch’s ANOVA를 적용하였다. 분석 결과, 등급 간 평균 차이에 대해 통계적으로 유의한 차이가 확인되었으며(F = 25.22, p < 0.05), 어느 집단 간에 구체적인 차이가 발생하는지를 확인하기 위해 사후분석(Post-hoc test)을 추가로 진행하였다. 이때, Welch’s ANOVA의 적용 근거와 일관성을 유지하며 등분산 가정이 위반되었을 때 가장 적합하다고 알려진 Games-Howell 사후분석을 선택하였다. 사후분석결과. 모든 등급 쌍(1++ 등급 vs 1+등급, 1++등급 vs 1등급, 1+등급 vs 1등급) 간의 2차 에너지소요량 차이가 p < 0.05 수준에서 유의하게 나타났다. 이는 에너지효율등급 간의 성능 수준에 통계적으로 유의한 구분이 존재함을 시사하며, 이러한 결과는 ECO2 프로그램 2단계 평가 과정에서 설비효율의 차이와 태양광 발전에 따른 상계효과가 실제 2차 에너지소요량의 차이로 반영되었음을 의미한다.
3.2 개별난방 공동주택
Fig. 3은 개별난방 공동주택의 인증등급에 따른 단계별 에너지요구량 및 에너지소요량을 비교한 것이다. 1+등급의 평균 2차 에너지요구량은 80.2 kWh/m2로, 같은 등급의 지역난방 (83.4 kWh/m2)에 비해 오히려 1.8% 낮게 나타났다. 반면, 2차 에너지소요량은 126.8 kWh/m2로 58% 크게 상승했으며, 이는 상대적으로 낮은 개별난방 시스템의 설비효율이 반영된 결과로 해석된다. 다음 단계의 에너지원별 환산계수가 적용된 1차 에너지소요량은 155.3 kWh/m2로, 이 역시 22.5% 추가 증가하였다. 1등급의 경우, 평균 에너지요구량은 82.9 kWh/m2로 1+등급과 거의 유사하였으나, 2차 및 1차 에너지소요량은 각각 152.7 kWh/m2와 180.0 kWh/m2로, 84.1% 및 117.1% 증가하였다. 한편, 각 등급에서 등급산정용 1차 에너지소요량은 지역난방과 매우 상이한 양상을 보였다. 모든 분석대상 개별난방 공동주택의 난방 및 급탕 1차 에너지소요량에는 Table 6의 임의의 보정계수가 적용되어 등급산정용 1차 에너지소요량이 감소 된 것으로 확인되었다. 이때 보정계수는 열에너지 (난방 및 급탕)에 한정되며, 전기에너지 (조명 및 환기)는 제외되었다. 이러한 구조에도 불구하고 개별난방은 동일한 에너지요구량을 가진 지역난방보다 낮은 등급 판정을 받았으며, 이는 전반적으로 낮은 설비효율에 기인한 2차 에너지소요량 증가가 등급 평가 결과에 실질적인 영향을 미쳤음을 시사한다. 또한, 등급 간 2차 에너지소요량 평균에 대한 Welch’s t-test 결과, t = -7.63, p < 0.05로 통계적으로 매우 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. 본 분석은 두 등급 간의 비교로 구성되었기 때문에 Welch’s ANOVA가 아닌 Welch’s t-test가 적용되었으며, 비교군이 2개에 불과하여 별도의 사후분석은 필요하지 않다. 이러한 난방방식별 등급 간 2차 에너지소요량의 뚜렷한 통계적 차이는 설비효율의 구체적인 영향에 기인한 것으로 추정되며, 다음 4장에서는 난방방식에 따른 각 용도별 설비설계의 차이가 등급 결정에 미치는 영향을 심층 분석하였다.
