KIEAE Journal

그린 리모델링은 건물의 에너지 효율을 개선하기 위해 에너지소비량을 감축하거나 친환경 건축기준에 적합하도록 대수선 또는 일부를 증축하는 행위를 말한다. 국내외 그린 리모델링에 적용되는 대표기술에 대한 기존문헌 고찰을 통해 크게 자원저감형기술, 에너지저감형기술, 환경부하저감형기술, 설계확장형기술등이 적용되는 것으로 나타났다. 또한, 실제 그린 리모델링 사례분석 결과 <표 1>과 같이 가장 빈도가 높은 대표기술로써 건축분야, 설비분야, 신재생분야로 구분이 가능하였다. 공동주택 외피의 경우 환경부하저감에 있어서 많은 영향을 차지함에 있음에도 대부분 에너지성능개선에 따른 경제성능에 관한 연구가 대부분 이루어지고 있으며, 실제 그린 리모델링 요소기술은 다양하게 제시되고 있지만 실제 적용가능한 그린리모델링 투입자재에 따른 분류체계 및 데이터베이스 구축에 대한 연구는 미비한 것으로 분석되었다.³⁾

본 연구에서는 그린 리모델링 외피시스템 분석을 위하여 대상건물을 공동주택으로 선정하였다. 공동주택의 경우 외피부하 지배형 건물로 에너지효율을 위해서는 패시브요소인 외벽 및 창호에 대한 성능개선이 무엇보다 중요하다. 공동주택 외벽단열은 크게 내단열과 중단열, 그리고 외단열로 구분할 수 있다. 국내의 경우, 에너지성능기준 강화에 따라 열교를 근원적으로 차단할 수 있는 외단열을 적용한 경우 면적비율에 따라 에너지성능지표(EPI, Energy Performance Index) 계산시 가점을 주는 등 외단열의 적용을 권장하고 있다. 외단열 공법은 <표 2>과 같이 크게 구조체 접합방식에 따라 습식, 건식, 통기식으로 분류된다. 습식공법의 경우 접착제를 이용하여 부착하는 방식이며 건식공법은 트랙이나 스타터 같은 보강철물을 이용하여 시공되는 공법으로, 공동주택과 같은 고층건물에 대한 고려 시 습식공법의 경우 보강재를 추가적으로 고려하여 시공 해야한다. 국내외 단열공법 시방서의 경우 KS 및 LH시방서, 유럽 ETAG 및 DIN의 조건에 따른 규정이 제시되고 있지만 실제 국내 단열공법 시공시 대부분의 공사에서 자재단가 및 시공비에 따른 투입자재 적용 및 시공방식의 기본정보만 제공되고 있는 실정이다.⁴⁾

Division	Classification by insulation adhesive type of the structure
	Wet type	Dry type	Vent type
Concept view
Input material	① Adhesive	① Adhesive	① Adhesive
	② Insulation material	② Track	② Insulation material
	③ Reinforcement mesh	③ Insulation material	③ Finishing material
	④ Finishing material	④ Reinforcement mesh	-
Apply location	Exterior wall	Exterior wall	Stone exterior wall finish
Remark	Adhesive type (fasteners, studs) High-rise section can be constructed through wet type	Track type High-rise section of apartment houses can be construted	Low-rise section of apartment houses

이에 본 연구에서는 그린 리모델링 외피시스템에 적용되는 방식 및 투입자재에 대한 세부적인 분석을 위해 그린 리모델링이 실시된 비확장 및 확장공사를 포함한 16종의 단열마감상세도 및 공사내역서를 분석하여 노후공동주택 사례분석을 실시하였으며, 기존 노후공동주택의 단열성능(외단열,중단열,내단열)에 따른 그린 리모델링시 투입자재에 대한 대안제시가 가능한 대표사례를 다음 <표3>과 같이 분석하였다. 노후공동주택 단열시스템 개선을 위한 대안의 경우 내단열 및 외단열의 리모델링 방식에 따라 대안.1 (기존유지+단열추가), 대안.2 (기존철거+단열신설)으로 적용방식에 따른 투입자재에 대한 분석을 실시하였으며, 창호시스템의 경우도 대안.1 (기존유지+창호추가), 대안.2 (기존철거+창호신설)에 따른 분석을 실시하였다. 이를 통해 기존 노후공동주택 외피시스템에 대 해 기존방식철거를 통한 교체방식, 기존 방식을 유지하고 추가하는 덧댐방식으로 구분하였으며, 이에 따른 그린 리모델링 외피시스템 대표투자자재를 선정하였다.

