서 론
문헌고찰
가구에너지 상설표본조사 개요
조사항목
연구의 진행방법
데이터 클리닝
단계별 분석기준 변수선정
연구결과
지역별/주택유형별 단위면적당 연료소비량
지역별/주택유형별 단위면적당 전력소비량
지역별/주택유형별 단위면적당 총 에너지소비량
결론
HESS DB의 활용
단위면적당 연료소비량
단위면적당 전력소비량
연간 총 에너지소비량
서 론
주거용 건물은 단위 건물의 규모는 작으나 동 수가 많기 때문에 2017년 국토교통부 세움터 통계에 따르면 국가 전체 건축물 연면적의 47.2%를 차지1)하고 있으며, 에너지소비량의 측면에서는 전체 건축물에너지 소비량의 약 44%를 차지하고 있다.
1) 이 중 아파트가 60.9%, 단독주택이 19.4%, 다가구주택이 9.5%, 다세대주택이 7.1%, 연립주택이 2.4%를 차지하고 있다.
이처럼 면적과 에너지소비 등의 측면에서 전체 건축물의 절반 가까이 차지하는 규모로 인해 정부에서는 건물에너지 고효율화의 1차 대상으로 선정하여 지난 10여년에 걸쳐 강력한 효율강화 정책을 진행해오고 있으며, 신축 공동주택의 경우 2025년부터 제로에너지 의무화 규정 시행을 앞두고 있다. 그러나, 정부의 정책개발, R&D분야의 효율화 요소기술개발, 산업현장의 활발한 고효율 주택건설 등 지난 10여 년간 각 참여주체들의 집중적인 노력으로 정책, 기술, 실무 등에서 고효율 주거용 건축물 건설기술은 성숙기에 접어들었음에도 불구하고 국내 주거용 건축물의 보다 정확한 주거에너지 소비특성을 파악할 수 있는 자료가 현재로는 부족한 실정이다.
본 연구에서 ‘주거에너지 소비특성’은 에너지총조사, 가구에너지 상설표본조사(HESS) 등에서 발표하는 행정구역별 총에너지 소비량, 에너지원별 가구당 에너지소비량 , 주택면적별 가구당 에너지소비량 등과 같이 총소비량, 가구당 소비량이 아닌 보다 에너지소비특성을 효과적으로 나타낼 수 있는 소비특성을 의미한다. 예를 들어, 가구별 상이한 전용면적,주거유형, 난방시설의 종류, 준공년도 등에 따른 소비특성의 변화는 일반적으로 단위면적당 사용량을 사용함으로써 같은 규모의 건물이라도 기후, 준공년도, 주거유형 등에 따른 차이의 상호비교가 가능해진다. 기존의 국가조사 발표데이터들이 수급정책을 결정하는 정책관련자들에게 유용한 반면 이러한 상세 소비특성을 파악할 수 있는 데이터들은 연구자나 기술개발자 및 일반 국민들에게 보다 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
이러한 종류의 데이터는 조사대상이 광범위하고 대표성을 가진 표본을 추출하고 체계적인 조사와 분석이 이루어져야 하기 때문에 주거에너지 소비특성을 공학적 관점에서 분석한 연구자료가 많지 않았다. 이러한 현실에서 2011년부터 통계청의 공식 통계승인을 받아 조사대상 표본의 광범위함, 표본추출 절차의 체계성, 질문문항의 구체성 등에서 가장 신뢰성이 있는 것으로 평가할 수 있는 에너지경제연구원의 가구에너지 상설표본조사2)자료는 조금만 개선된다면 큰 활용 잠재력을 가지고 있다. 또한, 에너지경제연구원에서 3년마다 조사 발간하는 에너지 총조사에서도 주거부문에 대한 소비특성을 비중있게 다루고 있다. 국토교통부는 한국감정원에 위탁하여 국내 전체 건물을 대상으로 월별 에너지소비량 데이터 수집 및 통계분석을 수행하고 있다. 국가 건물에너지 통합관리시스템이라 불리는 이 데이터베이스는 거의 모집단에 가까운 건물을 대상으로 하는 장점이 있으나, 대규모 데이터처리의 복잡함으로 인해 현재는 거시적 주거에너지 사용량 통계만 공식 승인통계로 지정되어 있는 상태이다.
