KIEAE Journal

국내 건축물은 건축물 동수 및 증가율이 1% 전후로 정체되어 신축시장 규모가 축소하고 있지만 에너지 소비량은 지속적으로 증가하고 있으며 2035년까지 상업 공공부분의 최종에너지가 연 2.2% 증가할 것으로 예측되고 있다. 2016년 기준으로 기존 건축물의 85%이상이 사용연한이 15년 이상 경과되었으며 특히 30년 이상 된 건축물도 약 37.2%를 차지함으로써 기존 건축물의 리모델링은 에너지 성능 개선 및 사용자의 쾌적한 실내환경에 대한 요구 증가에 따라 사회적·경제적·환경적 측면에서 중요성이 점차 강조되고 있다.

국내 녹색건축인증제(G-SEED)에서는 기존 건축물을 대상으로 하는 ‘기존 건축물 인증기준’이 시행 중에 있으며 일반적인 리모델링 사업을 실시하는 건축물이 평가대상에 포함되어 있지만 전체 인증건수(8,096건) 중 단 0.04%(3건)의 저조한 인증실적을 보이고 있다. 한편, 2013년 기존 건축물의 에너지 낭비예방과 쾌적한 환경 조성을 지원하기 위하여 공공건축물과 민간을 대상으로 ‘그린리모델링 사업’ 시행을 시작하였으며 사업의 활성화를 위하여 국내 녹색건축인증제(G-SEED)에 ‘그린리모델링 인증기준’을 2016년에 마련하였다. 이에 그린리모델링 사업을 실시한 건축물과 일반 리모델링을 실시한 건축물에 대한 평가가 구분되어 있는 상황이다. 2017년 1월까지 기존 건축물 인증 실적은 3건에 불과하지만 그린리모델링 지원을 받은 실적은 매년 증가하여 현재 9천여 건에 이르고 있어 인증기준체계 개선을 통하여 일반 리모델링 사업을 그린리모델링 사업으로 전환하도록 유치하고 더불어 리모델링 건축물에 대한 G-SEED 인증 획득을 연계함으로써 녹색건축물로의 탈바꿈을 도모하고자 한다.

따라서 본 연구는 국내 기존 건축물 녹색건축인증의 개선 및 발전을 위한 방안 제시를 목적으로 기존 건축물에 대한 인증평가 개선사항을 도출하는 것을 중심으로 연구하였다. 특히, 기존 건축물에 대한 국내외 인증제도(G-SEED, LEED, BREEAM) 평가방법을 분석하여 평가 대상을 재인증과 리모델링으로 구분한 후, 성능 개선이 목적인 리모델링 건축물 인증을 대상으로 해외 제도와 비교 · 분석함으로써 인증기준의 개선에 필요한 개선방향을 도출하였다. 이는 리모델링 건축물의 G-SEED 활성화 및 건축물의 에너지사용량 절감에 기여할 수 있는 제도 개선의 기초적인 자료로 사용될 수 있을 것으로 기대한다.

녹색건축인증기준에서 평가하는 기존 건축물은 인증을 획득한 건축물의 재인증과 녹색건축으로서의 성능이 고려되지 않은 기존 건축물의 리모델링으로 구분할 수 있다. 본 연구에서는 G-SEED, LEED, BREEAM의 기존 건축물 인증기준을 살펴본 후, 본 연구의 대상인 리모델링 건축물을 대상으로 하는 G-SEED 그린리모델링 인증기준 2016, LEED for BD+C : New construction and major renovation v.4, BREEAM UK Non-domestic Refurbishment and Fit-out 2014를 중점으로 평가특성을 비교 · 분석한다. 이후 G-SEED 그린리모델링 인증기준의 개선방향을 평가체계 및 평가항목과 평가방법의 두 가지 측면에서 제안하였으며, 특히 평가방법은 인증기준의 본질적 목적인 건축물의 에너지 평가를 중점으로 하였으며 제안된 평가방법의 타당성을 제시하기 위하여 시뮬레이션을 진행하였다.

