1. ZEB 관련 국내 정책방향

 

그림 1 - 국내 제로에너지 보급 확산 방안에 대한 로드맵

2019년 6월 30일자 국토교통부 보도자료로 시작된 국내 제로에너지 보급 확산 방안을 위한 로드맵에 따르면 2020년 공공건축물 1,000㎡이상의 ZEB 5등급을 시작으로 용도 확대와 기준이 수립되었다. 2025년부터는 연면적 1,000㎡ 이상의 공공건축물은 ZEB 4등급으로 추진하고 있기에 향후 ZEB 3등급 및 1등급까지 기술요소를 개발하고 안착될 수 있는 방안이 모색되어야 할 것으로 판단된다.
최근 정부는 2050 탄소중립 목표달성을 위한 건물부문 ZEB 인증 의무화와 설계기준 강화 등의 정책을 추진 중에 있으며, 내년부터는 민간부문도 ZEB 5등급 이상 수준의 설계를 본격화함에 따라 앞으로의 민간부문의 적극적인 참여를 위해 ZEB 인증 통합(안) 및 제 3차 녹색건축물 기본계획을 발표하였다.

 

그림 2 - 건축물에너지효율등급 및 제로에너지건축물 인증 통합(안)

 

그림 3 - 제3차 녹색건축물 기본계획 비전 및 추진전략(‘24.09.05 제3차 녹색건축물 기본계획(안) 공청회)

ZEB 인증 통합(안)은 “에너지자립률” 또는 “1차 에너지소요량”을 택 1 하여 평가할 수 있어 도심지 고층건축물과 같이 태양광 설치공간의 제한으로 에너지자립률을 만족하지 못했던 케이스에 대한 해법이 될 수 있을 것으로 보여진다. 이를 위해 건물부하를 최적화 시키는 에너지통합설계의 중요성이 부각될 것으로 생각되나, 건축물의 1차 에너지소요량과 무관하게 에너지자립률로만 평가하는 경우 소규모 건축물은 에너지통합설계를 통해 건물부하를 줄이기 위한 노력보다는 단순 신재생에너지 용량만 증가시키는 제로에너지건축물이 조성될 것으로 판단되어 ZEB 인증 통합안이 정착되기 전에 건축물 용도 및 규모별 1차 에너지소요량에 대한 최소 기준을 마련하는 것에 대한 추가적인 검토가 필요할 것으로 판단된다.
 

 

2. 제로에너지 건축물 실무 프로세스

 

그림 4 - 제로에너지건축물의 정의 및 개념

 

그림 5 - 경제적인 제로에너지 개념

건축물에 필요한 에너지부하를 최소화하고 신에너지 및 재생에너지를 활용하여 에너지소요량을 최소화하는 녹색건축물로 제로에너지건축물은 사전적으로 사용에너지와 생산에너지의 합이 ‘0’이 되는 건축물이나, 현재의 기술수준 및 경제성 등을 고려하여 정책적으로는 에너지소비를 최소화하는 건축물을 제로에너지건축물로 정의하고 있다.

 

그림 6 - 단계별 에너지통합설계 

ZEB 인증 취득을 위해서는 4단계로 구분하여 단계별 세부접근 방법을 필수적으로 고려해야 한다.
프리패시브(Pre-passive) 설계단계에서는 먼저 사전 현황분석으로 대상 건축물이 위치한 대지의 입지, 지형 및 기후 분석을 수행한다.
패시브(Passive) 설계 기법은 건물의 에너지절약적 형태 계획을 위해 체적대비 외피 면적비(A/V비) 최소화를 계획하고, 주거/비주거의 특성을 고려한 적정 수준의 단열계획, 창으로의 열손실을 최소화하기 위한 방위별 적정 창면적비 계획,주거/비주거의 주 에너지용도 특성을 고려한 창호 태양열취득률(SHGC) 및 차양을 계획하여 에너지요구량의 최소화를 계획한다. 비주거 건축물의 경우, 단열 및 창호의 열관류율은 법적기준 수준을 유지하며, 냉방부하저감을 동시에 고려하고 주거용 건축물의 경우, 난방부하 저감에 대한 민감도가 크기 때문에 LH 제로에너지 패시브 가이드 기준의 수준만큼 적용할 수 있도록 계획해야 한다.
액티브(Active) 설계 단계는 패시브 설계단계에서 단열성능, 유리 SHGC 개선 등의 건물의부하(Load) 최소화를 통해 냉난방부하를 재산정하여 설비용량을 최적화한다. 
신·재생에너지의 경우, 대상 건축물의 연도별 신·재생에너지 의무공급비율을 확인한다. 공공건축물의 경우, 신·재생에너지 연도별 의무공급비율을 확인하여야 하며, 민간 건축물의경우, 지자체, 건축물 용도별 설계기준에 부합하는 용량을 확인한다. 
건물에너지관리시스템은 컨설팅 대상 건축물의 용도 및 규모 특성을 고려하여 BEMS 혹은 전자식 원격검침계량기를 제시한다.
이에, 경제적인 제로에너지 건축물 구현을 위해서는 설계초기단계부터 에너지통합설계가 이루어져야 한다. 특히 ZEB 목표 등급이 높아질수록 많은 양의 신재생에너지를 설치해야하므로, 설계 초기단계부터 패시브 및 액티브 설계기법 적용을 통해 건물에너지를 줄이는 것이 공사비 증액을 최소화하는 중요한 방법이다. 이를 위해서는 건축, 기계, 전기분야에 대한 에너지 통합설계를 통해 강화된 패시브 성능을 반영한 부하계산을 통해 설비용량을 최적화시키고, ZEB 달성에 필수적인 태양광 용량을 초기 디자인 단계부터 고려할 수 있도록 하는 것이 중요하다. 

