Journal of Korean Institute of Architectural Sustainable Environment and Building Systems. August 2019. 211-222
https://doi.org/10.22696/jkiaebs.20190018


ABSTRACT


MAIN

  • 서론

  •   연구의 배경 및 목적

  •   연구의 방법

  • 표본 세대 특성

  • 용도별 에너지사용량 원단위 통계값 산정 및 분석

  •   용도별 에너지사용량 원단위 통계값 분석

  •   용도별 에너지사용량 원단위의 월별 평균값 분포 분석

  • 본 연구에서의 용도별 에너지사용량 원단위 평균값과 RECS 2015 데이터 간 비교

  • 결 론

서론

연구의 배경 및 목적

온실가스 감축 목표를 달성하기 위해서는 건물 부문의 에너지절약이 중요함을 인식하여 많은 국가들이 설계기준 강화, 리모델링 촉진, 제로에너지 건축 의무화 등 건물 에너지절약 정책들을 크게 강화하고 있다. 이러한 정책 강화가 실효를 거두기 위해서는 시장에서의 기술적, 경제적 타당성 확보와 함께 건물 관계자나 정책 수립자가 쉽게 접근할 수 있고 에너지사용 특성을 파악할 수 있는 건물 부문의 에너지 정보 제공이 필요하다. 특히 서로 다른 설비시스템으로 구성되고 사람들에게 익숙하기 때문에 에너지절약을 위한 구체적인 계획 수립 단위로서 효과적인, 난방, 냉방, 급탕, 조명 등의 용도별 에너지사용 현황을 파악할 수 있는 정보의 제공은 건물 관계자의 자발적인 에너지성능 개선 유도와 구체적인 정책 수립에 큰 역할을 할 수 있으므로 중요하다고 할 수 있다.

현재 많은 국가에서 건물 부문의 에너지 정보시스템을 운영하고 있으며, 주요 사례로는 미국의 Residential Energy Consumption Survey (RECS), Commercial Building Energy Consumption Survey (CBECS) 등이 있다. 이 시스템들에서는 표본 건물에 대한 조사와 에너지공급사로부터의 자료 수집 등을 통해 작성된 건물 종류별(주거용, 상업용), 건물 특성별, 원별 에너지사용량 및 에너지사용량 원단위 정보를 제공한다. 또한 수집 자료에 대한 통계처리와 엔지니어링 모델 등을 통해 산정한 용도별 에너지사용량 및 에너지사용량 원단위 정보를 함께 제공하고 있어, 에너지절약을 위한 구체적인 계획 수립에 활용 가능하다.

한국 정부에서는 국가에너지통계 종합정보시스템(Korea Energy Statistics Information System, KESIS)을 운영하고 있으며, 여러 종류의 표본 건물에 대한 3년 주기의 에너지 총 조사, 표본 주택에 대한 1년 주기의 에너지 조사를 통해 작성된 건물 종류별(주거용, 상업 및 공공용, 대형건물), 건물 특성별, 원별 에너지사용량 정보를 제공한다. 그리고 개별 건물의 에너지평가서 발급을 목적으로, 에너지공급사의 요금 부과용 자료를 수집하여 온라인 포털시스템인 그린투게더를 구축하고, 개별 건물에서의 원별 에너지사용량 정보와 유사 건물 군과의 비교 기능을 제공하고 있다. 그러나 이 시스템들에서 제공되는 정보는 주로 원별 에너지사용량이며, 에너지절약을 위한 구체적인 계획 수립 단위로서 효과적인 용도별 에너지사용량 및 에너지사용량 원단위 정보는 아직까지 미흡한 실정이다.

이에 따라 현재 주로 원별 에너지사용량에 한정되어 있는 건물 에너지 정보를 용도별로도 제공할 수 있도록, 표본 건물에 용도별 에너지사용량 지속 계측시스템을 2014년부터 6개년에 걸쳐 설치하고, 계측 데이터를 통계 처리하여, 용도별 에너지사용량 및 CO2 배출량 원단위 정보시스템을 구축하는 국가 연구과제가 진행 중이다. 대상 건물 종류는 한국에서 가장 대표적 주거용 건물인 아파트와 업무시설 두 개이다. 본 연구에서는 서울에 위치한 71개 표본 아파트 세대의 계측 데이터로 산정된, 2017년 5월부터 2018년 4월까지 1년간에 대한 용도별 에너지사용량 원단위 통계값을 보이고, RECS 2015 데이터와 비교한 결과를 제시하고자 하였다.

