건물 용도별 에너지 사용 특성에 관한 시계열 분석 : 2018년 기준연도 대비 2024년까지의 용도별 분석 = A Time-series Analysis on the Characteristics of Energy Consumption by Building Type - Building Type Analysis from the 2018 Base Year to 2024 -

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 2050 탄소중립 목표 이행을 위한 건물부문 에너지 사용 구조의 기초 현황을 정리하고자, 2018년을 기준연도로 2024년까지 7개년 동안 대한민국 건물의 용도별 에너지 사용 특성을 시계열적으로 분석하였다. 분석을 위해 한국부동산원이 구축한 국가건물에너지통합DB 「그린투게더(Green Together)」를 활용하여 전국 시·군·구 단위의 건물 에너지 사용 데이터를 수집하였으며, 「건축법 시행령」을 근거로 총 30종 건물 용도를 대상으로 연면적, 에너지사용량(toe), 에너지 원단위(Energy Use Intensity, kgoe/㎡), 증감률을 산정하였다. 에너지원은 전력, 도시가스, 지역난방을 중심으로 분석을 수행하였다.
분석 방법으로는 기술통계 분석, 시계열 변화 분석, 2018년 대비 증감률을 기준으로 한 에너지 사용량과 에너지 원단위의 유형 분류(Type 1~4), 에너지원별 구성비 분석, 그리고 전국 시·군·구 단위를 대상으로 한 Box-and-Whisker Plot 기반 분포 분석과 4개 기후지역(중부1, 중부2, 남부, 제주) 비교 분석을 적용하였다.
분석 결과, 2018~2024년 기간 동안 국내 건물부문의 최종에너지 소비 구조에서는 전력 사용 비중이 점진적으로 증가하는 경향이 지속적으로 관측되었으며, 도시가스는 완만한 감소 추이를 보였고, 지역난방은 연도별로 증감을 반복하는 양상을 나타냈다. 용도별 에너지 사용량은 단독주택, 공동주택, 제1종·제2종 근린생활시설, 업무시설이 전 기간에 걸쳐 가장 큰 비중을 차지하는 주요 용도군으로 나타났으며, 일부 숙박시설, 위락시설, 판매시설 등은 특정 연도에서 감소 이후 정체 또는 증가하는 등 용도별로 상이한 시계열 변동 특성이 확인되었다.
2018년 대비 2024년의 에너지 사용량 증감률과 에너지 원단위 증감률을 동시에 고려한 유형 분류 결과, 다수의 일반 건물 용도는 에너지 원단위는 감소하고 사용량은 증가하는 유형(Type 3)에 분포하는 특성을 보였으며, 일부 사회기반·특수 목적 건물 용도에서는 에너지 사용량과 에너지 원단위가 동시에 증가하는 유형(Type 4)으로 분류되는 사례도 확인되었다.
에너지 원단위 분포 특성 분석에서는 자원순환관련시설, 방송통신시설, 발전시설, 위험물저장및처리시설, 야영장시설 등이 다른 용도에 비해 상대적으로 높은 중앙값과 넓은 분포 폭을 가지는 특성이 관측되었으며, 주거용 건물과 일부 일반 업무·상업용 건물은 비교적 좁은 분포와 안정적인 중앙값 범위를 유지하는 양상을 보였다. 기후지역별 비교 분석 결과, 중부2지역은 다수 용도에서 높은 에너지 원단위 분포와 넓은 사분위범위(IQR)를 나타낸 반면, 제주지역은 상대적으로 낮은 분포 수준과 좁은 분포 폭이 유지되는 특성이 확인되었다.
또한 제1종·제2종 근린생활시설과 업무시설을 대상으로 「건축물의 에너지 원단위 목표관리 고시」의 기준값과 실제 에너지 원단위 분포를 비교한 결과, 다수의 시·군·구에서 실측 분포의 중앙값과 상위 사분위 구간이 기준값을 상회하는 사례가 관측되었다.
본 연구는 국가 단위 건물 에너지 통계를 기반으로 용도별·기후지역별 에너지 사용량과 에너지 원단위의 7개년 시계열 변화와 분포 특성을 동일한 분석 체계로 정리하여 제시하였다는 점에서 의의를 가지며, 향후 건물부문 에너지 이용 현황 분석 및 관련 후속 연구를 위한 기초자료로 활용될 수 있다.