2) 2011년 통계청이 승인한 공식통계(승인번호 33902호)로 통계청의 명칭은 “가구에너지소비실태조사”임.
기존 통계자료를 새로운 기준으로 분석하여 다양한 분야에서 활용할 수 있는 주거에너지 소비특성을 제시하고자 하는 연구의 목적에 기반한 적합성을 판단하면 에너지경제연구원의 가구에너지소비실태조사 통계는 표본주거를 대상으로 건축물 정보와 관련한 조사를 병행할 뿐만 아니라 마이크로데이터를 공개하기 때문에 에너지소비 특성을 건축물 정보와 연계한 분석이 가능한 장점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 2017년 가구에너지소비실태조사 마이크로 데이터3)를 활용하여 대한민국 주거에너지 소비특성을 분석하여 제시하고자 한다.
3) 데이터는 http://www.kesis.net/을 통해 수집할 수 있으며, 2017년에 조사하면 2016년 사용량데이터를 분석하게 된다.
문헌고찰
대규모 모집단을 가지는 주거에너지 소비특성을 추정하기 위한 기존 연구들의 방법은 크게 열전달과 열역학을 기반으로 다양한 공학적 수식모델을 조합하여 최종 주거에너지를 추정하는 공학적 접근법과 기존 사용량데이터와 이 사용량에 영향을 미치는 변수와의 상관관계를 활용하는 통계적 접근법으로 구분할 수 있다. 공학적 접근법을 이용한 주거에너지 소비특성 관련 연구는 직접측정, 과거 에너지 소비량 기록과 건축물 및 이용자 특성 분석을 통한 사용량 실태분석 연구(Ahn et al., 1997; Hong et al., 2001; Kim et al., 2011; Kim and Yee, 2014; Kim and Song, 2014; Park et al., 2014; Choi et al., 2015; Jin et al., 2018)와 일부 실태분석 데이터 및 전문가의 경험에 기반한 건물에너지 상세모델링 도구를 활용하여 전형적 소비특성을 추정하는 연구(Huang and Broderick, 2000; Webtool, 2012; Seo et al., 2014; Jung et al., 2017)로 구분할 수 있다.
통계적 방법론은 측정한 에너지소비량을 재실자의 행위나 가전기기의 설정 및 이용특성을 이용하여 사용량을 계산(Lee, 2010; Yoo and Shin, 2014) 하거나 주거에너지 데이터와 상관성이 있는 변수를 선택하여 다양한 회귀기법을 활용(Raffio et al., 2007; Lee et al., 2015)하는 방식으로 주거에너지 사용특성을 도출한다. 선정된 변수에 절대적으로 의존하게 되어 지역별, 준공년도별, 전용면적별 등 상세한 사용특성을 추정하기가 용이하지 않다.
지금까지 살펴본 바와 같이 주거에너지 소비특성(특정기간 사용량, 세대별 사용량, 단위면적당 원단위, 냉난방 및 급탕 등 용도별 사용량, 매 시간별 사용량 등)을 추정한 연구들은 대규모의 주거를 대상으로 에너지소비 정보와 그와 연계된 건축 및 이용특성정보를 수집하는 것이 용이하지 않기 때문에 일정그룹(단위건물군, 건축용도, 단지, 도시 등)에 해당하는 주거들의 사용특성을 규명하기 위한 연구들에 집중하고 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 연구의 결과는 국내 최초로 국내 전체 주거건물에서 체계적 통계기법을 통해 샘플링된 주거건물을 대상으로 유형별, 지역별, 준공년도별, 전용면적 규모별 등 다양한 변수를 기준으로 하는 에너지소비특성을 제시함으로써 정책개발은 물론 공학 및 연구분야에서도 유용한 기반데이터가 될 것으로 사료된다.
