건축물 인증제도 통합에 따른 기존 인증취득 건축물의 에너지 민감도 분석

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Since 1990, global greenhouse gas (GHG) emissions have increased at an average annual rate of approximately 3%, exerting a significant impact on the Earth’s climate system. As a result of continued industrialization, the global mean surface temperature increased by about 0.85°C between 1880 and 2012, leading to growing instability in the climate system. In response, the international community has emphasized the necessity of limiting global temperature rise to well below 2°C, and preferably to 1.5°C, compared to pre-industrial levels.
In line with these global efforts, the Republic of Korea declared its goal of achieving carbon neutrality by 2050 in 2020 and strengthened its 2030 Nationally Determined Contribution (NDC) in 2021. Given that the building sector accounts for a substantial share of national GHG emissions, improving building energy performance has become a critical strategy for achieving carbon neutrality. Rapid urbanization and the increasing scale and height of residential buildings have further intensified energy consumption for heating, cooling, and lighting, underscoring the need for effective energy reduction measures in the residential sector.
Against this backdrop, the Zero Energy Building (ZEB) certification system has emerged as a key policy instrument for reducing building-related energy consumption and emissions. The revised ZEB certification system, implemented after 2025, integrates the existing building energy efficiency rating scheme and introduces new evaluation criteria based on primary energy consumption per unit floor area and energy self-sufficiency. A notable change in the revised system is the inclusion of cooling energy in residential building evaluations, reflecting the increasing importance of cooling demand under climate change conditions.
The objective of this study is to analyze changes in energy performance when the revised ZEB certification criteria are applied to apartment buildings that have already obtained building energy efficiency certification. Energy simulations were conducted using the ECO2 building energy analysis program provided by the Korea Energy Agency. A total of 27 apartment housing complexes were selected based on regional climate classifications defined in the Korean energy-saving design standards, and energy performance was compared according to regional conditions and housing scale.
The simulations considered envelope insulation and airtightness, heating, cooling, and ventilation system efficiency, lighting performance, and renewable energy systems. Using the revised ECO2 program, which includes cooling energy evaluation, primary energy consumption per unit area was calculated, and sensitivity analyses were performed to assess the relative impact of passive design measures and active technologies.
The results demonstrate that airtightness improvement and lighting efficiency enhancement exhibit the highest sensitivity in reducing primary energy consumption and improving energy self-sufficiency, while envelope insulation and window performance provide stable but moderate energy savings. In contrast, window SHGC showed a non-linear effect, indicating that excessive reduction may increase energy demand under heating-dominated conditions. These findings highlight the importance of prioritizing energy strategies based on their relative effectiveness under the revised evaluation framework.
This study provides practical insights into efficient and cost-effective design strategies for improving ZEB certification levels and offers fundamental reference data for responding to the revised certification system. Ultimately, the results contribute to the development of optimized building design strategies that support national carbon neutrality goals and sustainable urban development.

국문 초록 (Abstract)