연구의 방법

2014 ~ 2016년에 계측시스템을 설치한 서울 소재 16개 아파트 단지의 71개 표본 아파트 세대를 대상으로 현장조사를 실시하여 건축, 설비, 사용부문 특성을 파악하고, 용도별 에너지사용량 계측 데이터를 수집하였다. 2017년 5월부터 2018년 4월까지의 1년간에 대해 표본 세대에서의 용도별 에너지사용량을 구하였다. 이를 표본 세대의 전용 바닥면적으로 나눠 원단위를 구한 후, 71개 표본 세대 전체에서의 원단위 분포 특성을 파악할 수 있도록 평균, 백분위, 표준편차 등의 통계값을 산정하였다. 그리고 용도별 에너지사용량 원단위의 월별 평균값 분포를 함께 분석하였다. 또한 용도별 에너지사용량 원단위 평균값의 크기와 용도 간 경향을 RECS의 가장 최근 데이터인 RECS 2015 데이터와 비교 검토하였다.

용도별 에너지사용량 계측을 위한 아파트 세대의 표본 설계, 용도별 에너지사용량 분류 및 정의, 용도별 에너지사용량 계측 및 데이터 수집방법은 저자들의 선행 연구(Choi et al., 2015; KIAEBS S-6: 2016, 2016; Jin et al., 2016)에서 보고하였으며, 이에 준해 계측시스템 설치, 계측 및 데이터 수집이 진행되었다. Table 1은 용도별 에너지사용량의 분류 및 정의를 나타낸 것이다.

Table 1. Classifications and definitions of energy consumption by end use

Classification Definition
Space heating The energy consumption of the main space heating system including the heat source and pump.
District heating •The primary heat input to the apartment complex heat exchanger, corresponding to the heat consumed for space heating of the unit. This reflects the heat loss of the heat supply system from the heat exchanger to the unit entrance.
•The electricity consumption, assigned to the unit, of the apartment complex space heating hot-water circulation pump (electricity consumption of the pump x floor area of the unit / total floor area of the units served by the pump).
Individual heating •The boiler gas consumption for space heating.
•The boiler electricity consumption for operation (control, etc.).
Space cooling The electricity consumption of the air conditioner, which is the main space cooling system.
Domestic hot water (DHW) The energy consumption of the main DHW system including the heat source and pump.
District heating •The primary heat input to the apartment complex heat exchanger, corresponding to the heat consumed for DHW of the unit. This reflects the heat loss of the heat supply system from the heat exchanger to the unit entrance.
•The electricity consumption, assigned to the unit, of the apartment complex DHW circulation pump (electricity consumption of the pump x floor area of the unit / total floor area of the units served by the pump).
Individual heating •The boiler gas consumption for DHW.
•The boiler electricity consumption for operation (control, etc.).
Lighting The electricity consumption of the main lighting system with a separate branch circuit.
Air movement The electricity consumption of the ventilation unit and exhaust fan.
Electric appliances •The remaining electricity consumption obtained by subtracting the electricity consumption for other uses from the total electricity consumption.
•This corresponds to unclassified total electricity consumption via power outlets.
Cooking The energy consumption of the main cooking system including the gas and electric cook-tops.

표본 세대 특성

2014 ~ 2016년에 계측시스템을 설치한 서울 소재 16개 아파트 단지의 71개 표본 아파트 세대를 대상으로 현장조사를 실시하여 건축, 설비, 사용부문 특성을 파악하였다. 준공시기, 열원방식, 공급 바닥면적 별 표본 세대 분포는 Table 2와 같고, 표본 세대의 건축, 설비, 사용부문 특성은 각각 Tables 3~5와 같다.

Table 3에서와 같이 표본 세대의 건축부문 특성은, 주동 평면타입의 경우 복도식이 48%, 홀식이 52%이며, 발코니 확장 : 비 확장 세대비율은 약 3 : 7로 발코니 비 확장 세대 비율이 더 높게 분포하였다. 세대위치는 중간층 중앙세대와 중간층 측세대가 각각 48%, 38% 그리고 세대주향은 남서향, 남동향이 각각 44%, 42%로 대부분을 차지하였으며, 침실 수는 3개, 욕실 수는 1개인 경우가 각각 43%, 44%로 가장 높은 비율을 차지하였다.