 

3. 제로에너지건축물 요소기술 가이드라인

현재, 당사는 한국에너지공단에서 운영중인 ‘제로에너지건축 에너지 최적화 컨설팅 지원 사업’에  2018년부터 참여하여 2023년까지 총 224건에 대한 제로에너지 무료 컨설팅을 수행했으며, 현재 2024년에도 40건을 대상으로 컨설팅을 진행하고 있다. 이를 통해 비용효율적인 ZEB 달성 방법론을 마련한 바 있으며, 제로에너지건축물 기술요소 참고서 및 우수사례집을 발간하여 ZEB 인증을 취득하고자하는 건축주, 시공사, 설계사에 많은 도움이 되고 있다.

 

그림 7 - 업무시설, 문화 및 집회시설, 노유자시설 가이드라인

 

그림 8 - 교육연구시설 : 학교시설 가이드

 

그림 9 - 운동시설 가이드

 

그림 10 - 고층형 업무시설 가이드

 

 

4. 민간 ZEB 공동주택 접근 방안

최근 발표된 에너지절약형 친환경주택 건설기준 일부개정안 행정예고를 살펴보면, 건축분야의 부위별 단열강화는 없는 상태에서 설비시스템의 사양만 상향하는 방안으로 정리되었으며, 현재 수준과 비교 분석해 보면 제로에너지 5등급 인증을 받기에는 추가적인 태양광을 설치해야 가능한 것으로 나타났다. 

 

그림 11 - 에너지절약형 친환경주택의 건설기준 일부개정(안) 검토사항

현 수준에서 민간분야 공동주택을 ZEB 5등급 인증을 받기 위해서는 막대한 양의 태양광발전 시스템을 도입해야 가능한 수준으로 일반 국민들이 체감하는 ZEB 5등급 수준의 설계기준으로 인증을 받는 것은 매우 어려운 실정이다. 
정부의 정책방향에서 가장 최적화된 방안을 찾기 위해 단순하게 신재생에너지 설비시스템만 추가하는  방안보다 민간분야의 공동주택 규모(층수, 용적률) 등을 고려한 ZEB 5등급 설계기준 마련이 필요할 것으로 판단된다.
또한, 최소 ZEB 4등급 및 3등급까지도 고려된 ZEB 5등급 설계기준이 마련되어야 된다고 판단되며, 이는 특히 민간분야에서 도심의 고층형 건축물을 짓기를 원하고 ZEB 5등급 인증을 받기위해서는 4등급과 3등급 전략을 조기에 도입해야 인증취득이 가능할 것으로 판단되었기 때문이다.

 

그림 12 - 공동주택 제로에너지 5등급 가이드라인

 

그림 13 - 고층형 공동주택 제로에너지 달성을 위한 로드맵

 

 

5. ZEB 통합안을 고려한 ZEB 실무사례

 

그림 14 - 여의도우체국 개요 및 주요 적용 기술요소

여의도우체국은 서울시 공공건축물로 상업지역인 여의도 도심지에 건설되는 “임대형 업무시설”로 에너지절감 뿐만 아니라 실내 환경성능 개선을 통한 재실자를 고려한 업무환경 조성을 계획하였으며, 주변 유사 건축물 대비 에너지비용 절감 및 LEED 계획으로 임대 경쟁력 확보 및 유지관리성능을 향상하고자 하였다. 이에, 업무시설의 특성을 고려한 단계별 에너지통합 설계를 통해 원 설계대비 에너지요구량 17.0% 절감, 1차에너지소요량 28.5% 절감하여 에너지사용량을 최소화 하였으나, 33층의 고층건물로 태양광설치공간 부족에 따라 에너지자립률이 약 6.6% 수준 밖에 확보 할 수 없어 현재 제로에너지건축물 인증기준 미달에 따라 ZEB 취득이 불가하였다.
그러나, 현재 여의도우체국의 1차에너지소요량이 119.0kWh/㎡·y으로 2025년 제로에너지건축물 인증제도 통합(안) ZEB 5등급 취득 기준인 1차에너지소요량 140kWh/㎡·y미만 기준에 따라 ZEB 취득이 가능한 것으로 나타났다. 

 

참고자료
1. 국토교통부(2019), 제로에너지건축 보급 확산 방안
2. 탄소중립녹색성장위원회(2020), 2050 탄소중립 추진전략
3. 국토교통부(2021), 국토교통 2050 탄소중립 로드맵
4. 관계부처합동(2023), 탄소중립 녹색성장 국가전략 및 제1차 국가 기본계획
5. 관계부처합동(2024), 2024년 경제정책방향
6. 국토교통부(2024), 에너지절약형 친환경주택의 건설기준 일부개정안 행정예고
7. 한국에너지공단(2022), 제로에너지건축물 인증 기술요소 참고서 Ver.3
8. 한국에너지공단(2024), 공동주택 효율강화에 따른 기술 경제성 분석을 통한 로드맵 실현방안 제시