가구에너지 상설표본조사 개요
가구에너지 상설표본조사(HESS)는 가구에너지 소비실태조사라는 이름으로 2009년 1,500가구를 대상으로 예비조사를 수행 후 2011년도부터 2018년까지 8차례에 걸쳐 2,520가구를 대상으로 본조사를 실시하였다. 2019년도부터는 ‘가구에너지 패널조사’로 개편하여 일반가구 7,000가구와 신재생 가구 1,036가구를 합한 8,036가구를 대상으로 한 제9차 조사가 실시된다.
본 연구는 2017년 가구에너지 상설표본조사의 결과를 이용하므로 조사명을 과거의 명으로 표기한다. 이 당시 조사의 모집단은 인구주택총조사 자료를 기반으로 한 전국 16개 시·도의 일반가구로 구성되었다. 모집단과 에너지총조사의 가구부문에 해당하는 조사가구에서 중복 추출하여 표본을 구성하였으며, 표본 추출방법으로는 층화추출법이 사용되었다.4 표본가구는 단독주택, 아파트, 다세대 및 연립주택 등의 주택유형에 해당하는 가구들로 구성되었다. Table 1은 HESS 마이크로데이터로부터 주택유형별 표본 수를 전국 시도별 분포표로 정리한 것이다.
4) 가구에너지 상설표본조사의 용도별 에너지소비량 추정을 위한 조사내용 개선 연구(2018, 서동현)’에서 발췌함.
Table 1. Distribution of samples by type of housing located in cities (HESS, 2016)
조사항목
가구에너지 소비실태조사의 조사 항목은 주택특성, 에너지 이용기기 및 에너지소비량, 가전기기보급실태, 자가용차량 보유 및 운행현황, 가구원에 관한 사항 등 크게 6가지항목으로 분류되며, 총 149개의 세부문항으로 이루어져 있다. 주택에 관한 사항에서는 행정구역, 주택유형, 층수, 향, 건축년도, 주택면적, 외벽 및 창의 수, 가구원수, 가구원의 구성, 소득 등을 조사하며, 설비에 관한 사항으로는 주 냉난방 방식 및 연료, 보조 냉난방 방식, 취사연료 등을 조사한다. 이 외에도 가전기기의 보유현황 및 이용시간 등을 상세하게 조사하며 에너지 소비량을 에너지원별로 구분하여 월별 소비량 기준으로 조사한다. Table 2는 표본주거의 전용면적의 분포특성을 보여주고 있다.
Table 2. Descriptive statistics of gross area by housing type (㎡)
| Type | Average | S.D. | Q1 (25%) | Q2 (50%) | Q3 (75%) |
| Detached | 82.1 | 33.8 | 59.4 | 82.5 | 99.0 |
| Row/Multiplex | 78.8 | 25.0 | 62.7 | 79.2 | 92.4 |
| Apartment | 93.7 | 27.3 | 75.9 | 92.4 | 108.9 |
연구의 진행방법
본 연구에서는 37만개가 넘는 대용량 데이터 포인트를 처리하기 위해 R프로그램을 활용하였다. HESS 마이크로데이터의 전처리를 시행한 이후 표본가구의 에너지 소비특성을 제시할 중요 기준변수(예, 기후존, 준공년도, 전용면적 등)를 선정한 후 기준변수에 따른 월별/연간 연료 및 전기사용 특성을 제시한다.
데이터 클리닝
R프로그램을 사용하여 HESS 마이크로데이터를 분석하는 과정에서 불필요한 변수데이터를 제외하고, 이상값으로 판단되는 데이터가 있는 표본가구를 제외하는 데이터 클리닝 작업을 수행하였다. 난방 및 급탕, 취사에 이용되는 에너지를 계산함에 있어 9가지 주 난방연료 중에서 중질중유와 전력을 제외한 나머지 7가지 에너지원(도시가스, 심야전력, 지역난방, 프로판 가스, 연탄, 등유, 임산연료)을 사용하는 가구만을 대상으로 하였으며, 이 논문에서는 이 다양한 7가지 에너지원을 통칭하여 ‘연료’로 표기한다. 중질중유는 미사용 난방연료로 표본 가구 데이터가 존재하지 않기 때문에 대상 연료에서 제외하였으며, 전력을 주 난방연료로 사용하는 총 일곱 가구는 연료소비량과 전력소비량 산출 시 소비량이 중복되어 산출될 가능성이 있기 때문에 분석대상에서 제외하였다.
