| 요약1 |
제1장 서론. 지구온난화에 의한 기후변화는 단순히 기상재해를 증가시키는 수준을 넘어 세계 경제와 인류의 생존을 위협하는 수준으로 진행되고 있으며, 온실가스는 이러한 지구 온난화의 직접적인 원인으로 지목되고 있다. 정부는 공동주택의 온실가스 배출과 관련된 규제정책 도입 및 기술개발 지원에 박차를 가하고 있다. 지난 2009년 말 국토해양부는 주택법에 의한 친환경 주택의 건설기준 및 성능’을 제정하여 신규 건설되는 공동주택의 경우 기존 주택 대비 10~15% 온실가스를 감축하는 것을 의무화했으며, 2010년 6월 개정고시를 통해 감축 목표를 15~20% 수준으로 상향조정했다. 공동주택의 온실가스 배출량은 자재, 열원 설비와 같은 기술 요소가 큰 영향을 미치지만, 개발 밀도나 주거동의 층수, 형태 등과 같은 디자인 요소들도 상당한 영향을 미친다. 그동안 학계에서는 기술 요소들이 공동주택의 온실가스 배출량에 미치는 영향에 대한 논의가 활발하게 이루어져 왔으나, 기술 요소와 디자인 요소의 조합이 어떠한 방식으로 온실가스 배출량에 영향을 미치는지에 대한 논의는 거의 이루어지지 못했다. 이러한 인식을 바탕으로, 본 연구는 현재 우리나라의 공동주택 온실가스 감축의 기준이 되는 '친환경주택의 건설기준 및 성능'에 의한 각종 기술 요소의 조합이 개발밀도 및 주거동 층수와 같은 기본적인 디자인 요소와 결합되었을 때의 온실가스 감축 효과와 비용 등에 대한 실증적 근거를 마련하는 것을 목적으로 수행되었다. 제2장 저탄소 공동주택 관련 개념과 정책동향. 국제 사회는 지구 온난화에 따른 기후 변화에 대응하기 위해 1992년 6월 유엔환경개발회의(UNCED)에서 기후변화협약(UNFCCC)을 채택하였고 1997년 12월 교토의정서를 채택하여 2005년 2월에 발효시키는 등 온실가스 배출량을 줄이고 기후변화에 대처하기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 우리나라는 2020년 기준으로 BAU 대비 30%(2005년 대비 4%)의 온실가스 감축하는 목표를 설정했다. 현재 설정된 중기감축목표는 Post-교토 체제에 대응하기 위한 실천목표이나, 추후 국제적인 여건 변화에 따라 감축 목표 수준이 더욱 강화될 수도 있다. 온실가스 감축의 필요성은 단순히 전 세계적인 환경 문제 뿐만 아니라 석유에너지에 거의 전적으로 의존하고 있는 현재의 세계 경제 체제의 지속가능성과도 관련되어 있다. 우리나라는 화석연료에 대한 의존도가 높을 뿐만 아니라, 그 중의 대부분을 수입에 의존하고 있기 때문에 석유 자원의 고갈은 국가 경제에 가장 큰 위협요인 중의 하나라고 할 수 있다. 2006년 기준으로 우리나라의 1차 에너지(primary energy, or source energy) 이용 비율은 석유 43.6%, 석탄 24.3%, 원자력 15.9%, LNG가 13.7%이며, 신재생에너지의 이용은 2.5% 수준에 불과하다. 또한 우리나라는 이와 같은 에너지의 97%를 수입에 의존하고 있어 국제 에너지시장의 가격 변동에 취약한 실정이다. 저탄소 공동주택의 개념은 말 그대로 온실가스를 적게 배출하는 공동주택을 의미한다. 공동주택이 온실가스를 적게 배출하도록 한다는 것은 공동주택의 생산 및 이용, 폐기에 이르는 전 과정에서 화석연료 이용을 줄이는 것을 말한다. 온실가스 감축의 핵심은 에너지 절약에 있다. 물론, 포괄적인 의미의 ‘저탄소’ 내지는 녹색주거라는 목표를 달성하기 위해서는 에너지 절약 이외에도 더 고려해야 할 요소들이 있다. 그럼에도 불구하고, 온실가스 감축이라는 정책 목표 달성에 있어서 에너지의 소비와 생산에 관련된 요소들이 가장 큰 비중을 차지한다는 사실은 부정할 수 없는 사실이다. 제3장 우리나라 아파트의 온실가스 배출 특성. 우리나라의 국가 온실가스 배출량은 연간 약 6억 톤 수준으로, 이 중에서 공동주택인 아파트·연립주택·다세대 주택의 연간 에너지소비에 의해 배출되는 온실가스는 약 5.4%를 차지하며, 공동주택의 경우 국가 총 배출 대비 4.4%의 비중을 차지한다. 아파트의 전과정 온실가스 배출량은 세대당 약 148tco2 인 것으로 추정된다. 이는 공동주택의 수명을 30년으로 가정했을 때, 85㎡ 1세대의 건설-이용-폐기에 이르기까지의 전과정에서 배출되는 온실가스를 합산한 것이다. 이 중에서 약 25%는 건설과정에서 배출되며, 나머지 75%는 거주기간 동안의 에너지 이용과 유지관리에 투입되는 에너지와 자원 소비에 의한 것이다. 한편, 단지계획 차원의 요인이 온실가스 배출량에 미치는 영향을 파악하기 위해 서울시 아파트를 대상으로 통계 분석을 실시한 결과, 몇 가지 특성을 발견할 수 있었다. 서울시 아파트의 단위면적당 연간 온실가스 배출량은 약 40.87kg.co2/㎡·yr로 나타났으며, 이는 관련 선행연구에서 확인할 수 있는 단위면적당 온실가스 배출량과 거의 같은 수준으로 나타났다. 