인증기준은 업무용 건축물을 기준으로 한다. 이는 기존 건축물 인증실적에서 업무용 건축물이 차지하는 비율이 0.04%, 공동주택이 차지하는 비율은 0%이며, 그린리모델링 사업실적 건수는 공동주택이 업무용 건축물에 비해 월등히 많지만 이자지원액에서는 업무용 건축물이 훨씬 크기 때문에 제도 개선 및 리모델링 사업의 활성화로 인한 사회적, 경제적 파급효과가 클 것이라 예상되기 때문이다.

본 연구는 국내 기존 건축물의 그린리모델링 활성화를 목적으로 인증기준의 개선함에 있어 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.

2015년 기준 국내의 연도별 건축물 증가율은 정체현상을 보이지만 건축물의 에너지 소비량은 계속 증가하는 것으로 나타나고 있다. <그림1>과 같이 국내 건축물 중 15년 이상 된 건축물이 전체의 약 85%로 건축물의 노후화 비율이 높다(국토교통부, 2015).

Fig 1. 
Status of old buildings(Ratio of buildings)

특히, 1982년 이전에 지어져 35년 이상 사용된 건축물이 50% 이상이며, 국내 녹색건축인증제도의 인증실적이 급속하게 증가하게 되는 2007년 이전에 지어진 건축물이 84%에 달한다. 즉, 기존 건축물은 설계 당시 에너지성능 기준 등이 현재와 같이 강화되어 있지 않았으며, 설비 등의 노후화로 에너지 사용량이 계속 증가할 것으로 예상되고 있다. 이에 대한 대책과 관리가 필요하며 건축물의 성능개선을 위해 정부에서는 그린리모델링 사업을 통해 에너지성능 향상을 지원하고 있다. 이러한 기존 건축물은 설계 당시 에너지성능 기준 등이 현재와 같이 강화되어 있지 않았으며, 설비 등의 노후화로 에너지 사용량이 계속 증가할 것으로 예상되면서 정부에서는 그린리모델링 사업을 통해 에너지성능 향상을 지원하고 있다.

｢건축법｣¹⁾에서 리모델링은 건축물의 노후화를 억제하거나 기능 향상을 위하여 건축물을 대수선하거나 일부 증축하는 행위로 정의하고 있으며, ｢주택법｣²⁾에서는 건축물의 노후화 억제 또는 기능 향상 등을 위하여 대수선하거나 일부 증축하는 행위로 정의하고 있다. 더불어 건축물의 유지관리 연장선에서 이루어지는 행위로 건축물 또는 외부공간의 성능 및 기능의 노후화나 진부화에 대응하는 행위를 통해 성능을 유지 또는 향상 시키는 활동이기도 하다. ｢녹색건축물조성지원법｣³⁾에서는 리모델링 중 에너지 효율 및 성능 개선을 등을 목적으로 실시하는 것을 ‘그린리모델링’이라 정의하고 있으며, 국토교통부가 시행하고 있는 그린리모델링 사업은 단열보완, 기밀성 강화, 외부창호 성능 개선 등 외피 단열 성능 향상을 필수적으로 하며 조닝제어장치, 대기전력 차단장치, BEMS, 스마트 계량기 등과 같은 에너지 관리 장치, 신재생에너지 공사, 고효율 냉난방장치 및 LED 등의 에너지 성능 개선 관련 공사를 이자지원 대상 공사범위로 정하고 있다.

본 연구에서는 건물의 노후화에 대응하여 기존 성능을 향상시키는 ｢건축법｣의 리모델링과 ｢녹색건축물조성지원법｣상의 건축물 에너지효율 및 성능 개선을 목적으로 하는 그린리모델링을 포함한 모든 리모델링을 ‘그린리모델링’이라 정의하고자 한다.