Old apartment house			Alternative application methods of green remodeling
Internal insulation	No.	Specific material	Alt.1	Add internal insulation	Alt.2	Demolishing existing+New
			No.	Specific material	No.	Specific material
	1	Concrete	1	Concrete	1	Concrete
	2	rockwool	2	rockwool	2	(Demolish)
	3	Gypsum board	3	Gypsum board	3	(Demolish)
	4	Wallpaper	4	XPS-type.2	4	EPS-type.2
	5	-	5	Gypsum board	5	Gypsum board
	6	-	6	Wallpaper	6	Wallpaper
	7	-	7	-	7	-
	8	-	8	-	8	-
Sandwich Insulation	No.	Specific material	Alt.1	Add external insulation	Alt.2	Demolishing existing+New
			No.	Specific material	No.	Specific material
	1	Cement mortar	1	Cement mortar	1	Cement mortar
	2	Cement bricks	2	Cement bricks	2	Cement bricks
	3	Rockwool	3	Rockwool	3	(Demolish)
	4	Cement bricks	4	Cement bricks	4	(Demolish)
	5	Cement bricks	5	Cement bricks	5	(Demolish)
	6	-	6	EPS-type.2	6	EPS-type.2
	7	-	7	Gypsum board	7	Gypsum board
	8	-	8	Cement mortar	8	Wallpaper
Existing old window	No.	Specific material	Alt.1	Add external Windows	Alt.2	Demolishing existing+New
			No.	Specific material	No.	Specific material
	1	Trans-glass	1	Trans-glass	1	(Demolish)
	2	Wood frame	2	Wood frame	2	(Demolish)
	3	-	3	Insulating glass	3	Insulating glass
	4	-	4	Low-e glass	4	Low-e glass
	5	-	5	PVC frame	5	PVC frame

그린 리모델링 적용 사례에 따른 단열마감상세도 분석을 통해 단열시스템에 대한 공법분류를 습식 및 건식으로 구분하여 기존 노후공동주택에 대한 내단열, 중단열에 적용가능한 그린 리모델링 외피시스템 분류체계를 구축하였다. 외피시스템을 크게 외벽부위에 적용 가능한 단열시스템과 창호시스템으로 구분하였으며, 공동주택 그린 리모델링 시 적용방식을 덧댐방식(기존 상태 유지+추가방식)과 교체방식(기존 상태 철거+신설방식)으로 구분하고 그에 따른 건식공법과 습식공법으로 구분하여 대표투입자재를 선정하였으며, 선정된 투입자재조합에 대한 데이터베이스를 구축하였다. 그 중 단열성능에 가장 많은 비중을 차지하는 단열재의 경우 비드법보온판 1종 및 2종, 압출법보온판, 글라스울의 밀도별 16종에 대한 데이터베이스를 성능별로 구축하였다.또한, 단열재 두께의 경우 사용자의 다양한 요구조건을 만족시키기 위해 건설자재회사 및 건축물에너지 절약설계기준을 참고하여 각 단열재별 80mm∼240mm에 대한 데이터베이스를 구축하였다. 창호의 경우 창의두께는 한국물가정보, 조달청 거래정보를 참고하여 국내 건자재회사에 가장 많이 사용되는 18mm, 22mm, 24mm로 구분하였으며, 프레임의 두께는 단창, 복층창, 삼중창을 고려하여 140mm, 280mm, 470mm로 선정하였다. 이를 통해 기타자재 및 선정된 대표투입자재들에 대한 환경영향 데이터베이스를 구축하였다.

본 연구에서는 노후공동주택에 적용 가능한 그린 리모델링 대표기술인 외피시스템에 대한 분류체계를 <그림 1>과 같이 구축하였다. 외피시스템을 크게 외벽부위에 적용 가능한 단열시스템과 창호시스템으로 구분하였으며, 공동주택 그린 리모델링 시 적용방식을 덧댐방식(기존 상태 유지+추가방식)과 교체방식(기존 상태 철거+신설방식)으로 구분하고 그에 따른 건식공법과 습식공법으로 구분하여 대표투입자재를 선정하였으며, 선정된 투입자재조합에 대한 데이터베이스를 구축하였다. 사례분석연구를 통해 외피시스템의 단열성능에 가장 영향이 큰 투입자재로 외벽재와 창호재를 선정하였다. 단열시스템의 경우 단열재와 마감재, 그리고 기타자재조합에 대한 CaseX별 조합을 구축하였으며, 창호시스템의 경우 단창, 복층창, 삼중창으로 구분하여 창호유리와 창호프레임에 대한 CaseY별 조합을 구축하였다. 또한, 그린 리모델링 외피시스템의 단열시스템(W)과 창호시스템(G)을 각각 기호로 구분하였으며, 적용방식인 교체방식(C)과 덧댐방식(P), 적용공법인 건식공법(D)과 습식공법(W)에 대한 세부적인 기호분류를 통해 그린 리모델링 외피시스템 데이터베이스의 적용방식별 선택에 대한 편리성을 고려 하고자 하였다.