4. 설비효율
4.1 ECO2 설비설계
Table 7은 ECO2 프로그램의 설비설계에 관련한 총 26개의 입력 항목을 정리한 것이다. 지역난방의 경우 10개 항목이 사용자가 선택(Selected) 또는 입력(Entry) 가능하였으며, 나머지는 고정(Fixed)이거나 비활성 상태 (Deactivated)를 유지하고 있다. 급탕 축열 탱크 및 급탕분배가 없는 개별난방의 경우에는 ‘축열 탱크방식(Thermal storage tank configuration)’과 ‘시스템방식(System configuration)’ 항목에서 ‘없음(None)’을 선택해야 하며, 그 결과 급탕 순환 펌프와 관련한 항목이 입력에서 제외되고 선택 또는 입력 가능한 항목은 8개로 한정된다.
Table 7
equipment design input variables of the ECO2 program
4.2 지역난방 적용 공동주택의 설비효율 분석
Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6, Fig. 7은 지역난방 공동주택의 각 용도 (난방, 급탕, 조명, 환기)별 인증등급에 따른 2차 에너지요구량 및 2차 에너지소요량을 비교한 것이다.
난방의 경우, 1++등급과 1+등급에서는 요구량이 유사하게 나타났으나, 1등급에서는 상대적으로 높은 요구량이 관찰되었다. 요구량 대비 2차 에너지소요량의 평균 증가율은 1++등급에서 33.5%, 1+등급에서 39.4%, 1등급에서 36.8%로 나타났다. 분석 결과, 난방 에너지소요량의 절대값은 등급이 낮을수록 증가하는 경향을 보였으며, 소비량 증가율만 고려할 경우 1+등급이 가장 높게 나타났다. 이는 등급이 낮다고 해서 항상 설비효율이 저하된다고 단정하기 어렵다는 점을 시사하며, 등급별 난방 소요량의 차이는 2차 에너지요구량과 설비효율의 복합적 영향으로 해석하는 것이 타당하다. Table 8은 Welch’s ANOVA 및 Games-Howell 사후분석을 통해 등급 간 유의미한 통계적 차이가 발생하는 항목 및 결과를 요약하여 제시한 것이다. Welch’s ANOVA를 실시한 결과, F = 9.63, p = 0.0002로 난방에너지소요량 등급 간 평균 차이는 통계적으로 유의한 것으로 나타났다. 이어 수행한 Games-Howell 사후분석에서는 1등급이 1+등급 및 1++등급에 비해 유의미하게 높은 에너지소요량을 보였으며 (p < 0.05), 1+등급과 1++등급 간의 차이는 통계적으로 유의하게 나타나지 않았다(p = 0.0897).
Table 8
Statistical Analysis Summary of site energy consumption for district heating
급탕의 경우, 2차 에너지요구량은 모든 등급에서 동일한 값이 설정되었으며, 이는 급탕 부하가 생활습관에 따라 비교적 고정되어 있다는 전제를 반영한 것이다. 등급별 소요량의 증가율은 1++등급에서 평균 45.1%, 1+등급에서 37.7%, 1등급에서 39.7%로 다소 불규칙한 분포를 보였고, 소요량의 절대값은 47.6~50.0 kWh/m2 범위 내에서 근접하게 나타나 설비효율의 실질적 차이는 크지 않은 것으로 판단된다. Welch’s ANOVA 결과, 급탕 소요량의 등급 간 차이는 F = 0.80, p = 0.452로 나타났으며, 유의수준 0.05에서 통계적으로 유의한 차이가 없는 것으로 확인되었다. 이에 따라 사후분석은 수행하지 않았다.