G-SEED의 기존 건축물 평가는 ‘기존 건축물 인증기준’과 ‘그린리모델링 인증기준’으로 구분된다. ‘기존 건축물 인증기준’은 최초 인증을 받은 건축물에 대한 재인증과 일반적인 리모델링 건축물을 대상으로 하지만 두 건축물은 처음 설계단계부터 녹색건축을 고려했는지에 대한 시작점부터 차이를 나타내기 때문에 같은 인증기준으로 평가하기에는 무리가 있다. ‘그린리모델링 인증기준’은 2016년 9월 그린리모델링 사업의 활성화를 위하여 신설된 기준으로서 그린리모델링 사업지원을 받은 건축물을 평가대상으로 한정한다. ‘기존 건축물 인증기준’은 신축 건축물 인증기준의 평가항목과 유사하지만 ‘그린리모델링 인증기준’은 사업 대상 범위를 기준으로 한 에너지성능개선에 초점이 맞추어져 있기 때문에 7가지의 평가항목 중 토지이용 및 교통, 생태환경을 제외한 5가지 평가항목만으로 구성되어 있다. 반면, 그린리모델링 사업지원을 받지 않은 일반 리모델링 건축은 ‘기존 건축물 인증기준’을 적용받음에 따라 리모델링 건축물에 대한 평가의 차별성이 존재하며 재인증 건축물과 동일한 기준으로 평가하기 때문에 제도의 적용 범위와 취지가 다소 모호한 면이 발생하고 있다. 따라서 G-SEED의 기존건축물에 대한 평가방법을 재인증을 위한 평가와 리모델링 건축물을 위한 평가로 확실하게 구분하여 적용할 필요성이 있다.

BREEAM은 기존 건축물에 대하여 이미 녹색건축인증을 받은 건축물의 유지관리평가를 위한 BREEAM IN-USE와 리모델링을 실시한 기존 건축물 평가를 위한 BREEAM Refurbishment and fit-out으로 구분하여 인증평가를 실시하고 있다.

BREEAM IN-USE는 기존 건축물 중 비주거용 건축물을 대상으로 BREEAM에서 Excellent, Outstanding을 획득한 건물에 대하여 3년마다 재검토를 받는 기준으로 적용되며 건물 구조 및 시스템 등 고유의 성능 특성을 평가하는 Part 1(Asset performance), 실제 소비하는 에너지, 물, 기타 주요 자원으로 인한 탄소 및 폐기물이 환경에 미치는 영향을 평가하는 Part 2(Building Management performance), 직원의 참여 및 관리 정책에 미치는 영향을 평가하는 Part 3(Occupier management)의 총 3가지 부분으로 개별 평가를 실시한 이후 이를 종합하여 건물의 전반적인 환경성능을 결정한다. BREEAM 신축 건축물 평가와 마찬가지로 건물의 지속가능성을 평가하기 위하여 에너지, 수자원, 재료, 오염, 토지이용 및 생태, 건강 및 웰빙, 폐기물, 교통, 유지관리의 총 9개 부문으로 평가하며 인증은 1년 동안 유효하며 재평가를 통해 인증등급을 높일 수 있다.

한편, BREEAM Refurbishment and fit-out은 재건축 및 리모델링 중에 발생하는 환경적 영향을 줄이고 건물의 지속가능성을 평가하기 위한 인증기준으로서 기존 건축물의 환경 성능을 개선하고 비용 효과적 측면을 고려하는데 목적이 있다. ‘refurbishment'는 기존 건축물의 성능, 기능 및 전반적인 상태를 개선하기 위한 광범위한 작업을 포함한다. G-SEED와 LEED는 건축물 전체를 하나로 평가하는 일반적인 방식을 취하는 반면, BREEAM은 건물 구성요소의 교체주기 및 리모델링 범위에 따라 건물외피 및 지붕, 창문 교체에 해당하는 Part 1(Fabric and Structure), 냉난방시스템 및 위생설비 등 건축물의 설비시스템에 해당하는 Part 2(Core Services), 지역 냉난방시스템 등의 Part 3(Local Services), 인테리어 및 레이아웃 변경에 해당하는 Part 4(Interior Design)의 4가지로 구분하여 평가하며 각 Part의 특징에 따라 평가항목의 반영 여부가 결정된다. 인증평가는 신축건축물 평가와 마찬가지로 디자인단계(DS)와 시공 후 단계(PCS)를 거쳐 평가되며 차후에 BREEAM IN-USE로 관리된다.

