김수민 연세대학교 건축공학과 교수는 대한설비공학회에서 발표한 ‘목조건축물의 제로에너지건축물 인증을 위한 국내·외 에너지성능평가프로그램 분석’ 논문의 성과를 인정받아 지난 7월10일 개최된 ‘제35회 과학기술우수논문상 시상식’에서 공학분야 과학기술 우수논문상을 수상했다.

 

정부는 탄소중립·녹색성장 국가전략 및 제1차 국가기본계획을 통해 2050년까지 신규 건축물은 모두 ZEB 1등급을 달성하며 기존건축물은 그린리모델링(GR)을 실시할 것으로 발표했다. 기존 건축물의 경우 주거용은1++등급 비주거용은 1+등급으로의 전환을 100% 이행할 예정이다.

 

이에 따라 건축자재의 탄소중립 전환이 핵심과제로 떠오르고 있다.

 

특히 목조건축물은 전환에 있어 핵심적인 역할을 할 수 있을 것으로 전망된다.

 

목재는 유엔기후변화협약(UNFCCC)이 인정한 유일한 탄소저장능력을 지닌 재료로 1㎥의 제재목은 0.84톤의 이산화탄소를 저장할 수 있다.

 

ECO2 평가체계 내 목조건축물 인증기준 보완 필요
김수민 연세대 교수 연구진은 국내외 건축물 에너지성능평가관련 기준과 평가방법에 대해 목조건축물을 중심으로 분석했다.

 

대표적인 국내 인증프로그램인 건축물에너지효율등급인증(ECO2)은 ISO13790 규격에 따른 총량적 에너지소요량과 단위면적당 1차에너지소요량을 산출할 수 있도록 개발돼 제로에너지건축 등급을 부여할 수 있다.

 

 

ECO2 내에서는 현재 외벽 등 열관류율(U-value)은 스터드 등을 고려하지 않은 값으로 평가를 하고 있다. 목조건축물을 대상으로 에너지평가 시 목조외피를 단순히 재료를 나열해 하나의 레이어로 평가하게 된다면 최종에너지소요량 예측에 큰 영향을 미칠 수 있다.

 

또한 고층 혹은 대규모 목조건축물을 대상으로 할 경우 U-value 차이는 더 큰 오차를 발생시킬 수 있어 목조건축물 에너지성능평가에 있어 외피자체의 특성을 반영하며 실효 열관류율값을 산정하도록 개선이 필요하다.

 

건물에너지성능에 영향을 미치는 주요요인 중 하나인 기밀성능도 ECO2 내에서 불리하게 작용되고 있다. 현재 제도적으로 준공된 건물에서의 실질적 성능검토와 기준이 제시돼 있지 않은 상황이다.

 

목조건축물은 일반적인 건축물에 비해 높은 기밀성을 지니지만 목조건축물을 ECO2를 통해 평가할 경우 기밀성능을 일괄적용하게 돼 목조건축물에 불리한 결과가 나타날 수 있다. 이에 따라 건축물 구조에 따른 기밀성능기준의 차별화가 필요하다.

 

목조건축물 에너지성능평가를 위해서는 기본건축재료 데이터베이스(DB)를 활용하는데에도 제약이 있다.

 

ECO2 내에서는 현재 중량에 따른 열전도율만 제시하고 있는 상황이지만 중량차이만으로는 목재자체 재료특성을 반영할 수 없다. 반면 해외는 밀도, 습기특성 등 물성데이터를 확보해 DB가 구축돼있는 상황이다.

 

연구결과에 따르면 국내 목조건축물 활성화를 위해서는 다양한 목자재 제품의 물성을 확보하며 에너지성능평가프로그램 DB를 구축해 에너지성능평가와 예측에 있어 다양한 선택지 제공이 필요할 것으로 나타났다.

 

 

김수민 연세대 교수는 “탄소중립이라는 시대적 과제를 실현하기 위해 목조건축은 필수적인 해법으로 자리매김하고 있다”라며 “특히 목조건축물의 구조적, 열적 요소를 반영한 정교한 에너지성능평가는 탄소저감효과를 극대화하고 ZEB인증의 신뢰성을 높이는 핵심적인 기술요소”라고 말했다.

 

이어 “연구를 통해 국내·외 에너지평가 툴을 분석하고 국내 툴의 한계와 개선 방향을 제시하고자 했다”라며 “과학기술 우수논문상이라는 뜻깊은 상을 받아 진심으로 감사드리며 논문이 목조건축 활성화를 위한 에너지정책 수립에 작게나마 기여하길 바란다”고 수상소감을 전했다. 

 

한편 연구는 산림청 산림화각기술 연구개발사업의 일환으로 진행됐다.