2015년 12월 개최된 제21차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP21)에서 2020년 이후의 기후변화 대응을 관장할 역사적인 파리협정(Paris Agreement)이 채택되었다. 파리협정에 따른 신기후체제에서 개도국을 포함한 모든 당사국은 스스로 결정한 국가별 자발적 감축공약(INDC)을 달성하기 위한 노력에 동참하여야 한다. 우리나라도 유엔기후변화협약 사무국에 2030년까지 온실가스 배출전망치(BAU) 대비 37 % 감축을 목표로 하는 INDC를 제출하였다. 온실가스를 효과적으로 감축하면서 국가 경제에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 정책수단 중 하나가 가정·상업분야의 제로에너지건축물이다. 우리나라에서 건물부문의 최종에너지 소비와 온실가스 배출량은 전체의 약 25 %를 차지하고 있는데, 향후 선진국 수준인 40 %까지 확대될 것으로 전망되고 있다. 건물은 한번 에너지 성능을 향상시키면 그 효과가 지속적으로 작용되어 온실가스 감축에 매우 효과적이기 때문에 에너지성능 향상과정에서 ...
2015년 12월 개최된 제21차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP21)에서 2020년 이후의 기후변화 대응을 관장할 역사적인 파리협정(Paris Agreement)이 채택되었다. 파리협정에 따른 신기후체제에서 개도국을 포함한 모든 당사국은 스스로 결정한 국가별 자발적 감축공약(INDC)을 달성하기 위한 노력에 동참하여야 한다. 우리나라도 유엔기후변화협약 사무국에 2030년까지 온실가스 배출전망치(BAU) 대비 37 % 감축을 목표로 하는 INDC를 제출하였다. 온실가스를 효과적으로 감축하면서 국가 경제에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 정책수단 중 하나가 가정·상업분야의 제로에너지건축물이다. 우리나라에서 건물부문의 최종에너지 소비와 온실가스 배출량은 전체의 약 25 %를 차지하고 있는데, 향후 선진국 수준인 40 %까지 확대될 것으로 전망되고 있다. 건물은 한번 에너지 성능을 향상시키면 그 효과가 지속적으로 작용되어 온실가스 감축에 매우 효과적이기 때문에 에너지성능 향상과정에서 건축자재, 제어시스템, 신재생에너지 등의 기술개발과 보급을 통해서 관련 산업분야에 연쇄효과도 창출할 수 있다. 우리정부는 2009년 제6차 녹색성장위원회 대통령 보고 자료와 2014년 국토교통부 제로에너지빌딩 조기 활성화 방안 등을 통해서 2017년 패시브설계 의무화, 2025년 신축건물 제로에너지 의무화 로드맵을 발표한 바 있으나, 건축물의 용도별로 로드맵의 의미를 정확히 이해하고 제로에너지를 달성하기 위한 실천적 전략은 여전히 부족한 상황이다. 본 논문에서는 제로에너지건축물에 대한 개념을 정립하고, 우리나라 주택의 70 % 이상을 차지하고 있는 아파트 중, 15층 높이의 판상 계단실형 공동주택을 표준모델로 선정하여, 2025년에 표준모델이 제로에너지 공동주택성능을 달성하기 위한 세부방법론을 실증적 분석을 통해 제시하였다. 제로에너지건축물을 실현하기 위해서는 우선적으로 패시브설계 요소기술을 통해서 건물의 에너지요구량을 최소화하여야한다. 이를 위해서 본 논문에서는 독일 패시브하우스 기준, 우리나라 ‘건축물의 에너지절약 설계기준’ 및 ‘친환경주택의 건설기준 및 성능’ 그리고 기존의 연구결과 등을 토대로 패시브설계 요소기술을 설정하고, 2017년부터 2025년까지를 3단계(I단계:2017∼2019, II단계:2020∼2022, III단계:2023∼2025)로 구분하여 요소기술별 실현 가능한 기준 강화 로드맵을 제안하였다. 