월평균 전력소비량의 경우 2,520 가구 중 한 달이라도 전력 소비량이 0으로 나타난 40가구를 이상값으로 가정하고 제외하였다. 또한 주거유형별로 연간 총 연료소비량을 박스플롯 그래프를 Figure 1과 같이 나타냈을 때, 평균 범위에서 지나치게 벗어나는 에너지 소비량을 갖는 2가구를 표본에서 제외하였다. 결과적으로 두 번의 데이터 클리닝 작업을 수행하여 2,478 가구로 DB를 재구성하였다.
단계별 분석기준 변수선정
HESS 조사문항 중 에너지소비특성에 가장 영향력이 큰 변수를 총 3단계로 구분하여 선정하였다. 각 단계별 분석기준 변수는 단독으로 적용될 수도 있으나 1, 2단계 변수를 동시 적용하여 좀 더 세분화된 표본그룹을 대상으로 분석할 수도 있다. 이렇게 단계별 변수를 선정하는 것은 Table 3과 같이 기존 가구에너지 상설표본조사의 에너지 소비특성 분석결과가 총소비량과 가구당 소비량 분석에만 머물러 있어 건물에너지 소비특성을 다양한 기준으로 제시하지 않기 때문이다. 예를 들어, 지역별 가구당사용량 또는 총사용량은 거시 에너지 및 주택정책을 다루는 측면에서 참고할 수 있을지 모르나, 보다 상세한 소비특성을 필요로 하는 공학, 통계학, 건축실무분야에서 필요로 하는 세대유형, 전용면적, 준공년도, 기후특성 등에 따른 다양한 소비특성은 파악할 수 없는 한계를 가진다.
Table 3. Exemplar table on annual energy consumption by housing type (Mcal, Choi et al. , 20155)
5) Choi, M., Kwon, J. (2015). Household energy standing survey (HESS), Korea Energy Economics Institute, KESIS 15-02.
이러한 목적에 따라 작성된 Figure 2는 HESS 조사항목을 분류하여 단계별 기준변수 선정과정을 예시로 나타낸 도표이다. 도표에서는 표본추출의 기준이 되었던 주거유형과 지역을 1단계 변수(1st Step Variable)로, 에너지소비의 근원이 되는 건축특성변수 중 가장 영향력이 큰 변수 중 하나인 준공년도와 전용면적을 2단계 변수(2nd Step Variable)로, 가전기기 소유 및 사용시간 등을 3단계 변수(3rd Step Variable)로 선정하여 종속변수(Dependent Variable)인 월별 에너지소비량 사용특성과 연계하여 분석하는 과정을 보여주고 있다. 각 단계별 변수는 1개만 단독으로 이용될 수도 있으나(예: 지역별 주거에너지 사용량)보다 구체적인 주거에너지 소비특성을 제시하기 위해서는 다중 변수의 적용(예: 지역별/주거유형별 주거에너지)이 필수적이기 때문에 지면의 한계 상 본 연구에서는 1단계 변수들을 기준으로 분석한 결과를 제시하며, 2단계 및 3단계 변수를 이용한 분석 결과는 본 연구의 후속 연구결과로 발표할 예정이다. 다만, 일반적으로 건물에너지 통계의 정규화에는 건물당이나 세대당 보다는 단위면적당 에너지사용량을 일반적으로 사용하므로 2단계 변수 중 전용면적은 본 연구에서 활용한다.
1단계 변수 중 지역변수(Region)는 각 표본가구의 기후에 따른 에너지 소비량 변화 요인으로 판단하였으나 HESS는 주거지역을 광역시·도 단위로만 구분하기 때문에 추가 상세 지역구분이 불가능하다. 따라서 본 연구에서는 건물에너지절약설계기준의 기후존과 같은 중부, 남부, 제주지역으로 표본가구를 분류하지는 못하지만 서울, 인천, 대전, 경기, 강원, 충북, 충남 7곳을 중부지방으로 분류하였으며, 부산, 대구, 광주, 울산, 전북, 전남, 경북, 경남 8곳을 남부지방으로 분류하였다.