목차 (Table of Contents)

• 국문요약 ⅸ
• Abstract ⅺ
• 제1장 서론 1
• 1.1 연구의 배경 및 목적 1
• 1.2 연구의 방법 및 범위 3
• 1.2.1 연구의 범위 3
• 1.2.2 연구의 방법 5
• 1.3 연구의 구성 7
• 제2장 이론적 배경 및 선행연구 고찰 9
• 2.1 건물 부문 에너지 소비 현황 및 동향 9
• 2.2 국내외 건물에너지 관련 정책 및 제도 10
• 2.2.1 국내 10
• 2.2.2 국외 18
• 2.3 선행 연구 고찰 24
• 2.3.1 건물 용도별 에너지 소비 패턴 분석 연구 24
• 2.3.2 에너지 원단위 결정요인 분석 연구 25
• 2.3.3 시계열 분석 및 COVID-19 영향 관련 연구 26
• 2.3.4 선행 연구의 종합적 한계 및 본 연구의 차별성 27
• 제3장 연구 방법 및 데이터 구성 29
• 3.1 개요 29
• 3.1.1 연구 기간 29
• 3.1.2 데이터 수집 29
• 3.2 데이터 전처리 과정 30
• 3.3 분석 지표 설정 31
• 3.3.1 연면적(㎡) 31
• 3.3.2 에너지 사용량(toe) 32
• 3.3.3 에너지 원단위(Energy Use Intensity, EUI) 33
• 3.3.4 에너지 사용량 및 원단위 증감률 35
• 3.4 분석 방법론 36
• 3.4.1 기술통계 분석 36
• 3.4.2 시계열 패턴 분석 37
• 3.4.3 용도별·지역별 비교 분석 38
• 3.4.4 분포분석 39
• 제4장 건물용도별 에너지 주요지표 추세분석 42
• 4.1 건물에너지 사용의 현황 분석 42
• 4.1.1 물리적 공급 분석 42
• 4.1.2 에너지 사용량과 원단위 분석 43
• 4.1.3 에너지원별 추이 분석 44
• 4.2 건물 에너지 사용량의 시계열적 변화 46
• 4.2.1 용도별 에너지 소비 규모 및 점유율 현황 46
• 4.2.2 용도별 사용량 증감 추이 및 패턴 분석 49
• 4.2.3 건물 용도별 에너지 사용량 증감률 분석 50
• 4.3 건물 에너지 원단위의 시계열적 변화 52
• 4.3.1 용도별 에너지 원단위 순위 및 분포 현황 54
• 4.3.2 용도별 에너지 원단위 증감 추이 분석 55
• 4.3.3 건물 용도별 에너지 원단위 증감률 분석 56
• 4.4 증감률 기반 건물 용도별 에너지 사용 패턴 58
• 4.4.1 국가 전체 에너지 소비 흐름의 변화 58
• 4.4.2 2024년 기준 용도별 유형 분류 및 특성 58
• 4.5 건물용도별 에너지원 사용 특성 및 구성비 분석 64
• 4.5.1 에너지원별 주요 소비 용도 특성 64
• 4.5.2 건물용도별 에너지원 구성비 분석 66
• 4.6 건물 에너지 소비 추세의 정책적 함의 72
• 제5장 건물용도별 에너지 원단위 분포의 시계열 변화 분석 73
• 5.1 분석의 개요 및 방법론 73
• 5.1.1 기술통계 및 상자수염그림 분석의 필요성 73
• 5.1.2 분석 대상 용도 선정 및 기준 74
• 5.2 건물 용도별 에너지 원단위 분포의 시계열 특성 분석 76
• 5.2.1 단독주택(R01)의 시계열 분포 변화 76
• 5.2.2 공동주택(R02)의 시계열 분포 변화 79
• 5.2.3 제1종근린생활시설(N01)의 시계열 분포 변화 82
• 5.2.4 제2종근린생활시설(N02)의 시계열 분포 변화 85
• 5.2.5 업무시설(N12)의 시계열 분포 변화 89
• 5.2.6 위험물저장및처리시설(N17)의 시계열 분포 변화 93
• 5.2.7 방송통신시설(N21)의 시계열 분포 변화 96
• 5.2.8 발전시설(N22)의 시계열 분포 변화 99
• 5.2.9 자원순환관련시설(N26)의 시계열 분포 변화 102
• 5.2.10 야영장시설(N27)의 시계열 분포 변화 105
• 5.2.11 용도별 에너지 원단위 분포 특성 종합 비교 108
• 5.3 건물 용도별 에너지 원단위 분포의 기후지역별 특성 분석 112
• 5.3.1 단독주택(R01)의 기후지역별 분포 특성 112
• 5.3.2 공동주택(R02)의 기후지역별 분포 특성 114
• 5.3.3 제1종근린생활시설(N01)의 기후지역별 분포 특성 116
• 5.3.4 제2종근린생활시설(N02)의 기후지역별 분포 특성 118
• 5.3.5 업무시설(N12)의 기후지역별 분포 특성 120
• 5.3.6 위험물저장및처리시설(N17)의 기후지역별 분포 특성 122
• 5.3.7 방송통신시설(N21)의 기후지역별 분포 특성 124
• 5.3.8 발전시설(N22)의 기후지역별 분포 특성 126
• 5.3.9 자원순환관련시설(N26)의 기후지역별 분포 특성 129
• 5.3.10 야영장시설(N27)의 기후지역별 분포 특성 131
• 제6장 결론 133
• 참고문헌 137