Table 2. Distribution of sample apartment households

Classification Number of sample households Classification Number of sample households
Completion year 1993 or earlier 22 (31%) Type of heat source District heating 21 (30%)
2003 or earlier 19 (27%) Individual heating 50 (70%)
2004 or later 30 (42%) - -
Sum 71 (100%) Sum 71 (100%)
Supplied floor area of households (m2) less than 66.0 12 (17%)
less than 115.5 42 (59%)
115.5 or more 17 (24%)
Sum 71 (100%)

Table 3. Construction characteristics of sample apartment households

Classification Number of sample households Classification Number of sample households
Plan type of unit building Corridor type 34 (48%) Balcony removal Yes 19 (27%)
Hall type 37 (52%) No 52 (73%)
Sum 71 (100%) Sum 71 (100%)
Location First floor center 4 (6%) Orientation East 1 (1%)
First floor side 1 (1%) West 4 (6%)
Middle floor center 34 (48%) South 5 (7%)
Middle floor side 27 (38%) South east 30 (42%)
Top floor center 4 (6%) South west 31 (44%)
Top floor side 1 (1%) - -
Sum 71 (100%) Sum 71 (100%)
Number of bedrooms 1 5 (7%) Number of bathrooms 1 44 (62%)
2 11 (15%) 2 27 (38%)
3 43 (61%) - -
4 or more 12 (17%) - -
Sum 71 (100%) Sum 71 (100%)

Table 4. Service system characteristics of sample apartment households

Classification Number of sample households Classification Number of sample households
Boiler type of individual heating units Condensing 22 (44%) Rated boiler efficiency of individual heating units (%) less than 82 1 (2%)
Non-condensing 28 (56%) less than 83 17 (34%)
- - less than 84 9 (18%)
- - less than 85 8 (16%)
- - 85 or more 15 (30%)
Sum 50 (100%) Sum 50 (100%)
Number of indoor air conditioners No air conditioner 13 (18%) Sum of outdoor air conditioners' power consumption (kW) No air conditioner 13 (18%)
1 37 (52%) less than 1 6 (8%)
2 18 (25%) less than 2 25 (35%)
3 or more 3 (4%) less than 3 23 (32%)
- - 3 or more 4 (6%)
Sum 71 (100%) Sum 71 (100%)
Electric appliance power density (W/m2) less than 20 42 (59%) Lighting power density (W/m2) less than 3 13 (18%)
less than 40 21 (30%) less than 5 16 (23%)
less than 60 5 (7%) less than 7 14 (20%)
less than 80 0 (0%) less than 9 8 (11%)
80 or more 3 (4%) 9 or more 20 (28%)
Sum 71 (100%) Sum 71 (100%)

Table 5. Usage characteristics of sample apartment households

Classification Number of sample households Classification Number of sample households
Number of occupants (person) 1 2 (3%) Occupant density (person/ m2) less than 0.02 7 (10%)
2 22 (31%) less than 0.03 18 (25%)
3 17 (24%) less than 0.04 16 (23%)
4 24 (34%) less than 0.05 13 (18%)
5 or more 6 (8%) 0.05 or more 17 (24%)
Sum 71 (100%) Sum 71 (100%)
Space heating set-point temperature (℃) less than 20 2 (3%) Space heating period Sep. to Apr. 1 (1%)
less than 24 23 (32%) Oct. to Mar. 12 (17%)
less than 28 34 (48%) Nov. to Mar. 48 (68%)
less than 30 4 (6%) Dec. to Feb. 9 (13%)
30 or more 8 (11%) Jan. to Mar. 1 (1%)
Sum 71 (100%) Sum 71 (100%)
Daily average space heating hours (hour/day) less than 5 29 (41%) Space cooling period using air conditioner No cooling 18 (25%)
less than 10 21 (30%) Jun. to Aug. 1 (1%)
less than 15 10 (14%) Jul. to Sep. 3 (4%)
less than 20 1 (1%) Jul. to Aug. 37 (52%)
20 or more 10 (14%) Aug. 12 (17%)
Sum 71 (100%) Sum 71 (100%)
Daily average space cooling hours using air conditioner (hour/day) No cooling 18 (25%) Number of faucets for DHW less than 4 1 (1%)
less than 5 43 (61%) less than 6 34 (48%)
less than 10 4 (6%) less than 8 31 (44%)
less than 15 4 (6%) less than 10 4 (6%)
15 or more 2 (3%) 10 or more 1 (1%)
Sum 71 (100%) Sum 71 (100%)
Daily average DHW usage hours in winter (hour/day) less than 2 19 (27%) Daily average lighting hours in the living room (hour/day) less than 3 14 (20%)
less than 4 30 (42%) less than 6 28 (39%)
less than 6 10 (14%) less than 9 27 (38%)
less than 8 5 (7%) 9 or more 2 (3%)
8 or more 7 (10%) - -
Sum 71 (100%) Sum 71 (%)