단위면적당 연간 온실가스 배출량과 대지면적, 용적률, 건폐율, 평균 세대면적, 평균층수, 녹지 인접 여부, 아파트 연령, 열원 설비 종류, 평균 기온, 지역 소득 수준 등의 변수의 관계를 분석해 본 결과, 용적률, 건폐율, 세대당 연면적, 아파트 연령 변수가 유의미한 상관관계를 가지는 것으로 나타났다. 용적률의 경우 고밀 단지일 수록 온실가스 배출량이 감소하나, 감소폭은 미미한 수준인 것으로 나타났다. 이는 고밀 단지일 수록 측벽세대와 지붕세대 등 벽체 열손실이 큰 세대의 비율이 낮아지기 때문일 것으로 추측된다. 건폐율이 높은 단지의 경우 온실가스 배출량이 높아지는 것으로 나타나는데, 이는 세대간 일조간섭에 의한 동절기 난방부하 증가의 효과가 반영된 것으로 판단된다. 또한 오래된 아파트일수록 단위면적당 온실가스 배출량이 더 큰 것으로 나타났다. 제4장 저탄소 계획·설계 요소 도입의 비용효과. 이 장에서는 현재 국토해양부의 공동주택 온실가스 감축 관련 정책 시행의 비용과 효과를 파악하기 위해 ‘친환경 주택의 건설기준 및 성능’ 기준 하에서 온실가스 감축 목표수준에 따른 최적 계획·설계 요소의 조합을 도출하고, 이러한 각종 저탄소 계획·설계 요소도입에 의한 비용을 모의실험을 통해 분석했다. 용적률, 평균 주거동 층수, 벽체 단열 레벨, 외단열, 폐열회수환기장치, 소형열병합 발전설비, 세대당 태양광 패널 설치 용량 등 다양한 변수를 고려한 시뮬레이션 분석 결과를 요약하면 다음과 같다. 최적 대안 조합에서 나타나는 온실가스 감축을 위한 시공 비용의 증가는 계통전력에 대한 잉여 전력 판매가 가능한 상황에서는 1% 감축을 위해 시공 비용이 0.6% 정도 증가하는 것으로 나타났으며, 역송전이 불가능할 경우 시공 비용 증가율은 0.76% 수준으로 나타났다. 이러한 분석 결과는 탄소제로 공동주택이 현실과 동떨어진 이상적인 정책 목표가 아니라 정책적 지원과 기준 마련을 통해 충분히 실현 가능한 목표라는 점을 보여준다. 시공 비용이 주택 가격에서 차지하는 비중은 지역에 따라 큰 차이가 나지만, 주택 가격에서 3.3㎡ 당 300만원 미만의 비용 상승이 사회적으로 감당하기 어려운 수준은 아니기 때문이다. 주거동의 평균 층수와 관련해서는 50% 이상 온실가스를 감축하기 위해서는 평균 주거동 층수가 5층을 넘을 수 없는 것으로 나타났다. 이는 주거동 층수의 증가가 세대당 도입 가능한 태양광 패널 용량에 대한 제약조건으로 작용하기 때문이다. 따라서 만약 정부가 50% 이상의 높은 온실가스 감축 목표를 달성하고자 한다면 현재의 초고층 중심의 공동주택을 장려하는 각종 기준 및 경관 규제와의 상충 가능성을 염두에 둘 필요가 있다고 판단된다. 제5장 결론. 현재 국토해양부의 장기적인 정책 목표는 탄소제로 공동주택이며, 이는 기술적으로만 보면 지금도 달성 가능한 목표이다. 그러나 일반적인 제로에너지 빌딩의 구현 모델인 고단열 벽체와 태양광 발전 시스템의 조합에 의한 탄소 제로 공동주택을 상정할 경우, 지능형 전력망 구축 등의 기반 구축이 선결되지 않을 경우 온실가스 감축 단가가 지나치게 높아질 우려가 있다. 또한, 본 연구의 온실가스 감축 목표 수준별 건설비용 증가율 분석결과는 비용 효율성 측면에서 봤을 때, 현재의 공동주택 에너지 의무 감축 비율인 15~20% 수준이 좀 더 상향조정되는 것이 바람직하다는 것을 시사한다. 또한, 본 연구의 분석 결과는 공동주택의 개발 밀도와 높이 등의 형태 요소가 온실가스 감축 목표의 설정과 무관하지 않음을 보여주고 있다. 특히, 고층-고밀 위주의 공동주택 개발 관행이 지속될 경우 50% 이상의 감축 목표를 달성하기는 기술적, 경제적 어려움이 클 것으로 판단된다. 한편, 건축물 준공 이전의 에너지 성능 평가는 실제 에너지 소비량과 상당한 차이가 있을 수 밖에 없다. 따라서 공동주택의 경우 실 사용 기간 동안의 에너지 사용 및 온실가스 배출량에 대한 지속적인 모니터링과 관리가 중요하며, 준공 이후에도 일정 기간을 정해 등급을 인정해주고 기간이 만료되면 다시 평가할 필요가 있다. 에너지 성능등급을 부동산 거래와 연계시키는 프랑스의 사례는 우리나라에서도 적극적으로 도입을 검토할 필요가 있을 것이다. 현재 건축물에너지성능등급 제도의 경우 공동주택에 대해서는 난방부하만을 고려하고 있어, 온실가스 감축을 위한 정책 수단으로는 미흡하다. 평가 대상이 되는 에너지 사용부문을 확대하고, 가급적이면 절대량 기준을 제시하는 것이 필요할 것이다. 또한, 동일한 1차에너지 소비량이라고 하더라도 온실가스 배출량은 에너지원의 종류에 따라 크게 달라진다. 따라서 에너지 소비량과 온실가스 감축량을 선택적으로 적용하도록 하는 ‘친환경주택의 건설기준 및 성능’기준은 정책 목표 달성에 있어 불확실성을 증대시킬 우려가 있으므로 개선이 요구된다. 본 연구는 온실가스 감축 목표별 추가 건설비용에 대한 분석 결과를 제시하고, 개발밀도별로 달성 가능한 온실가스 감축 목표를 도출하는 등 새로운 실증적 근거를 다수 제시하여 향후 저탄소 공동주택 관련 정책을 구체화하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 그러나 본 연구의 분석 결과는 가상의 기준주택에 대한 cost-effect 분석이기 때문에, 추후 광범위한 현장 조사를 통해서 보완될 필요가 있을 것이다. 또한, 온실가스 감축에 의한 원가 상승이 아파트 분양시장에서 어떤 방식으로 작용할 것인지에 대해서는 건설경제 관점에서 추가적인 연구가 필요하다고 판단된다. |