연구결과
지역별/주택유형별 단위면적당 연료소비량
Figure 3은 중부, 남부, 제주 지방의 주거유형별 단위면적당 월별 연료사용량을 보여주고 있다. 연료의 소비량은 조사대상 연료의 종류에 따라 다양한 단위로 표기되기 때문에 추후 에너지원단위 표기의 편의성을 위해 에너지공단의 열량환산기준표를 참고하여 kWh(2차에너지)로 통일하였다. 또한, 조사의 현실적인 어려움으로 인해 연료에는 난방은 물론 급탕과 취사에 소비되는 연료가 모두 포함되어 있다.
그림은 주거유형에 따라 월별 단위면적당 연료사용량이 차이가 뚜렷함을 알 수 있으며 이러한 경향은 난방기에 커진다. 중부와 남부의 아파트(Apartment)의 연료사용량은 큰 차이가 없으나 연립/다세대(Row/Multiplex)및 단독주택(Detached)으로 갈 수 록 기후별 연료사용량 차이는 커지는 것을 확인 할 수 있다. 남부지방의 아파트 및 연립/다세대에서 비난방기 연료사용량이 상대적으로 높은 것도 일단의 연료소비 특성이라 할 수 있다.
제주는 모집단의 세대수를 기준으로 표본을 추출하다보니 전체 가구의 표본수가 39개 밖에 되지 않고, 이를 세대유형으로 구분하면 아파트 15세대, 단독주택 14세대, 연립/다세대 8세대로 의미있는 통계를 도출하기에 표본수의 한계가 있는 것으로 판단된다. 따라서, 본 분석에서는 제주에 대한 분석은 유보한다. 또한 주택유형에서 ‘기타(Etc)’의 경우도 표본세대의 이용형태와 건축 및 설비적 특성이 다양하기 때문에 분석대상에서 제외한다.
Table 4와 Table 5는 각각 중부와 남부의 단위면적당 연료사용량을 난방기간(1~4월, 11~12월 및 이 기간을 합산한 11~4월), 중간기간(5월, 10월), 냉방기간(8월), 연간으로 구분하여 정리하고 있다. 마지막 칼럼은 분석 대상 세대수를 의미한다.
Table 4. Annual, heating and non-heating season fuel consumption [kWh/㎡] with respect to housing type in Mid region
Table 5. Annual heating and non-heating season fuel consumption [kWh/㎡] with respect to housing type in South region
중부지역에서 주거유형별 단위면적당 연간 연료사용량은 단독주택>연립/다세대>아파트의 순이며 단독주택, 연립/다세대 각각 아파트에 비하여 79%, 34% 더 많은 연료를 소비하는 것으로 조사되었다. 이 결과를 난방기간으로만 한정하면 단독주택, 연립/다세대 각각 아파트에 비하여 88%, 36% 더 많은 연료를 소비하는 것으로 조사되었다.
남부지역에서 주거유형별 단위면적당 연간 연료사용량은 단독주택≑연립/다세대>아파트의 순이며 단독주택, 연립/다세대 각각 아파트에 비하여 15%, 16% 더 많은 연료를 소비하는 것으로 조사되었다. 이 결과를 난방기간으로만 한정하면 단독주택, 연립/다세대의 사용량이 더 커져 각각 아파트에 비하여 32%, 25% 더 많은 연료를 소비하는 것으로 조사되었다. Table 6은 같은 분류기준을 이용하여 중부지역 단위면적당 연료사용량에 대비한 남부지역 사용량 비율을 보여주고 있다.