LEED O+M : EB는 기존 건축물을 평가하는 제도의 특성 상 에너지와 유지관리에 초점을 맞추어 건축물 운영 등의 지속 가능성을 평가하는 것을 목적으로 한다. 초기 인증과 재인증으로 구분되며 초기 인증 시에는 필수전제조건을 포함한 모든 평가항목에 대해 가장 최근 운영 기간 동안의 운영 데이터 및 기록을 문서로 제출해야하기 때문에 인증 프로세스에 최소 3개월에서 1년까지의 추적기간이 필요하다. 인증은 1년마다 갱신 및 재인증이 가능하며 재인증을 받으려는 프로젝트 역시 전체 성능기간 동안 추적된 데이터가 필요하다.

LEED for BD+C : New construction and major renovation은 신축 건축물 평가에 리모델링 건축물 기준이 통합되어 있으며, 에너지 성능 평가(minimum energy performance required), optimize energy performance)에 리모델링 건축물을 위한 별도의 평가기준이 제시되어 있다. 즉, LEED O+M : EB가 기존 건축물의 운영, 개선, 관리를 위해 효율성을 측정하는 기준이라면 리모델링 건축물은 LEED for BD + C : New construction and major renovation 인증 기준을 적용받음으로써 건축물 변경 및 신축을 통한 환경개선 평가를 목적으로 한다. 영국의 제도와 비교하면, LEED O+M : EB는 BREEAM In-use를, LEED for BD+C : New construction and major renovation은 BREEAM Refurbishment and fit-out과 유사한 것으로 구분할 수 있다.

기존 건축물을 평가하기 위한 기준으로 성능개선의 행위가 동반되지 않는 재인증 및 일반적인 기존건축물과 성능개선의 행위가 동반되는 리모델링으로 구분할 수 있으며, LEED 및 BREEAM은 이 기준에 따라 구분하여 평가하고 있다. 그러나 G-SEED는 <표1>과 같이 기존 건축물과 리모델링으로 구분하고 있으나 그린리모델링 인증을 추가하는 등 기준의 모호성을 갖고 있다. 따라서 G-SEED 역시 LEED 및 BREEAM과 같이 성능개선 행위를 기준으로 기 건축물과 리모델링으로 분리하여 평가해야하며 본 연구는 그 기준 및 개선방향을 제시하는 것을 목적으로 한다.

리모델링 평가방법을 기준으로 한국, 미국, 영국의 녹색건축제도를 분석하여 각 제도의 특징을 기준으로 분석하였다. 각 국의 인증기준을 살펴보면, <표2>와 같이 G-SEED는 5개 평가부문 · 7개 평가항목, LEED BD+C는 7개 평가부문 · 52개(혁신적 디자인 및 지역별 우선사항 제외)평가항목, BREEAM Refurbishment and fit-out은 9개 평가부문 · 50개 평가항목으로 구성되어 있어, G-SEED의 평가항목이 두 제도에 비해 세분화되어 있지 않아 손쉬운 접근성을 갖고 있는 것으로 판단할 수 있지만 평가를 위한 기준으로서는 아직 그 기준이 명확하지 않고 미흡하게 정리된 불완전한 형태를 보이는 것으로 판단된다.