Table 4에서와 같이 표본 세대의 설비부문 특성의 경우, 개별난방 세대에서 보일러 종류는 콘덴싱보일러가 44%, 비 콘덴싱보일러가 56%이며, 보일러 정격 효율은 82% 이상 83% 미만인 세대의 비율이 가장 높았다. 에어컨 대수(실내기)는 1대인 경우가 52%로 대부분을 차지하였으며, 에어컨 소비전력 합계(실외기)는 1 kW 이상 2 kW 미만이 35%로 가장 많았고, 2 kW 이상 3 kW 미만도 32%로 비교적 높은 비율을 차지하였다. 보유 가전기기를 대상으로 조사된 기기밀도는 20 W/m2 미만, 20 W/m2 이상 40 W/m2 미만인 세대가 대부분을 차지하였으며, 세대 전용 바닥면적 기준 조명밀도는 9 W/m2 이상인 세대의 비율이 가장 높았다.

Table 5에서와 같이 표본 세대의 사용부문 특성의 경우, 거주인원수는 4인, 2인 세대의 비율이 높았고, 세대 전용 바닥면적 기준 재실밀도는 0.02인/m2 이상 0.03인/m2 미만인 세대의 비율이 가장 높았다. 난방 설정온도는 24℃ 이상 28℃ 미만인 세대의 비율이 높았고, 난방기간은 11 ~ 3월(5개월), 일평균 난방시간은 5시간 미만인 세대의 비율이 가장 높았다. 에어컨을 이용한 냉방기간은 7 ~ 8월(2개월), 일평균 냉방시간은 5시간 미만인 세대의 비율이 가장 높았고, 에어컨이 없거나 에어컨을 가동하지 않는 세대의 비율도 25%로 매우 높았다. 욕조, 샤워기, 세면대, 싱크대, 세탁기 등의 급탕 수전 개수는 4개 이상 6개 미만, 겨울철 일평균 급탕 사용시간은 2시간 이상 4시간 미만인 세대의 비율이 가장 높았다. 겨울철 일평균 급탕 사용시간은 평일과 주말의 급탕 수전별 일평균 사용횟수(회/대·일), 회당 사용시간(시간/회), 급탕 수전 개수(대)를 이용하여 구한 값이다. 일평균 조명 점등시간(거실)은 3시간 이상 6시간 미만이 39%, 6시간 이상 9시간 미만이 38%로 대부분을 차지하였다.

용도별 에너지사용량 원단위 통계값 산정 및 분석

계측 데이터를 통해 2017년 5월부터 2018년 4월까지 1년간에 대한 각 표본 세대에서의 용도별 에너지사용량을 구하고, 이를 각 표본 세대의 전용 바닥면적으로 나눠 원단위를 구하였다. 그리고 71개 표본 세대 전체에서의 원단위 분포 특성을 파악할 수 있도록 통계값을 산정하였다. 특정 표본에서의 과대 혹은 과소한 원단위의 영향을 줄이기 위해, 각 표본별 원단위 중 상하위 10% 범위에 해당하는 원단위는 제외하고 통계값을 산정하였다. 원단위 분포 특성을 대표하는 통계값으로는 평균값, 중앙값, 최빈값 등이 사용될 수 있는데, 본 연구에서 수행한 표본 설계는 일정 수준의 허용오차를 가지고 모집단의 평균을 추정하기 위한 것이므로 평균값을 대표값으로 하였다. 그리고 평균값만으로는 원단위 분포 특성을 구체적으로 파악하기 곤란하므로, 최대값, 최소값, 백분위값, 표준편차를 함께 산정하였다.