Table 6. Percentage of fuel consumption of South region against Mid region for given various periods
| Type\Month | 1~4 | 5 | 8 | 10 | 11~12 | 11~4 | Annual |
| Apt | 96.3% | 115.6% | 127.8% | 138.4% | 103.4% | 98.3% | 105.3% |
| Detached | 65.5% | 52.5% | 78.0% | 61.4% | 75.4% | 68.8% | 67.9% |
| Row/Multi | 84.3% | 77.3% | 113.8% | 98.4% | 102.3% | 89.7% | 91.5% |
아파트의 연료 사용량은 단위면적당 연간 총연료 사용량의 관점에서 보면 중부보다 남부의 단위면적당 연료사용량이 5.3% 많은 것으로 조사되었다. 그러나, 이는 남부의 비난방기간 급탕과 취사사용량이 중부에 비해 20~30% 높은 영향으로 난방기간만 분리하면 남부 아파트 연료사용량은 중부에 비해 1.7% 적은 것으로 조사되어 아파트의 단열수준이 기후별로 다르기 때문에 연료사용량의 차이가 크지 않은 것으로 조사되었다.
단독주택은 남부의 단위면적당 연간 연료사용량이 중부의 약 67.9%에 해당하여 같은 규모의 경우 중부가 약 32% 연료를 더 소비하는 것으로 나타났다. 남부의 단독주택은 비난방기간에도 중부에 비해 연료를 약 78% 수준으로만 사용하며, 난방기간에는 중부의 68.8%만 사용하는 것으로 조사되었다.
연립/다세대의 경우 남부의 단위면적당 연간 연료사용량이 중부의 약 91.5%에 해당하여 같은 규모의 경우 중부가 8.5% 연료를 더 소비하는 것으로 나타났다. 남부의 연립/다세대는 난방기간에 중부의 89.7%만 사용하는 것으로 조사되었다.
지역별/주택유형별 단위면적당 전력소비량
Figure 4는 중부, 남부, 제주 지방의 주거유형별 단위면적당 월별 전력사용량을 보여주고 있다. 그림에서 주거유형에 따라 월별 단위면적당 전력사용량이 차이가 아파트를 제외하면 크지 않음을 알 수 있으며 냉방기기와 보조 전기난방에 따른 계절적 요인으로 전력사용량이 증가함을 볼 수 있다. 중부와 남부의 전력사용량은 주거유형에 관계없이 큰 차이가 없다. 전력사용량 분석에서도 제주와 ‘기타’ 주거유형은 분석대상에서 제외한다.
Table 7과 Table 8은 각각 중부와 남부의 단위면적당 전력사용량을 난방기간(1~4월, 11~12월 및 이 기간을 합산한 11~4월), 중간기간(5월, 10월), 냉방기간(8월), 연간으로 구분하여 정리하고 있다. 마지막 칼럼은 분석 대상 세대수를 의미한다.
Table 7. Annual, heating and non-heating season electricity consumption [kWh/㎡] with respect to housing type in Mid region
| Type\Month | 1~4 | 5 | 8 | 10 | 11~12 | 11~4 | Annual | #sample |
| Apt | 11.28 | 2.63 | 3.50 | 2.78 | 5.53 | 16.81 | 34.62 | 612 |
| Detached | 14.81 | 3.36 | 4.10 | 3.37 | 7.15 | 21.96 | 43.57 | 473 |
| Row/Multi | 14.08 | 3.20 | 4.21 | 3.28 | 6.90 | 20.98 | 42.22 | 169 |
Table 8. Annual, heating and non-heating season electricity consumption [kWh/㎡] with respect to housing type in South region
| Type\Month | 1~4 | 5 | 8 | 10 | 11~12 | 11~4 | Annual | #sample |
| Apt | 12.32 | 2.82 | 3.75 | 2.97 | 6.24 | 18.56 | 37.55 | 523 |
| Detached | 14.59 | 3.37 | 4.12 | 3.39 | 7.15 | 21.74 | 43.42 | 477 |
| Row/Multi | 14.07 | 3.17 | 4.23 | 3.31 | 6.93 | 21.01 | 42.38 | 84 |
중부지역에서 주거유형별 단위면적당 전력사용량은 단독주택≑연립/다세대>아파트의 순이며 단독주택, 연립/다세대 각각 아파트에 비하여 26%, 22% 더 많은 전력을 소비하는 것으로 조사되었다. 이 결과를 난방기간으로만 한정하면 단독주택, 연립/다세대 각각 아파트에 비하여 31%, 25% 더 많은 전력을 소비하는 것으로 나타나 주거유형별 3~5%정도의 난방에 따른 전력소비량 차이가 나타났다.