| 요약2 |
The climate change accompanied by global warming has become a major threat to the world economy and survival of human race, and the anthropologic greenhouse gas emissions are known to be the major reason of the global warming. The GHG emissions from housing buildings are determined not only by technological factors including materials and HVAC system, but also by design factors. There have been a large amount of literature on the effect of technological factors on GHG emissions of housing buildings, but the effect of design factors combined with building systems factors remains rather unclear. In this context, this research aims to provide empirical basis on the combined effect of design factors and building systems factors on the amount of annual GHG emissions and construction cost under the 'Greenhome guidelines' released 2009 by the government. According to the government statistics, the nation-wide annual GHG emission is estimated to be 600 Mt·CO2, and the portion of the multi-family housing sector is estimated to be 5.4% in the national emission. One apartment housing unit causes GHG emissions of 148t.CO2 throught its lifecycle when its lifecycle is assumed to be 30 years, and about 75% of the lifecycle GHG emissions is caused by energy-consumption during its in-use stage. To provide further understanding on the link between design factors and building systems factors on the GHG emissions, an analytic framework was devised for estimating the amount of GHG emissions and construction cost under every possible combination of design variables and building systems variables. The variables used in the analysis include development density in terms of the floor area ratio, height of housing buildings, thermal insulation level, use of energy recovery ventilation system, use of combined heat and power system, and capacity of photovoltaic generation system per dwelling unit. The results from the analysis can be summarized as follows: 1. The construction cost increase for 1% point GHG reduction is estimated to be 0.6%~0.76% of that of the base model. The cost increasement varies significantly by the availability of grid-connection with in-site power generation system. This means the cost-efficiency for mitigating GHG emissions of apartment housing can be significantly improved when the grid connection is available for inverse-transmission. 