본 연구에서 제시한 패시브설계 요소기술과 각각의 기준을 표준공동주택에 적용하여 난방에너지 요구량을 계산한 결과, II단계인 2020년부터는 현행 독일 패시브하우스 난방에너지 요구량(15 kWh/㎡a) 수준으로 설계가 가능하며, III단계인 2023년부터는 2008년 대비 92 %까지 절감된 난방에너지 요구량(9.9kWh/㎡a)을 달성하는 것으로 나타났다. 연도별 에너지요구량을 기준으로 에너지 공급 조합 방식에 따라 넷 제로 최종에너지, 넷 제로 1차에너지, 넷 제로 이산화탄소 배출, 그리고 넷 제로 에너지 비용 등 넷 제로 정의에 해당하는 연간 단위면적당 에너지소요량을 계산하였다. 넷 제로를 달성하기 위해서는 연간 건축물 단위면적당 에너지 소요량에 상응하는 에너지양만큼 신재생에너지를 통해 부지 내에서 생산하여야 한다. 4가지 넷 제로 개념에 따라 달라지는 부지 내 전력 생산량을 근거로 에너지 절감, 에너지 비용, 그리고 이산화탄소 감축 최적화 모형까지 제시하였다. 그 결과 2025년을 기준으로 태양광 전지판을 가장 적게 설치하면서도 넷 제로 4대 에너지를 달성할 수 있는 에너지공급 조합방식은 ‘지열에너지와 외부전력망을 통한 전기와의 공급 조합 방식’이었다. 즉, 표준공동주택의 난방, 냉방, 그리고 급탕에너지는 지열에너지를 이용하여 공급하고 환기, 조명에너지원은 외부전력망에서 공급받은 전기로 제공하는 방식이었다. 이 조합을 통해 연간 표준공동주택 단위면적당 34kWh/(㎡·a)의 태양광 에너지를 생산하는 것만으로 4가지 넷 제로 개념 달성이 가능한 것으로 계산되었다. 화석에너지와의 조합 방식 중에서는 ‘지역난방과 외부전력망 전기와의 공급 방식’이 태양광 전지판을 적게 설치하면서 4가지 넷 제로 개념 달성이 가능하였다. 본 논문이 제안하고 있는 패시브설계 요소기술에 대한 단계적인 강화 로드맵과 4가지 넷 제로 개념 달성을 위한 에너지원 공급 방식에 대한 종합적 분석과정 및 결과는 관련 정책부서는 물론 건축자재와 설계 등 관련 산업분야 종사자들에게 제로에너지건축물에 대한 이해를 높이고, 2025년 신축건축물의 제로에너지 의무화를 조기 달성하는 데 기여할 것이다.
2015년 12월 개최된 제21차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP21)에서 2020년 이후의 기후변화 대응을 관장할 역사적인 파리협정(Paris Agreement)이 채택되었다. 파리협정에 따른 신기후체제에서 개도국을 포함한 모든 당사국은 스스로 결정한 국가별 자발적 감축공약(INDC)을 달성하기 위한 노력에 동참하여야 한다. 우리나라도 유엔기후변화협약 사무국에 2030년까지 온실가스 배출전망치(BAU) 대비 37 % 감축을 목표로 하는 INDC를 제출하였다. 온실가스를 효과적으로 감축하면서 국가 경제에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 정책수단 중 하나가 가정·상업분야의 제로에너지건축물이다. 우리나라에서 건물부문의 최종에너지 소비와 온실가스 배출량은 전체의 약 25 %를 차지하고 있는데, 향후 선진국 수준인 40 %까지 확대될 것으로 전망되고 있다. 건물은 한번 에너지 성능을 향상시키면 그 효과가 지속적으로 작용되어 온실가스 감축에 매우 효과적이기 때문에 에너지성능 향상과정에서 건축자재, 제어시스템, 신재생에너지 등의 기술개발과 보급을 통해서 관련 산업분야에 연쇄효과도 창출할 수 있다. 