조명의 경우, 2차 에너지요구량에 100% 효율이 적용된 상태에서 태양광 발전시스템의 발전량이 상계되어 2차 에너지소요량이 산정되었다. 평균 소요량 증가율은 가장 많은 태양광 설치용량을 갖는 1++등급에서 –67.2%로 가장 낮았으며, 1+등급은 –13.5%, 1등급은 –5%로, 등급이 낮아질수록 상계효과가 감소하는 경향을 보였다. Welch’s ANOVA 결과, F = 52.47, p < 0.001로 조명 에너지소요량의 평균 차이에 통계적으로 매우 유의한 차이가 확인되었으며, 이어 수행한 Games-Howell 사후분석에서도 모든 등급 쌍 간의 차이가 유의수준 0.05에서 통계적으로 유의미하게 나타났다. 특히 등급이 낮을수록 소요량이 증가하는 경향이 뚜렷하게 관찰되었으며, 이는 에너지효율등급이 높을수록 태양광 발전에 따른 실질적 소요량 절감 효과가 통계적으로도 뒷받침되고 있음을 의미한다.
ECO2 프로그램 2단계에서 추가되는 2차 환기 에너지소요량의 경우, 1++등급에서 가장 낮고, 1+등급 및 1등급으로 갈수록 소요량이 증가하는 경향을 보였다. Welch’s ANOVA 결과, 환기 소요량의 등급 간 평균 차이는 F = 12.79, p = 0.00002로 나타났으며, 통계적으로 매우 유의한 것으로 확인되었다. Games-Howell 사후분석에 따르면, 1등급과 1++등급, 1+등급과 1++등급 간의 차이는 유의수준 0.05에서 통계적으로 유의하게 나타났으나, 1등급과 1+등급 간의 차이는 통계적으로 유의하지 않는 것으로 분석되었다( p = 0.243). 다만, 환기 항목의 절대 소요량은 전체 2차 에너지소요량 중 차지하는 비중이 작고, 조명 항목에 비해서도 낮은 수준이므로, 등급 간 통계적 차이가 있더라도 환기가 전체 에너지 소비 구조에 미치는 영향은 제한적일 수 있다.
Fig. 8은 지역난방 공동주택의 인증등급에 따라 용도별 평균 2차 에너지소요량의 구성비를 비교한 것이다. 등급이 높아질수록 난방 및 급탕과 같은 열에너지 비중이 증가하며, 해당 항목에는 지역난방의 1차 에너지 환산계수인 0.728이 적용된다. 반면, 조명 및 환기와 같은 전기에너지 항목의 비중은 등급이 낮을수록 증가하며, 이들은 높은 환산계수인 2.75가 적용된다. 이러한 구성의 차이는 등급이 높아질수록 낮은 계수를 적용받는 열에너지 비중이 커지므로, 결과적으로 전체 1차 에너지소요량의 감소로 이어지는 구조를 형성한다.
결론적으로, 지역난방 공동주택의 경우 난방·급탕·환기 항목에서의 등급 간 소요량 차이는 제한적이었던 반면, 조명 항목에서의 태양광 발전 상계효과가 뚜렷하게 작용하여, 1++등급이 1+등급보다 더 우수한 에너지인증 등급을 획득하는 데 결정적인 역할을 한 것으로 분석된다.
4.3 개별난방 적용 공동주택의 설비효율 분석
Fig. 9, Fig. 10, Fig. 11, Fig. 12는 개별난방 공동주택에서 용도별(난방, 급탕, 조명, 환기) 인증등급에 따른 2차 에너지요구량과 소요량을 비교한 것이고, Table 9는 개별난방 공동주택의 등급 간 유의미한 통계적 차이가 발생하는 항목을 확인하기 위해 Welch’s t-test 결과를 나타낸 것이다.
Table 9
Statistical Analysis Summary of site energy consumption for individual heating
난방의 경우, 2차 에너지요구량은 1+등급이 41.9 kWh/m2, 1등급이 42.9 kWh/m2로, 동일 등급의 지역난방(1++, 1+)과 유사한 수준을 보였다. 그러나 소요량은 각각 92.6%, 143.9% 증가하여, 등급이 낮을수록 에너지 소요가 급격히 증가하였다. 이는 개별난방 시스템에 적용된 순환 펌프의 전력 소비가 주요 원인으로 추정된다. Welch’s t-test 결과, t = –6.67, p < 0.05로 나타나 등급 간 2차 난방에너지소요량에 통계적으로 매우 유의한 차이가 있는 것으로 확인되었다. 이는 실제 난방설비의 효율 차이가 에너지소요량에 반영되고 있으며, 인증등급 평가 결과에도 실질적인 영향을 미치고 있음을 의미한다.
