건물 에너지 전환 성과와 구조적 영향 수준을 통합한 평가체계 제안 연구 = A Study Proposing an Evaluation System Integrating Building Energy Transition Outcomes and Levels of Structural Impact

국문 초록 (Abstract)

건물 부문은 국가 에너지 소비와 온실가스 배출에서 큰 비중을 차지하는 분야로, 탄소중립 정책 이행 과정에서 지역 및 건물 용도별 에너지 소비 구조 차이를 고려한 관리 중요성이 확대되고 있다. 그러나 건물 부문의 에너지 사용은 건물 용도, 연면적 규모, 설비 효율, 이용 행태, 기후 조건 등 다양한 요인이 복합적으로 작용하기 때문에 단순한 총 에너지 사용량（Energy Use, EUS）이나 에너지사용원단위（Energy Use Intensity, EUI）만으로는 변화의 양상과 구조적 의미를 충분히 설명하기 어렵다. EUS는 전체 에너지 소비 규모를 설명하는 데에는 유효하지만 효율 수준을 직접적으로 설명하기 어렵고, EUI는 단위면적 당 효율 수준을 나타낼 수 있으나 전체 에너지 변화에 대한 구조적 영향 수준을 충분히 반영하지 못한다. 또한 LMDI（Logarithmic Mean Divisia Index）는 활동효과, 구조효과, 집약도효과를 통해 에너지 변화 원인을 분해하여 설명하는 데에는 유효하지만, 분석 대상 간의 상대적인 에너지 전환 수준을 비교하거나 정책적 관리 우선순위를 식별하는 데에는 한계를 가진다.
최근 국제 에너지 정책 체계에서는 단순한 에너지 사용량 증감 수준을 넘어, 에너지 사용량의 변화가 효율 개선에 의한 변화인지 또는 활동 규모 변화에 의한 변화인지를 구분하여 해석하는 접근이 강조되고 있다. 이에 따라 건물 부문에서도 에너지 변화 특성을 상대적으로 비교하고, 정책적 우선 검토 대상을 식별할 수 있는 통합적 평가 접근의 필요성이 증가하고 있다. 이러한 에너지 변화 특성을 종합적으로 평가하기 위해서는 서로 다른 특성을 가지는 지표들을 통합적으로 해석할 수 있는 평가체계가 필요하다. OECD의 복합지표 구축 가이드라인에서도 서로 다른 단위와 분산을 가지는 지표들을 표준화하고 통합함으로써 비교 가능한 평가체계를 구축할 필요성을 제시하고 있다.
이에 본 연구는 총 에너지 사용량 변화와 에너지사용원단위 변화 특성의 조합에 따라 건물 에너지 전환 성과 수준이 달라질 수 있으며, 동일한 변화율을 보이더라도 기준 연도 에너지 사용 규모에 따라 전체 건물 에너지 변화에 대한 영향 수준이 달라질 수 있다는 점에 착안하여 서로 다른 단위와 분산을 가지는 EUS와 EUI를 통합한 전환 성과 지표（TPI）와 구조적 영향 지표（CS）를 결합한 통합 평가체계인 TPI-CS를 제안하였다.
TPI（Transition Performance Index）는 총 에너지 사용량 변화율과 에너지사용원단위 변화율을 표준화하여 통합한 지표로, 에너지 전환의 질적 성과 수준을 상대적으로 평가하기 위해 구성되었다. 특히 총량 감소와 효율 개선이 동시에 나타나는 경우 높은 값을 갖도록 구성함으로써 단순 증감이 아닌 에너지 전환 성과 수준을 평가할 수 있도록 하였다. 또한 CS（Contribution Share）는 기준 연도 에너지 사용 규모와 총 에너지 사용량 변화율을 함께 반영하여 전체 건물 에너지 변화에서 각 분석 대상이 차지하는 구조적 영향 수준을 정량화한 지표이다. 이를 통해 유사한 에너지 변화 특성이 나타나는 경우에도, 기준 연도 에너지 사용 규모가 큰 지역 및 건물 용도가 전체 건물 에너지 변화에서 상대적으로 더 큰 구조적 영향 수준을 나타내도록 구성하였다.
본 연구에서는 녹색건축포털 그린투게더의 국가 건물 에너지 통계자료를 활용하여 기준 연도 2018년과 평가 연도 2024년을 대상으로 전국 17개 광역자치단체와 30개 건물 용도를 비교 분석하였다. 분석 결과, 서울특별시（R1）는 유형 A（TPI 6.6 ~ 10.0, 음（-）의 CS）에 해당하는 대표 사례로 나타났으며, 세종특별자치시（R8）는 유형 D（TPI 0 ~ 3.3, 양（+）의 CS）에 해당하는 지역으로 확인되었다. 또한 경기도（R9）는 유형 C（TPI 3.3 ~ 6.6, 양（+）의 CS）에 속하면서도 가장 높은 CS를 나타내 전체 건물 에너지 총량 변화 구조에서 가장 큰 영향 수준을 보이는 지역으로 분석되었다.