용도별 에너지사용량 원단위 통계값 분석

용도별 에너지사용량 원단위 통계값은 Table 6과 같고, 이에 대한 박스플롯 그래프는 Figure 1과 같다. 용도별 에너지사용량 원단위 평균값은 난방 > 전기기기 > 급탕 > 취사 > 조명 > 냉방 > 환기의 순으로, 난방, 전기기기, 급탕이 각각 83.5, 41.5, 24.8 kWh/m2·year로 크게 나타났으며, 취사, 조명은 각각 11.4, 5.4 kWh/m2·year이고, 냉방, 환기는 각각 1.5, 0.4 kWh/m2·year로 작게 나타났다. 용도별 에너지사용량 원단위 평균값의 비율은 난방, 전기기기, 급탕이 각각 49.5, 24.6, 14.7%이고, 취사, 조명이 각각 6.8, 3.2%이다. 이를 통해 용도별 에너지사용량 원단위는 난방이 압도적으로 크고, 전기기기는 난방의 절반 수준이며, 급탕은 전기기기의 절반보다 약간 큰 수준임을 알 수 있다. 그리고 용도별 에너지사용량 원단위의 표준편차는 난방, 급탕, 전기기기에서 다소 크게 나타나 표본 세대간 용도별 에너지사용량 원단위 차이가 다른 용도에 비해 큼을 알 수 있다. 표본 세대에서의 총 에너지사용량 원단위 평균값은 141.2 kWh/m2·year이다. 이 값은 용도별 에너지사용량 원단위 평균값의 합이 아닌 표본 세대별 총 에너지사용량 원단위의 평균값이다.

Table 6. Statistics for site energy use intensities by end use (kWh/m2·year)

Classification Space heating Space cooling DHW Lighting Air movement Electric appliance Cooking Total
Average (Representative value) 83.5 1.5 24.8 5.4 0.4 41.5 11.4 141.2
Maximum 147.9 3.6 52.0 10.8 1.3 60.6 26.9 227.8
Minimum 29.8 0.3 4.5 2.6 0.0 23.8 4.2 56.6
Percentile 10% 38.0 0.5 12.6 2.7 0.1 26.0 5.2 78.4
25% 55.5 0.7 14.3 3.5 0.2 32.6 8.8 107.3
50% 79.4 1.3 23.1 4.6 0.3 41.4 11.1 138.4
75% 112.2 2.0 35.0 7.4 0.6 49.1 13.7 176.0
90% 127.7 3.1 41.4 8.4 0.8 58.7 16.2 205.8
Standard deviation 35.5 1.0 12.8 2.3 0.3 11.8 5.0 48.7
Ratio based on average 49.5% 0.9% 14.7% 3.2% 0.2% 24.6% 6.8% -

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kiaebs/2019-013-04/N0280130401/images/Figure_KIAEBS_13_4_01_F1.jpg
Figure 1.

Box plots of site energy use intensities by end use (kWh/m2·year)

용도별 에너지사용량 원단위의 월별 평균값 분포 분석

용도별 에너지사용량 원단위의 월별 평균값은 Table 7과 같고, 각각의 값에 대한 그래프는 Figure 2와 같다. Figure 3은 월 평균 외기온도 The Korea Meteorological Administration Data Center, Average outdoor temperature (https://data.kma.go.kr/data/grnd/selectAsosRltmList. do?pgmNo=36)와 표본 세대의 실내온도 분포를 나타낸 것이다. 실내온도는 대부분 거실에서 계측하였고, 침실에서 계측한 경우도 일부 있다. 미관과 재실자 생활의 편의상 실내온도 계측기는 바닥으로부터 1m 높이 지점의 벽체에 부착하였고, 실내 발열원인 TV, 컴퓨터 등의 가전기기에 인접할 수밖에 없는 경우도 많이 있어, 장애물 없이 공기가 잘 통하는 지점의 실내온도보다 약간 높게 계측된 경우도 있을 것으로 판단된다.