한편, 동일한 열원을 갖고 있으나 순환 펌프가 적용되지 않는 급탕은 상이한 양상이 나타났다. 2차 에너지요구량은 1+등급과 1등급에서 동일하게 30.7 kWh/m2로 설정되었으며, 소요량은 각각 18.8%와 18.5%가 증가 된 36.5 kWh/m2와 36.4 kWh/m2로 지역난방보다 낮은 수준을 보였다. Welch’s t-test 결과, t = 0.12, p = 0.911로 나타나 등급 간 2차 급탕 에너지소요량 평균 차이는 통계적으로 유의하지 않은 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 급탕설비 성능이 등급과 무관하게 일정 수준으로 유지되고 있으며, 난방에서의 소요량 증가는 보일러 효율 저하보다는 순환 펌프의 전력 소비에 기인했을 가능성을 뒷받침한다.
조명의 경우, 2차 에너지요구량은 지역난방과 유사한 수준에서 산정되었고, 소요량은 태양광발전시스템의 설치유무 및 용량에 따라 다소 차이를 보였다. 소요량 변화율은 1+등급에서 –14.3%, 1등급에서는 –16.7%로 태양광 발전에 따른 일부 상계효과가 반영되었으나 등급 간 뚜렷한 차이는 없었다. Welch’s t-test 결과, t = –1.50, p = 0.158로 나타나 통계적으로 유의한 차이가 없는 것으로 확인되었다.
환기의 경우, 1+등급에서 평균 3.09 kWh/m2, 1등급에서 평균 3.89 kWh/m2로 나타났다. Welch’s t-test 결과, t = –2.61, p = 0.017로 등급 간 차이는 통계적으로 유의한 수준으로 분석되었다. 다만, 환기 부분은 총 2차 에너지소요량에서 차지하는 비중이 크지 않아, 등급 간 차이가 총 소요량에 미치는 영향은 제한적일 것으로 판단된다. Fig. 13은 개별난방 공동주택의 인증등급에 따른 용도별 평균 2차 에너지소요량을 비교한 것이다. 분석 결과, 1+와 1등급 모두 난방 및 급탕으로 구성된 열에너지 비중이 전체 2차 에너지소요량의 93% 이상을 차지하고 있으며, 이 항목에는 개별난방에 적용되는 1차 에너지 환산계수인 1.1이 적용된다. 이는 동일한 2차 에너지요구량을 기준으로 할 때, 지역난방 (환산계수 0.78)에 비해 1차 에너지소요량이 구조적으로 더 크게 산정되는 요인으로 작용한다. 요약하면, 개별난방 공동주택에서는 난방설비 효율 및 순환 펌프 소비 전력이 인증등급 결정에 직접적으로 반영된 것으로 나타났으며, 이는 지역난방과는 뚜렷하게 다른 등급 결정 구조를 보여준다.
5. 난방방식별 인증등급 결정 요인
앞서 수행된 난방방식별 인증등급 간 에너지소요량 및 설비효율 분석을 바탕으로 건축물 에너지효율등급 결정 요인의 구조적 차이를 실증적으로 분석하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
첫째, 지역난방 공동주택에서는 난방·급탕·환기 항목의 등급 간 2차 에너지소요량 차이가 상대적으로 작았고, 조명 항목에서의 태양광 발전 상계효과가 1++등급 달성에 결정적인 역할을 하였다.