남부지역에서 주거유형별 단위면적당 연간 전력사용량 역시 중부지역과 유사한 순서로 나타났으며 단독주택, 연립/다세대 각각 아파트에 비하여 16%, 13% 더 많은 전력을 소비하는 것으로 조사되었다. 이 결과를 난방기간으로만 한정하면 단독주택, 연립/다세대의 사용량이 각각 아파트에 비하여 17%, 13% 더 많은 전력을 소비하는 것으로 조사되었다. Table 9는 같은 분류기준을 이용하여 중부지역 단위면적당 전력사용량에 대비한 남부지역 사용량 비율을 보여주고 있다.
Table 9. Percentage of electricity consumption of South region against Mid region for given various periods
아파트의 전력사용량은 단위면적당 연간 총전력 사용량의 관점에서 보면 중부보다 남부의 단위면적당 전력사용량이 8.5% 많은 것으로 조사되었다. 이를 기간별로 분리하면 남부 아파트 전력사용량은 중부에 비해 난방기간에는 10.4% 증가, 냉방기 및 간절기에 각각 7% 내외로 증가하는 것으로 조사되어 전반적인 단위면적당 전력소비수준이 남부가 높은 것으로 조사되었다. 그러나, 단독주택과 연립/다세대의 경우 지역과 계절에 관계없이 1% 내외의 범위 내에서 단위면적당 전력소비가 유사한 것으로 나타났다.
지역별/주택유형별 단위면적당 총 에너지소비량
Table 10은 중부와 남부지역의 주거유형별 단위면적당 연간 총에너지사용량을 1차, 2차 에너지로 구분하여 정리한 결과이다. 중부의 경우 2차에너지 기준으로 단독주택과 연립/다세대가 아파트보다 각각 66%, 31% 에너지를 더 사용하며, 1차에너지 기준으로는 54%, 28% 더 사용하는 것으로 나타났다. 남부의 경우에는 1차, 2차 모두 단독주택과 연립/다세대가 아파트보다 동일하게 15%씩 더 사용하는 것으로 나타났다.
Table 10. Annual total energy consumption with respect to regions and housing types
지역별로 단위면적당 총에너지 사용량을 비교해보면 아파트의 경우 남부가 중부에 비해 1, 2차 에너지 기준 모두 약 6% 추가 에너지를 소비하며, 단독주택의 경우에는 1, 2차 에너지 기준 각각 20%, 26% 정도 에너지를 덜 소비하며, 연립/다세대는 각각 5%, 6% 에너지를 덜 소비하는 것으로 나타났다.
Figure 5는 지역별 주택유형별 총사용량중 연료 및 전력사용량 비율을 1차 및 2차 에너지 기준으로 보여주고 있다. 2차에너지 기준으로 연료의 사용비율은 지역 및 주거유형에 관계없이 전체에너지 중 약 75%를 차지하며 1차 에너지 기준으로는 약 52%를 차지한다. 다만, 중부지방의 단독주택의 경우 이 비율이 각각 약 81%, 61%로 증가하는 것만 예외라 할 수 있다.
결론
HESS DB의 활용
국내 주거에너지 사용특성을 분석하기 위한 최선의 데이터는 에너지경제연구원에서 매년 수집하는 HESS 데이터이다. 2520개의 표본을 대상으로 건물일반정보, 건축정보, 설비정보, 가전기기 정보 등 에너지소비에 영향을 미치는 요소를 상세히 조사하기 때문이다. 보다 정확한 분석을 위해 건축면적, 건축년도, 검침일 및 월별/월별 사용량 등 다수의 질문은 개선의 필요성이 있다.