난방 에너지사용량 원단위의 월별 평균값은 12 ~ 2월에 크게 나타났으며, 외기온도가 가장 낮은 1월에 19.7 kWh/m2·month로 가장 크다. 12 ~ 2월 동안의 평균 외기온도 및 실내온도는 각각 –2.5℃와 22.9℃이다. 냉방 에너지사용량 원단위의 월별 평균값은 7, 8월에 크게 나타났으며, 외기온도가 가장 높은 7월에 0.7 kWh/m2·month로 가장 크나, 1월의 난방 에너지사용량 원단위 평균값에 비해서는 매우 작다. 7, 8월 동안의 평균 실내온도는 30.1℃로 열쾌적 범위를 벗어나는 높은 수준이며, 같은 기간의 평균 외기온도인 26.4℃ 보다 3.7℃ 높게 나타났다. 한국의 주거용 건물에서는 냉방기기로 선풍기를 매우 많이 사용하며, 전력요금 누진제가 적용되어 전력사용량 증가 시 요금이 급증하는 관계로 에어컨 사용이 많지 않아 나타난 결과로 판단된다. 급탕 에너지사용량 원단위의 월별 평균값은 12 ~ 3월에 다소 크게, 6 ~ 10월에 다소 작게 나타났다. 계절적 영향이 크지 않은 조명, 환기, 취사의 경우 에너지사용량 원단위의 월별 평균값은 연중 비교적 일정하게 나타났다. 전기기기 에너지사용량 원단위의 월별 평균값은 여름철 선풍기, 겨울철 보조히터 등의 사용으로 인해 7, 8월과 12, 1월에 약간 증가하였으나 월별 차이가 크지는 않다.

Table 7. Monthly average site energy use intensities by end use (kWh/m2·month)

Classification Space heating Space cooling DHW Lighting Air movement Electric appliance Cooking Total
2017.05. 1.2 0.0 2.0 0.4 0.033 3.3 0.9 6.7
2017.06. 0.0 0.1 1.2 0.4 0.032 3.3 0.9 6.0
2017.07. 0.0 0.7 0.9 0.4 0.033 4.1 0.9 6.9
2017.08. 0.0 0.5 0.8 0.4 0.033 3.9 0.9 6.4
2017.09. 0.8 0.0 1.1 0.4 0.032 3.2 0.9 5.9
2017.10. 2.5 0.0 1.4 0.5 0.033 3.3 0.9 8.0
2017.11. 9.3 0.0 2.1 0.5 0.031 3.2 1.0 13.8
2017.12. 17.0 0.0 3.2 0.5 0.033 3.5 1.0 20.2
2018.01. 19.7 0.0 3.4 0.5 0.033 3.6 0.9 22.0
2018.02. 16.4 0.0 3.5 0.5 0.030 3.3 0.9 19.0
2018.03. 9.5 0.0 3.0 0.5 0.033 3.5 1.0 13.4
2018.04. 5.0 0.0 2.2 0.5 0.034 3.2 0.9 9.8

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kiaebs/2019-013-04/N0280130401/images/Figure_KIAEBS_13_4_01_F2.jpg
Figure 2.

Distribution of monthly average site energy use intensity values (kWh/m2·month) by end use

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kiaebs/2019-013-04/N0280130401/images/Figure_KIAEBS_13_4_01_F3.jpg
Figure 3.

Distribution of monthly average outdoor and indoor temperatures (℃)

난방 에너지사용량 원단위의 월별 평균값은 12 ~ 2월에 크게 나타났으며, 외기온도가 가장 낮은 1월에 19.7 kWh/m2·month로 가장 크다. 12 ~ 2월 동안의 평균 외기온도 및 실내온도는 각각 –2.5℃와 22.9℃이다. 냉방 에너지사용량 원단위의 월별 평균값은 7, 8월에 크게 나타났으며, 외기온도가 가장 높은 7월에 0.7 kWh/m2·month로 가장 크나, 1월의 난방 에너지사용량 원단위 평균값에 비해서는 매우 작다. 7, 8월 동안의 평균 실내온도는 30.1℃로 열쾌적 범위를 벗어나는 높은 수준이며, 같은 기간의 평균 외기온도인 26.4℃ 보다 3.7℃ 높게 나타났다. 한국의 주거용 건물에서는 냉방기기로 선풍기를 매우 많이 사용하며, 전력요금 누진제가 적용되어 전력사용량 증가 시 요금이 급증하는 관계로 에어컨 사용이 많지 않아 나타난 결과로 판단된다. 급탕 에너지사용량 원단위의 월별 평균값은 12 ~ 3월에 다소 크게, 6 ~ 10월에 다소 작게 나타났다. 계절적 영향이 크지 않은 조명, 환기, 취사의 경우 에너지사용량 원단위의 월별 평균값은 연중 비교적 일정하게 나타났다. 전기기기 에너지사용량 원단위의 월별 평균값은 여름철 선풍기, 겨울철 보조히터 등의 사용으로 인해 7, 8월과 12, 1월에 약간 증가하였으나 월별 차이가 크지는 않다.