건물 용도별 분석에서는 공동주택（U2）이 유형 B에 속하면서 가장 높은 CS를 나타내 전체 건물 에너지 총량 변화 구조에 가장 큰 영향을 미치는 용도로 확인되었다. 반면 단독주택（U1）은 유형 A（TPI 6.6 ~ 10.0, 음（-）의 CS）에 속하는 대표 사례로 나타나 전체 건물 에너지 총량 감소 방향에 영향을 미치는 특성을 보였다.
특히 TPI-CS 평가 결과, 기존 EUS·EUI 기반 분석 및 LMDI 분해분석만으로는 확인하기 어려운 상대적 차이를 식별할 수 있는 것으로 나타났다. 동일한 에너지 변화를 보이는 지역 및 건물 용도라 하더라도 기준 연도 에너지 사용 규모와 변화 구조의 차이에 따라 전체 건물 에너지 변화에 미치는 영향 수준은 다르게 나타났다. 실제로 경기도와 충청남도, 단독주택과 종교시설 사례에서는 기존 분석 결과상 유사한 특성이 나타났으나, TPI-CS 평가에서는 구조적 영향 수준의 차이가 명확하게 식별되었다. 또한 동일한 유형에 속하는 경우에도 CS 수준에 따라 전체 건물 에너지 변화 구조 내 상대적 영향 수준은 다르게 나타나는 것으로 확인되었다.
이러한 결과는 건물 부문 에너지 변화가 단순한 총량 변화 또는 효율 변화만으로 설명되기 어려우며, 건물 에너지 전환 성과 수준과 구조적 영향 수준을 함께 고려한 통합적 해석이 필요함을 보여준다. 또한 분석 대상 간 상대 비교를 통해 전환 성과 수준과 구조적 영향 수준을 동시에 평가함으로써 지역 및 건물 용도별 특성을 보다 체계적으로 해석할 수 있음을 확인하였다.
본 연구의 학술적 의의는 기존 총량 중심 접근과 효율 중심 접근을 통합하여 상대적 전환 성과를 정량화하고, 동시에 전체 변화에 대한 구조적 영향 수준을 별도의 축으로 제시함으로써 건물 에너지 변화의 상대 비교 체계를 제안하였다는 점에 있다. 또한 OECD 복합지표 구축 가이드라인을 반영하여 에너지 변화 특성을 통합적으로 비교·해석할 수 있는 평가체계를 제시하였다는 점에서 방법론적 의의를 가진다. 정책적으로는 지역 및 건물 용도별 전환 성과 수준과 구조적 영향 수준을 함께 고려함으로써 상대적 관리 우선순위를 보다 체계적으로 검토할 수 있는 기반을 제시하였다.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 국문요약 ⅳ
• Abstract ⅷ
• 제Ⅰ장 서론 1
• 1.1 연구 배경 및 목적 1
• 1.2 연구 목적과 범위 5
• 1.3 연구 질문과 가설 7
• 1.4 연구 차별성 및 기대효과 8
• 1.5 연구 흐름도 9
• 제Ⅱ장 이론적 고찰 11
• 2.1 건물 에너지 평가 지표 （EUS, EUI） 12
• 2.2 에너지 변화 분석 방법 （LMDI 분해 분석） 14
• 2.3 선행연구 고찰 15
• 2.4 기존 연구의 한계 및 시사점 19
• 2.5 소결 20
• 제Ⅲ장 연구 설계 및 분석 체계 21
• 3.1 분석 자료 및 대상 설정 21
• 3.2 EUS, EUI 및 LMDI 분석 방법 22
• 3.3 TPI-CS 평가 체계 구성 27
• 3.4 소결 39
• 제Ⅳ장 지역 및 건물 용도별 건물 에너지 변화 분석 40
• 4.1 EUS, EUI 기반 건물 에너지 변화 분석 40
• 4.2 LMDI 기반 건물 에너지 변화 분석 55
• 4.3 TPI-CS 평가체계 기반 건물 에너지 변화 분석 62
• 4.4 기존 지표 및 방법과 TPI-CS 평가체계 결과 해석 비교 79
• 4.5 소결 89
• 제Ⅴ장 TPI-CS 평가체계 기반 건물 에너지 변화 특성의 통합 해석 91
• 5.1 유형 구분 및 해석 기준 설정 91
• 5.2 지역별 건물 에너지 변화 특성의 통합 해석 93
• 5.3 용도별 건물 에너지 변화 특성의 통합 해석 97
• 5.4 소결 101
• 제Ⅵ장 결론 103
• 참고문헌 105