우리정부는 2009년 제6차 녹색성장위원회 대통령 보고 자료와 2014년 국토교통부 제로에너지빌딩 조기 활성화 방안 등을 통해서 2017년 패시브설계 의무화, 2025년 신축건물 제로에너지 의무화 로드맵을 발표한 바 있으나, 건축물의 용도별로 로드맵의 의미를 정확히 이해하고 제로에너지를 달성하기 위한 실천적 전략은 여전히 부족한 상황이다. 본 논문에서는 제로에너지건축물에 대한 개념을 정립하고, 우리나라 주택의 70 % 이상을 차지하고 있는 아파트 중, 15층 높이의 판상 계단실형 공동주택을 표준모델로 선정하여, 2025년에 표준모델이 제로에너지 공동주택성능을 달성하기 위한 세부방법론을 실증적 분석을 통해 제시하였다. 제로에너지건축물을 실현하기 위해서는 우선적으로 패시브설계 요소기술을 통해서 건물의 에너지요구량을 최소화하여야한다. 이를 위해서 본 논문에서는 독일 패시브하우스 기준, 우리나라 ‘건축물의 에너지절약 설계기준’ 및 ‘친환경주택의 건설기준 및 성능’ 그리고 기존의 연구결과 등을 토대로 패시브설계 요소기술을 설정하고, 2017년부터 2025년까지를 3단계(I단계:2017∼2019, II단계:2020∼2022, III단계:2023∼2025)로 구분하여 요소기술별 실현 가능한 기준 강화 로드맵을 제안하였다. 본 연구에서 제시한 패시브설계 요소기술과 각각의 기준을 표준공동주택에 적용하여 난방에너지 요구량을 계산한 결과, II단계인 2020년부터는 현행 독일 패시브하우스 난방에너지 요구량(15 kWh/㎡a) 수준으로 설계가 가능하며, III단계인 2023년부터는 2008년 대비 92 %까지 절감된 난방에너지 요구량(9.9kWh/㎡a)을 달성하는 것으로 나타났다. 연도별 에너지요구량을 기준으로 에너지 공급 조합 방식에 따라 넷 제로 최종에너지, 넷 제로 1차에너지, 넷 제로 이산화탄소 배출, 그리고 넷 제로 에너지 비용 등 넷 제로 정의에 해당하는 연간 단위면적당 에너지소요량을 계산하였다. 넷 제로를 달성하기 위해서는 연간 건축물 단위면적당 에너지 소요량에 상응하는 에너지양만큼 신재생에너지를 통해 부지 내에서 생산하여야 한다. 4가지 넷 제로 개념에 따라 달라지는 부지 내 전력 생산량을 근거로 에너지 절감, 에너지 비용, 그리고 이산화탄소 감축 최적화 모형까지 제시하였다. 그 결과 2025년을 기준으로 태양광 전지판을 가장 적게 설치하면서도 넷 제로 4대 에너지를 달성할 수 있는 에너지공급 조합방식은 ‘지열에너지와 외부전력망을 통한 전기와의 공급 조합 방식’이었다. 즉, 표준공동주택의 난방, 냉방, 그리고 급탕에너지는 지열에너지를 이용하여 공급하고 환기, 조명에너지원은 외부전력망에서 공급받은 전기로 제공하는 방식이었다. 이 조합을 통해 연간 표준공동주택 단위면적당 34kWh/(㎡·a)의 태양광 에너지를 생산하는 것만으로 4가지 넷 제로 개념 달성이 가능한 것으로 계산되었다. 화석에너지와의 조합 방식 중에서는 ‘지역난방과 외부전력망 전기와의 공급 방식’이 태양광 전지판을 적게 설치하면서 4가지 넷 제로 개념 달성이 가능하였다. 본 논문이 제안하고 있는 패시브설계 요소기술에 대한 단계적인 강화 로드맵과 4가지 넷 제로 개념 달성을 위한 에너지원 공급 방식에 대한 종합적 분석과정 및 결과는 관련 정책부서는 물론 건축자재와 설계 등 관련 산업분야 종사자들에게 제로에너지건축물에 대한 이해를 높이고, 2025년 신축건축물의 제로에너지 의무화를 조기 달성하는 데 기여할 것이다.
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