본 연구에서의 용도별 에너지사용량 원단위 평균값과 RECS 2015 데이터 간 비교

Table 6에 제시된 용도별 에너지사용량 원단위 평균값의 크기와 용도 간 경향을 비교 검토해 보고자 하였다. 서론에 기재한 바와 같이 국내에서 제공되는 건물 에너지정보는 주로 원별(전기, 가스 등) 에너지사용 정보이고 용도별 에너지사용 정보는 부족한 관계로 비교 검토가 곤란하였다. 이에 따라 RECS의 가장 최근 데이터인 RECS 2015에 제시된, 서울과 같은 기후 지역 주택에서의 용도별 에너지사용량 원단위 평균값(Table CE3.1, 2015; Table HC10.9, 2015)과 비교하였다. 본 연구에서의 표본 세대가 위치한 서울은 ASHRAE Standard 90.1 (ANSI/ASHRAE/IESNA Standard 90.1-2013, 2013)에서 정하고 있는 기후 조건 구분에서 지역 4(Mixed-humid 기후 지역)에 해당된다. 참고로 비교 대상인 RECS 2015 데이터의 경우 아파트뿐만 아니라 Single-family detached, Single-family attached, Mobile homes와 같은 여러 유형의 주택을 모두 포함한 데이터이다. RECS 2015의 Mixed-humid 기후 지역에서의 주택당 평균 에너지사용량 및 평균 바닥면적은 각각 Tables 8, 9와 같다(각각의 단위는 Mbtu, ft2을 kWh, m2으로 변환한 것임). 본 연구에서 원단위를 구할 때 적용한 세대 전용 바닥면적은 난방 바닥면적에 해당하므로, Table 8의 값을 Table 9의 난방 바닥면적으로 나눠 RECS 2015에서의 용도별 에너지사용량 원단위 평균값을 구하였다.

Table 8. Average site energy consumption per household in mixed-humid climate zone of RECS 2015 (kWh)

Space heating Space cooling (air conditioning of RECS 2015) DHW (water heating of RECS 2015) Refrigerators Othera Total
10,462.6 2,022.2 4,425.4 762.0 6,242.4 23,650.8

aOther: lighting, appliances (freezers, cooking equipment, laundry machines, dishwashers, minor food- preparation machines, etc.), and electronics (televisions and related, computers and related, etc.)

Table 9. Average floor area per housing unit in mixed-humid climate zone of RECS 2015 (m2)

Total Heated Cooled
192.6 164.5 142.1

본 연구와 RECS 2015에서의 용도 분류는 서로 다르다. Table 8에서와 같이 RECS 2015에서의 냉장고는 본 연구에서의 전기기기에 해당하고, RECS 2015에서의 기타(조명, 가전기기, 전자기기)는 본 연구에서의 조명, 환기, 전기기기, 취사에 해당한다. 이에따라 전기기기 등의 용도를 추가하고, 본 연구의 경우 조명, 환기, 전기기기, 취사의 원단위 합을, RECS 2015의 경우 냉장고, 기타의 원단위 합을 적용한 후, 본 연구와 RECS 2015에서의 용도별 에너지사용량 원단위 평균값을 비교한 결과는 Table 10, Figure 4와 같다. 비교 결과, 총량과 급탕은 매우 유사한 반면, 여타 용도들에서는 차이가 있는 것으로 나타났다. 차이의 비율이 가장 큰 용도는 냉방이다. 난방 및 전기기기 등은 본 연구가, 냉방, 급탕 및 총량은 RECS 2015가 더 크게 나타났다. 본 연구와 RECS 2015 모두에서 용도별 에너지사용량 원단위 평균값은 난방 > 전기기기 등 > 급탕 > 냉방 순으로 동일하다.