1990년 이후 전 세계적으로 관측된 온실가스 배출량은 연평균 약 3% 증가하였으며, 이는 지구의 기후 시스템에 직접적인 영향을 미치는 주요 원인으로 작용하고 있다. 산업화가 본격적으로 시작된 1880년 이후 약 133년간(1880년~2012년) 지구 평균기온은 약 0.85℃ 상승하였으며, 이로 인한 기후 시스템의 불안정화가 범지구적 차원에서 다양한 형태의 위기를 야기하고 있다. 이에 따라 국제사회는 지구 평균 온도 상승을 산업화 이전 대비 2℃ 이하로 억제하고, 가능하면 1.5℃ 이하로 제한하기 위한 글로벌 대응이 필요하다는 의견에 합의하였다. 대한민국 역시 국제사회의 일원으로서 2020년 10월 “2050 탄소중립(Carbon Neutrality)”을 공식 선언하였고, 이후 2021년 12월에는 “2030 국가 온실가스감축목표(NDC)”를 기존보다 대폭 상향 조정하였다. 이러한 정책적 전환은 산업, 수송, 발전, 건물 등 모든 부문에서 온실가스 감축을 위한 구조적 변화가 불가피함을 의미한다. “국가통계포털(KOSIS)”의 2021년 통계에 따르면 대한민국의 총 온실가스 배출량은 약 6억 7천만 톤으로, 전 세계 배출량 기준 상위 10위권에 해당한다. 특히, 우리나라의 경우 급격한 도시화와 인구 집중으로 인해 건축물의 신축과 재건축이 활발하게 이루어지고 있으며, 동시에 건축물의 대형화와 고층화가 진행되고 있다. 이러한 변화는 냉·난방 및 조명 등 에너지 소비를 증가시켜 건물 부문의 에너지 사용량이 지속적으로 확대되는 원인이 되고 있다.
따라서 신축 건물의 고효율 설계와 함께 기존 건축물의 에너지 성능 개선은 건물 부문 탄소중립 달성을 위한 핵심 과제로 인식되고 있다. 이러한 흐름 속에서 특히 주목할 만한 제도가 제로에너지건축물(ZEB, Zero Energy Building) 인증제도이다. 이는 건축물의 단위면적당 1차 에너지소요량을 최소화하고, 신재생에너지를 활용하여 에너지자립률을 높이는 것을 목표로 한다. 제로에너지건축물은 궁극적으로 건물 운영과정에서 발생하는 에너지 소비를 ‘0’에 가깝게 줄이는 것을 지향하며, 건물 부문 탄소중립의 대표적 실현 수단으로 자리매김하였다.
기존 제도에서는 에너지효율등급 인증 1++ 이상을 획득하고, 에너지자립률 20% 이상, 원격검침 및 빌딩에너지관리시스템(BEMS)을 구축해야 인증을 받을 수 있었다. 그러나 2025년 이후 개정된 제로에너지건축물 인증제도는 기존의 건축물 에너지효율등급 인증과 통합되어, 단위면적당 1차 에너지소요량 또는 에너지자립률이 일정 기준 이상일 경우 인증 등급을 부여하는 방식으로 전환되었다. 특히, 이번 개정에서 가장 큰 변화 중 하나는 공동주택의 냉방설비 항목이 평가에 포함되었다는 점이다. 과거에는 난방에너지가 주요 평가 항목으로 다루어졌으나, 기후변화로 인해 냉방부하가 증가함에 따라서 현실적인 에너지 소비 패턴을 반영하기 위해 냉방 에너지 평가가 필수적으로 포함되었다. 이는 실제 건물 에너지 소비 구조를 정확히 반영하는 제도적 개선으로 평가된다. 본 연구는 기존의 에너지효율등급 인증을 획득한 공동주택을 대상으로, 개정된 제로에너지건축물 인증제도의 적용 시 건물의 에너지 성능 변화 분석을 목적으로 한다. 이를 위해 한국에너지공단에서 제공하는 건물 에너지 해석 프로그램인 ECO2를 활용하여 시뮬레이션을 수행하였다.
연구 대상은 에너지절약설계기준의 지역 구분(중부1, 중부2, 남부)에 따라 총 27개 공동주택 단지를 선정하였으며, 단지별 세대 규모에 따라 에너지 성능 변화를 비교하였다. 시뮬레이션에서는 외피(외벽, 지붕, 창호 등)의 단열 및 기밀성능, 냉·난방 및 환기설비의 효율, 조명 및 전기 설비 효율, 신재생에너지(태양광, 태양열, 지열 등) 설비 설치 현황을 반영하였다.
특히 냉방 에너지 항목이 포함하여 개정된 ECO2 프로그램을 활용하여 단위면적당 1차 에너지소요량을 계산하고, 이를 바탕으로 건물의 에너지 항목별 민감도를 분석하였으며 단열 성능 강화, 고효율 창호 교체 등 패시브(Passive) 설계 요소와 고효율 조명, 신재생에너지 설비 등 액티브(Active) 기술 요소를 적용하여 시나리오별 성능 변화를 비교하였다.
이러한 시뮬레이션 결과를 통해 개정된 평가 방법에서 각 기술 요소가 에너지소요량에 미치는 영향을 분석하고, 제로에너지건축물 인증 등급 상향을 위한 효율적이고 경제적인 설계 방안을 도출하고자 하였다.
제로에너지건축물 인증제도가 개정됨에 따라 현재 설계 성능에 미치는 현실적인 영향을 분석함으로써 향후 제도운영과 건물 설계 단계에서의 대응 전략 수립에 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
결과적으로 본 연구는 건축물의 에너지 효율화 및 탄소 배출 저감을 위한 기술적·정책적 방향을 제시함으로써, 국가 탄소중립 목표 달성과 지속 가능한 도시 환경 조성에 기여할 수 있는 의미 있는 연구로 평가된다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1장 서 론 1
• 1.1 연구 배경 및 목적 1
• 1.2 연구 범위 및 방법 8
• 1.3 선행연구 분석 10
• 제 2장 이론적 고찰 13
• 2.1 국내외 건축물 에너지 관련 법규 및 제도 13
• 2.1.1 건축물의 에너지절약설계기준 13
• 2.1.2 에너지절약형 친환경주택의 건설기준 16
• 2.1.3 녹색건축 인증제도 18
• 2.1.4 건축물 에너지효율등급 인증제도 22
• 2.1.5 제로에너지건출물 인증제도 25
• 2.1.6 제로에너지건축물 인증제도 개정안 29
• 2.1.7 미국-EVERGY STAR 34
• 2.1.8 유럽연합-EPBD 38
• 2.1.9 일본-CASBEE 41
• 2.2 국내 건축물 에너지 성능평가 프로그램 ECO2 44
• 2.2.1 개발 배경 및 목적 44
• 2.2.2 개발 방법 46
• 2.2.3 기능 50
• 2.2.4 입력 방법 및 평가 절차 51
• 2.2.5 ECO2 프로그램 개선안 53
• 제 3장 ECO2 시뮬레이션 55
• 3.1 분석 개요 55
• 3.1.1 대상 건축물 개요 55
• 3.1.2 대상 지역 기후 특성 60
• 3.2 분석 방법 63
• 제 4장 시뮬레이션 결과 분석 70
• 4.1 지역별 에너지 절감 조치에 대한 민감도 분석 70
• 4.1.1 월간 분석 70
• 4.1.2 소결 106
• 4.1.3 연간 분석 107
• 4.1.4 소결 143
• 4.2 규모별 에너지 성능 해석 결과 145
• 4.2.1 지역별 500세대 145
• 4.2.1 지역별 1,000세대 147
• 4.2.3 지역별 1,500세대 149
• 4.2.4 소결 151
• 4.3 난방방식별 에너지 성능 해석 결과 153
• 4.3.1 지역난방 방식 153
• 4.3.2 개별난방 방식 155
• 4.3.3 소결 157
• 제 5장 결 론 158
• 참고문헌 161
• ABSTRACT 164