각 제도를 G-SEED를 기준으로 7개 평가항목으로 분류하고 각 평가항목별 점수분포를 나타내면 <그림3>과 같으며 이는 각 제도별 평가기준의 중요도 분포를 알 수 있다. 2016년 개발된 G-SEED 그린리모델링 인증기준은 그린리모델링 사업 활성화를 목적으로 사업의 취지에 부합되게 ‘에너지 및 환경오염부문’이 전체 점수의 60% 이상으로 ‘에너지 성능위주’로 구성되어 있다. 이는 LEED 및 BREEAM에 비해 2배 이상 높은 비율이며, 에너지를 제외한 나머지 평가항목들은 10%내외의 비중을 나타내고 있다. 이는 그린리모델링이 건축물이 주변 환경에 미치는 영향보다는 노후화된 건축물의 에너지성능 개선을 가장 우선순위로 두고 있기 때문이라 판단할 수 있다.

Fig 3. 
Score percentage distribution of evaluation category

G-SEED, LEED, BREEAM의 리모델링 건축물에 대한 인증기준의 평가부문별 분석 결과를 정리하면 다음과 같다.

첫째, 평가하는 시각의 차이이다. G-SEED의 인증기준은 그린리모델링 사업 활성화를 목적으로 마련된 제도이기 때문에 평가항목이 에너지 성능에 초점이 맞추어져 있어 다른 평가항목들에 대해서는 소극적이며 변별력이 부족하다. 반면, LEED와 BREEAM은 리모델링이라 할지라도 현재 계획되고 있는 녹색건축물로서는 평가된 바가 없기 때문에 신축 건축물과 같이 에너지뿐 아니라 건축물의 생애주기를 고려한 전 항목을 세분화하여 평가함으로써 환경에 미치는 영향력까지 포함하고 있다.

둘째, 리모델링 범위의 고려이다. 리모델링은 기존 건축물을 허물지 않으면서 성능을 유지하고 개선하는 활동으로 리모델링의 범위는 건축물의 특징 및 기타 조건을 고려하여 달라진다. 이에 BREEAM은 LEED, G-SEED와 달리 건축물의 리모델링 범위를 명확히 규정하여 그에 따른 평가항목의 반영 여부에 차별성을 두어 평가기준을 마련하고 있다.

그린리모델링 범위는 전체 리모델링과 부분 리모델링으로 분류할 수 있다. 전체 리모델링은 내외부와 설비를 포함하며, 부분 리모델링은 외부+설비, 내부+설비, 외부, 설비, 내부 인테리어 등으로 구분할 수 있으며 리모델링 공사 범위에 따라 건축물에 미치는 환경적 영향력도 달라진다. 현재 리모델링 건축물의 녹색건축인증은 명확한 범위의 구분 없이 평가가 이루어지고 있다. 그렇기 때문에 리모델링 공사의 특수성을 고려하여 평가범위의 명확한 규정을 통해 적절한 평가항목 및 방법의 제시가 필요하다.

그린리모델링 녹색건축인증의 변별력 있는 기준 마련을 위하여 다음의 평가항목 개선이 필요하며 이는 4.1에서 제시한 리모델링 범위에 따른 평가항목의 바탕이 되어야 한다.

각 제도의 에너지 평가방법을 살펴보면, LEED에서는 리모델링 건축물을 신축 건축물로 간주하기 때문에 에너지 성능 평가가 기존 건축물 성능이 아닌 ASHRAE에서 규정하는 기준 건축물 대비 3% 에너지 성능향상 여부로 평가한다. 이는 기준 건축물의 에너지성능 자체가 높고 기준의 역할을 할 수 있도록 정량적인 건축물임을 유추할 수 있다. BREEAM은 NCM 시뮬레이션을 활용하여 건물 전체의 에너지 성능을 입증하는 것과 요소별 에너지의 단순 평가로 구분되어 있다. 전자는 기존 건축물 성능 대비 리모델링 건축물의 난방 및 냉방 에너지 수요와 이산화탄소 배출량, 주된 에너지 소비량을 종합적으로 분석하여 성능 향상 정도를 평가하며 평가에 필요한 데이터는 <표4>와 같다. 후자는 기존 건축물의 성능에서 향상되는 구성요소에 가중치를 부여하여 종합하는 방법으로 평가된다. 이와 같이 BREEAM은 실제 사용량을 확인하여 평가하기 때문에 실질적이고 정량적인 에너지 개선 효율 파악이 가능하다.