Table 10. Comparison of average site energy use intensities by end use of this study and RECS 2015 (kWh/m2·year)

Space heating Space cooling DHW Electric appliance, etc. Total
This study 83.5 1.5 24.8 58.7 141.2
RECS 2015 63.6 12.3 26.9 42.6 143.7
Variation rate compared to RECS 2015 31.3% -87.8% -7.8% 37.8% -1.7%

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kiaebs/2019-013-04/N0280130401/images/Figure_KIAEBS_13_4_01_F4.jpg
Figure 4.

Comparison of average site energy use intensities by end use of this study and RECS 2015

결 론

서울에 위치한 71개 표본 아파트 세대의 계측 데이터로 산정된, 2017년 5월부터 2018년 4월까지 1년간에 대한 용도별 에너지사용량 원단위 통계값을 보이고, RECS 2015 데이터와 비교한 결과를 제시하고자 한 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.

(1)용도별 에너지사용량 원단위 평균값은 난방 > 전기기기 > 급탕 > 취사 > 조명 > 냉방 > 환기 순이며, 난방, 전기기기, 급탕이 각각 83.5, 41.5, 24.8 kWh/m2·year로 크게 나타나, 난방이 압도적으로 크고, 전기기기는 난방의 절반 수준이며, 급탕은 전기기기의 절반보다 약간 큰 수준임을 알 수 있었다. 표본 세대에서의 총 에너지사용량 원단위 평균값은 141.2 kWh/m2·year이다.

(2)난방 에너지사용량 원단위의 월별 평균값은 12 ~ 2월에 크게 나타났으며, 1월에 19.7 kWh/m2·month로 가장 크다. 냉방 에너지사용량 원단위의 월별 평균값은 7, 8월에 크게 나타났으며, 7월에 0.7 kWh/m2·month로 가장 크나, 1월의 난방 에너지사용량 원단위 평균값에 비해서는 매우 작다. 급탕 에너지사용량 원단위의 월별 평균값은 12 ~ 3월에 다소 크게, 6 ~ 10월에 다소 작게 나타났다. 계절적 영향이 크지 않은 조명, 환기, 취사의 경우 에너지사용량 원단위의 월별 평균값은 연중 비교적 일정하게 나타났다. 전기기기 에너지사용량 원단위의 월별 평균값은 여름철 선풍기, 겨울철 보조히터 등의 사용으로 인해 7, 8월과 12, 1월에 약간 증가하였으나 월별 차이가 크지는 않다.

(3)본 연구에서의 용도별 에너지사용량 원단위 평균값과, 서울이 속하는 기후 지역에 대한 RECS 2015에서의 용도별 에너지사용량 원단위 평균값을 비교한 결과, 총량과 급탕은 매우 유사한 반면, 여타 용도들에서는 차이가 있는 것으로 나타났다. 본 연구와 RECS 2015 모두에서 용도별 에너지사용량 원단위 평균값은 난방 > 전기기기 등 > 급탕 > 냉방 순으로 동일하였다.

용도별 에너지사용량 계측 표본 아파트 세대 수는 2019년까지 계속 증가할 예정(총 표본 수 200개)이며, 지속적으로 계측 데이터를 수집하여 준공시기별, 열원방식별, 세대 바닥면적별로도 구분된 용도별 에너지사용량 및 CO2 배출량 원단위 데이터를 계속 업데이트할 예정이다.

Acknowledgements

본 연구는 국토교통부 도시건축연구개발사업의 연구비지원(19AUDP-B079105-06)에 의해 수행되었습니다.

References

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2 

Jin, H.S., Choi, B.H., Kang, J.K., Kim, S.I., Lim, J.H., Song, S.S. (2016). Measurement and normalization methods to provide detailed information on energy consumption by usage in apartment buildings. Energy Procedia, 96, 881-894.

10.1016/j.egypro.2016.09.161
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ANSI/ASHRAE/IESNA Standard 90.1-2013. (2013). Energy Standard for Buildings Except Low-Rise Residential Buildings, ASHRAE.

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Table HC10.9. (2015). Average Square Footage of U.S. Homes, by Housing Characteristics (https://www.eia.gov/consumption/residential/data/2015/hc/hc10.9.xlsx). Accessed on 27 January 2019.

9 

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