단위면적당 연료소비량
중부, 남부 등 지역에 관계없이 아파트의 연료사용량이 다른 주거유형보다 적었다. 중부의 경우 단독주택, 연립/다세대 주거가 아파트 주거에 비하여 각각 79%, 34% 더 많은 연료를 소비하는 것으로 조사되었다. 남부의 경우는 단독주택, 연립/다세대 주거가 아파트 주거에 비하여 각각 15%, 16% 더 많은 연료를 소비하는 것으로 조사되어 중부에 비해 편차가 상당히 축소되는 것을 알 수 있다. 연료의 소비량에는 난방, 급탕, 취사가 포함되어 있는데 이를 기술적으로 분리할 수 없는 것이 아쉬운 점이다.
지역별 사용량의 차이에 있어서는 남부의 아파트 주거가 중부에 비해 5.3% 더 많은 연료를 사용하는 것으로 분석되었다. 그 원인은 비난방기간의 연료사용량도 있지만 난방기간에도 연료의 사용량 차이가 커지 않았기 때문이다. 단독주택은 남부의 단위면적당 연간 연료사용량이 중부의 약 67.9%였으며, 연립/다세대의 경우는 남부의 주거가 중부의 약 91.5% 사용량을 나타내었다.
단위면적당 전력소비량
중부지역에서 주거유형별 단위면적당 전력사용량은 단독주택, 연립/다세대 주거가 아파트에 비하여 각각 26%, 22% 더 많은 전력을 소비하며, 남부지역에서는 아파트에 비해 17%, 13% 더 많은 전력을 소비하는 것으로 조사되었다.
지역별 사용량을 비교해보면, 아파트의 단위면적당 연간 전력사용량은 중부보다 남부의 단위면적당 전력사용량이 8.5% 많은 것으로 조사되었다. 그러나, 단독주택과 연립/다세대의 경우 지역과 계절에 관계없이 1% 내외의 범위 내에서 단위면적당 전력소비가 유사한 것으로 나타났다.
연간 총 에너지소비량
중부지역 주거의 평균에너지 소비량은 단위면적당 아파트, 단독주택, 연립/다세대가 각각 137, 232, 183 kWh/㎡로 분석되었다. 1차 에너지 기준으로는 이 값은 200, 308, 257 kWh/㎡로 조사되어 에너지효율등급으로 보면 3~5등급 사이에 위치한다. 물론, 이 값은 전열과 취사 등이 포함되어 있기 때문에 이 값을 제외하면 이 등급은 큰 폭으로 떨어질 것이다. 남부지역의 경우 2차에너지 기준으로 아파트, 단독주택, 연립/다세대가 각각 148, 171, 170 kWh/㎡이며, 1차에너지 기준으로 214, 247, 245 kWh/㎡로 분석되어 주거유형에 따른 소비량의 차이가 중부에 비해 크지 않은 것으로 나타났다. 마지막으로, 지역에 관계없이 연료와 전력의 사용량 비율은 2차 에너지 기준으로 연료가 약 75%이며, 1차 에너지 기준으로는 약 52%로 나타났다.
연구의 의의 및 한계와 향후 연구
이 연구를 통해 기존 국내에서 제시된 바가 없던 주거세대의 전형적인 에너지소비 특성을 지역별, 주거유형별로 제시하여 추후 건물에너지효율등급제도를 검토하거나, 제로에너지 및 패시브 주택설계에서 참고자료가 될 것으로 기대된다. 그러나, 조사 및 기술적 한계로 연료 및 전력의 용도 구분이 되지 않아 더 상세한 소비특성 분석이 어려운 점은 다른 공학적, 통계적 기법으로 극복해야 할 문제로 사료된다. 또한, 변수를 상세히 구분하면 어떤 분류에서는 표본수가 충분하지 않아 편향성을 가진 데이터가 발생하여 일부 분석대상에서 제외된 점은 아쉽게 생각한다. 2019년 조사부터는 표본수가 3배 이상 증대되기 때문에 이러한 문제가 해결될 것으로 기대된다.
본 연구결과의 완결성을 위해서는 앞서 제시한 2단계 및 3단계의 변수를 추가하여 주거에너지 소비특성 분석을 진행해야 한다. 이러한 결과를 기반으로 에너지의 최종 사용처별 에너지소비특성을 제시하면 보다 객관적인 건물에너지효율등급기준을 평가하고, 제로에너지 주택 설계에 도움이 될 것으로 기대한다.