둘째, 반면 개별난방 공동주택에서는 난방 항목의 2차 에너지소요량이 뚜렷하게 증가하였으며, 이는 순환 펌프 전력 소비 및 낮은 설비효율에 기인한 것으로 분석되었다.
셋째, 급탕 항목은 난방과 동일한 열원을 사용하였음에도 불구하고, 개별난방 시스템에서는 순환 펌프가 적용되지 않아 2차 에너지소요량 차이가 미미하였고, 통계적으로도 유의한 차이가 나타나지 않았다. 이러한 결과는 난방 항목의 소요량 증가가 보일러 성능 자체보다 순환 펌프의 추가 전력 소비에 기인한 것임을 실증적으로 입증하는 근거로 작용한다.
넷째, 조명 항목의 경우 태양광 설치용량에 따른 일부 상계효과가 있었으나, 개별난방 공동주택에서는 설치용량 자체가 제한적이어서 등급 간 실질적인 차이는 나타나지 않았다.
다섯째, 1차 에너지 환산계수는 난방방식에 따라 달리 적용되어, 개별난방은 동일한 2차 에너지소요량에서도 구조적으로 높은 1차 에너지소요량이 산정되었다.
여섯째, 개별난방 공동주택에서는 열에너지 항목에 임의의 보정계수가 적용되어 등급산정용 1차 에너지소요량이 일부 감소하였으나, 낮은 난방 설비효율로 인해 등급 향상 효과는 제한적이었다.
결국, 난방방식별 에너지소요량 산정 방식과 설비효율 반영 구조, 1차 에너지 환산계수 및 보정계수가 복합적으로 작용함으로써, 동일한 건물 조건에서도 서로 다른 등급 결과를 유도하는 평가 구조상의 차이가 명확히 드러난다.
6. 결 론
본 연구는 동일한 단열기준과 비슷한 기후 조건이 적용된 서울 및 경기지역의 공동주택 88개 단지를 대상으로, 건축물 에너지효율등급 예비인증서를 활용하여 지역난방과 개별난방 간 에너지 등급 결정 요인의 구조적 차이를 실증적으로 분석하였다. 분석 결과, 등급 편차는 난방방식의 성능 차이보다 인증 산정 과정에서 적용되는 환산계수, 보정계수, 태양광 상계 구조, 설비 입력 변수 등 평가체계의 구조적 차이에 의해 도출됨을 확인하였다. 이는 동일 기준 하에서 설계된 공동주택임에도 난방방식별로 상이한 등급 결과가 나타나는 원인이 인증평가 구조에 내재되어 있음을 시사한다.
특히 지역난방의 경우 열에너지 환산계수 및 조명 항목의 태양광 상계가 결합 되어 등급 향상에 상대적으로 유리한 조건이 형성된 반면, 개별난방은 순환전력 소비 및 임의의 보정계수 적용에도 불구하고 동일한 요구량 대비 구조적 한계가 존재하였다. 따라서 지역난방 공동주택은 신재생에너지 기여도 확대, 개별난방 공동주택의 경우 설비효율 개선 및 순환전력 소비 절감이 등급 상향에 실질적인 대응 전략이 될 수 있다.
본 연구는 다수의 실제 인증 사례를 통계적으로 분석하여, 동일 기준 아래 설계된 공동주택 간 인증등급 편차의 주요 원인을 규명하였다는 점에서 학술적 의의가 있으며, 이러한 분석 결과는 난방방식에 따른 등급 결정 구조의 정량적 비교 기반을 제공함으로써, 향후 에너지효율등급 제도 개선 및 평가 기준 정비를 위한 실증자료로 활용될 수 있을 것이다. 향후 인증등급 평가의 현실 적합성 제고를 위해 실제 운영 에너지소비 기반의 후속 검증과 다양한 기후 지역으로의 범위 확장을 통해 평가 프로토콜의 개선 방향을 심층적으로 제시할 예정이다.