Figure.1. 
Building classification system of green remodeling envelope system

본 연구에서는 <그림 2>와 같이 공동주택 그린 리모델링 외피시스템에 투입되는 건축자재에 대한 시스템경계를 자재생산단계 및 시공시 발생되는 건설폐기물처리단계로 구분하였다. 환경영향범주를 고려하여 분류화 작업을 통해 지구온난화, 자원고갈, 산성화, 부영양화, 오존층파괴, 광화학적산화물 등 6대 환경영향범주별 기준 물질에 대한 영향지수를 근거하여 주요 건축자재의 특성화값을 산정하였다. 건축주, 건축가 등은 건축물에 투입되는 주요 건축자재의 물량과 환경영향 특성화값과의 산정을 통해 해당 건축물의 환경영향평가를 용이하게 수행 할 수 있으며, 환경영향평가에 대한 분석방법은 <식 1>과 같다.⁵⁾

Figure.2. 
Life cycle assessment and scope of the study

CIi : 영향범주 i에 포함된 항목(j)들이 영향의 크기
CIi,j : 목록항목 j가 영향범주 i에 미치는 영향의 크기
Loadj : j번째 목록항목의 환경부하량
eqvi,j : 영향범주 i에 속한 j번째 목록향목의 특성화계수

신뢰성 높은 주요 건축자재의 환경영향 특성화값 산정을 위해 직접적산방법으로 구축된 국가 LCI DB(지식경제부, 환경부)와 건축자재 환경성정보 국가 DB(국토해양부)의 현황을 조사하고 앞서 도출된 투입자재에 적용되는 LCI 데이터베이스를 선정하였다.⁶⁾ 이때, 국가 LCI DB와 건축자재 환경성정보 국가 DB에서 공통적으로 구축된 세부 건축자재의 LCI 데이터베이스는 국가 LCI 데이터베이스 인증 여부에 따라 국가 LCI DB를 우선적으로 적용하였으며, 국가 LCI DB에서 구축되지 않은 세부 건축자재의 LCI 데이터베이스를 건축자재 환경성정보 국가 DB에서 보완하는 방식으로 연구를 진행하였다.⁷⁾ 지구온난화지수(GWP, Global Warming Potential)의 경우에는 CO₂ 배출량을 포함한 6대 온실가스(CO₂, CH₄, N₂O, HFCs, PFCs, SF₆) 배출량에 IPCC의 지구온난화지수를 반영한 이산화탄소 당량(CO₂eq)으로 환산하여 평가하였다.⁸⁾ 또한, 본 연구에서 제시한 분류체계를 고려하여 교체방식과 덧댐방식으로 구분하여 <표 4>와 <표 5>와 같이 그린 리모델링 외피시스템의 데이터베이스를 단열재 16종에 대한 기타자재조합, 창호유리두께 및 창호프레임의 규격에 따라 구축하였다. 이에 교체방식의 환경성 DB 조합의 경우 Case별 550종, 덧댐방식의 환경성 DB 조합의 경우 Case별 1,090종의 조합에 대한 6대 환경영향에 대한 데이터베이스를 구축하였다.

본 연구에서는 앞서 구축된 외피시스템의 투입자재에 대한 6대 환경영향 데이터베이스를 통해 공동주택의 그린 리모델링을 위한 외피개선에 활용할 수 있는 데이터베이스를 구축하였다. 또한, 공동주택 그린 리모델링 사례분석연구를 통해 구축된 데이터베이스의 적용 가능성을 분석하였다. 서울시 은평구에 위치한 공동주택으로 준공년도가 1997년인 20년된 노후공동주택이다. 구조형식은 철근 콘크리트조 벽식구조로서 단열시스템의 개선은 외기직면부인 측벽부분, 그리고 창호시스템의 개선은 전면 및 후면에 대한 창호교체에 대한 그린 리모델링 공사가 실시되었다.