2. The height of apartment buildings clearly limits the maximum reduction level of annual GHG emissions. The building height is directly linked to the maximum capacity of PV system per housing unit, thus influencing the maximum GHG reduction level: There is no feasible solution for apartment buildings exceed 5-stories which can achieve more than 50% annual GHG reduction level. The result implies that regulations involving physical design and form of apartment housing can significantly affect the GHG mitigation policy in housing sector. 3. In the same context, the density of apartment housing development can affect the maximum level of GHG reduction. The result of the analysis shows that the development density is limited to 1.5 in terms of the floor area ratio for the net zero carbon emissions. When the FAR is set to 2.0, the maximum GHG reduction level is limited to 66%. This limitation is not linked to the cost-feasibility, but it is linked to the technological constraint. Policy implications drawn from the research findings can be summarized as follows: 1. The GHG reduction level should be set higher than the current guideline which set the target level to 15~20% compared to the baseline model because current target level is neither cost-effective nor the technologies for GHG reduction are abundant in market. The government should focus on establishing social infrastructure such as the Smartgrid system which can significantly reduce social cost of GHG reduction in housing sector. 2. The government should review design regulations which can influence the GHG reduction of apartment housing. In particular, high density - super tall apartment development practice should be reviewed when the government is to achieve more than 50% GHG reduction in housing sector. 3. The government guidelines for the 'Greenhome' can be improved in ways that it can reflect actual amount of GHG emissions by adopting more elaborated numeric model for pre-estimation of GHG emissions with building systems factors. |