이에 반해, G-SEED는 개선공사 이전에 대한 공사 이후의 에너지 요구량 또는 소요량의 예상 에너지 절감률로 평가하며 여기에는 그린리모델링 사업 지원의 필수조건인 개선공사 이전 대비 냉난방 에너지의 20% 절감이 포함되어 있으며 평가방법은 시뮬레이션을 실시하도록 되어 있다. G-SEED의 에너지 평가 시뮬레이션은 에너지효율등급의 기본 프로그램으로써 에너지 사용량이 아닌 건축물의 기본요소를 기준으로 냉난방, 조명 등의 설비에 의존한 요구량을 산정한다. 그러나 시뮬레이션에 입력되는 기준은 설비기기의 변경 또는 성능 저하로 인해 최초 계획과 상이할 수 있기 때문에 신축 건축물과 달리 리모델링 건축물은 기존 건축물의 실제 에너지 사용량 확인이 가능하고 리모델링 이후 일정 기간의 에너지 사용량 데이터를 수집하여 실질적이고 정량적인 에너지 사용량의 개선 정도를 파악할 수 있다.

이에 연구에서 제안한 실질적인 운영데이터와 G-SEED의 에너지평가 시뮬레이션 결과값과의 오차 및 시뮬레이션 간의 특징에 따른 결과값의 차이를 도출하기 위하여 G-SEED의 ECO2의 요구량과 LEED의 EnertyPlus의 사용량을 함께 비교 분석하였다.

시뮬레이션 분석대상은 <그림5>의 기준층 평면을 갖는 지하2층, 지상 10층, 연면적 6,000㎡ 규모의 일반 업무용 건물로써 건물의 개요와 시뮬레이션에 사용한 상제조건은 <표5>와 같다. 모든 시뮬레이션 조건은 기존 건축물을 기준으로 시뮬레이션에 맞게 수정하여 적용하였다. 재실자에 의한 실제사용량 반영을 위해 평균 사용자에 의한 재실밀도를 적용하였으나 ECO2의 경우 이러한 조건을 입력할 수 없으며 스케줄 수정이 불가능한 한계를 갖는다.

Fig 5. 
Floor plan

<표6>및 <그림6>과 같이 시뮬레이션 결과와 실제 사용량과는 상당한 차이를 나타냈다. 특히, 국내 에너지평가 프로그램인 ECO2는 업무용 건축물에서 많이 사용되는 콘센트 및 사용자에 의한 기기사용이 포함되지 않고 건축물의 특성에 따른 조건의 수정반영이 어렵다. 분석결과, 실제 사용량 대비 시뮬레이션 결과값이 최소 10.53%, 최대 46.38%의 차이를 보이는 것으로 나타나 실제 에너지 개선량을 산정하기 위한 기준으로써는 부족한 것으로 판단된다. 한편, LEED의 EnergyPlus는 재실밀도 및 스케줄 등에 의해 사용자 및 콘센트 등의 사용 정도를 반영할 수 있으며 그 결과 실제 사용량 대비 최소 1.51%, 최대 14.76%의 차이를 나타냄으로써 ECO2에 비해 상대적 오차가 적지만 평균 8%이상으로 실제 에너지 사용량과는 상당한 차이를 보인다. 따라서 리모델링 건축물의 에너지 성능 개선을 평가하기 위한 가장 중요한 기준은 실제 에너지 사용량이다. 기존 건축물의 리모델링은 실제 에너지 사용 데이터가 축적되어 있기 때문에 그것을 기반으로 하여 에너지 성능 개선을 평가하는 것이 객관적이며 실질적이다. 또한 시뮬레이션의 입력값을 위한 설계 조건이 최초와 다르게 변경되거나 잦은 유지보수로 인해 정확한 입력 조건을 알 수 없기에 사용량과 같은 획득 가능한 데이터를 기반으로 하는 것이 매우 중요하다.

Fig 6. 
Result of Simulation (unit : kWh/㎡)