제로에너지빌딩(ZEB)시스템 전문위원회(위원장 이광호 고려대학교 교수)는 HVAC KOREA 2025 행사 일환으로 4월11일 서울 코엑스에서 'ZEB시스템 최신동향과 지속가능한 확산방안' 포럼을 개최했다. 건물부문 탄소중립 달성의 핵심과제인 ZEB 관련 △정책 방향 △민간확산 전략 △기술적 과제 △평가시스템 등 최신동향과 현안이 산학연 전문가 5인 발제와 토론을 통해 다뤄졌다.

 

이광호 고려대학교 교수는 개회사에서 "건물부문 탄소중립을 위해 신축 ZEB 의무화와 기축 그린리모델링(GR) 등이 추진되지만 기존 단열·기밀 성능개선 등 패시브수법만으론 ZEB 3·4등급 달성에 한계가 있어 실제 건물 사용단계에서 에너지절감 및 온실가스배출 저감을 보장하는 설비시스템 개발 및 관련 제도개선이 필요하다”라며 “연구자·설계자·정책 관계자들이 한자리에 모여 ZEB시스템의 미래를 탐색하고 협력을 강화하며 관련기술 활성화에 크게 기여하는 자리 될 것으로 믿는다”고 말했다.

 

ZEB 확산 정책 방향… 평가·지원체계 개선 시급

 

서재상 한국에너지공단 녹색건축센터 차장은 '탄소중립을 위한 ZEB의 확산 정책 방향'을 주제로 발표했다.

 

국내 ZEB 정책은 2017년 인증제 도입 후 2020년 공공의무화 시작으로 본격화됐으며 기존 건축물에너지효율등급 인증제와 ZEB인증제가 통합돼 운영 중이다. 현재 공공건축물 경우 연면적 500㎡ 이상 5등급 의무 및 1,000㎡ 이상 일부 용도(업무시설 등 17개)에 대해 4등급 의무가 적용된다.

 

민간은 2025년부터 1,000㎡ 이상 건축물 및 30세대 이상 공동주택에 대해 ZEB 5등급 수준의 성능확보가 요구된다. 민간 규제 수준이 당초 인증의무에서 완화된 이유는 2022년부터 시작된 건설경기 침체로 인해 ZEB 공사비 상승 우려 등 현실적 요인에서 비롯됐다.

 

ZEB 구현을 위한 기술적 접근 방식은 △패시브요소를 통한 에너지요구량 최소화 △고효율 기기·설비를 통한 에너지효율 극대화 △신재생에너지 활용을 통한 에너지자립률 강화 △BEMS를 통한 지속적 에너지관리 순서로 정의된다. 실제 ZEB의 현실을 살펴보면 태양광(PV) 의존도가 매우 높다. 지열은 구조적 한계로 인해 당장 적용하기가 쉽지 않으며 연료전지는 경제성 이슈로 활용이 제한적이다.

 

특히 서울 같은 도심 고밀 건물은 PV 설치면적 제약으로 고등급 달성이 매우 어려워 건물 여건에 따른 통합설계와 최적화방안 기술개발의 중요성이 커지고 있다. 현행 ZEB 평가툴 'ECO2'와 관련해서는 15년간 운영되며 평가기반을 마련했지만 △신기술 개발반영 미흡 △냉난방·급탕·조명·환기 5대 에너지 외 다양한 설비평가 미흡 △건물용도 변화에 따른 용도프로필 현실화 필요 등 여러 개선과제를 안고 있음이 분석됐다.

 

이를 해결하기 위해 올해 1월부터 규칙개정을 통해 기술위원회를 구성해 개선사항을 반영하고 ZEB 의무등급 달성이 어려운 경우 기술위 검토를 통해 등급완화 여부를 결정할 예정이다.

 

건물완공 후 성능검증 관련 문제점과 개선 노력도 설명됐다. 특히 공동주택 기밀성능 측정 시 통일된 기준·방법 부재로 기관별 편차(최대 33%)가 컸던 문제해결을 위해 표준화된 측정매뉴얼·양식이 마련돼 올해부터 본인증 건물 대상으로 적용된다. 향후 외부 전문가를 통한 인증기관 측정과 이행실태점검 강화 및 관련 자격·프로그램 도입도 추진된다.

 

단열성능과 관련해서는 현행기준(열관류율)이 이미 독일 패시브하우스 수준으로 높아 추가 단열재두께 강화는 무리라는 판단 아래 향후 선형·점형 열교평가를 프로그램에 반영하고 기존 건물 열화상카메라 측정 등 열교관리 강화방안이 검토되고있다. 기존 건축물 사후관리 어려움 해소를 위한 실태조사 의무화 법안도 현재 국회에 계류 중이다.

 

ZEB 달성을 위한 경제적 실현 방안으로는 초기 통합설계기반 컨설팅 중요성이 강조됐다. 사업초기(기획 건축허가)단계 컨설팅은 패시브요소 최적화 등 비용효율적 접근 가능성이 높지만 후반(사업승인 착공)단계로 갈수록 패시브 변경이 어려워 액티브·신재생 의존도가 커지고 비용 상승 우려가 크다.

 

발표에서는 LH가 정부보조금으로 시행 중인 ZEB 컨설팅사업 사례가 소개됐다. 경기도청사 경우 사업 초기 컨설팅을 통해 △패시브(창면적비↓ 고성능유리 단열강화 등 요구량 23%↓) △액티브(지열축열식 공조기성능↑ 설비용량최적화 등 소요량 6%↓) △신재생(고효율PV 자립률 18%↑) 요소 최적화로 최종 5등급을 획득했다.

 

반면 실시설계 완료 후 컨설팅이 의뢰된 다른 리모델링 사례 경우 패시브·액티브기술 적용 제약과 PV 추가설치 시 하중·조경 문제 및 인접건물 일사차단 등 어려움을 겪었다. 따라서 민간 특히 연면적 500~1,000㎡ 근린생활시설 등 소규모 건물 ZEB 확산을 위해선 허가단계부터 적용가능한 간편 컨설팅 지원의 필요성이 제기됐다.

 

서재상 차장은 “성공적인 ZEB 확산을 위해 △ZEB 관련 재산세 감면 △건축기준 완화 등 인센티브 확대 △건설업계 인식 개선 △공공 시범사업 활성화 △기술표준 개발 △전문인력 양성 등 종합적 지원체계 구축과 선순환이 필요하다”라고 강조했다.

 

시장수용성·사용자 체감… 민간 ZEB 확산 핵심

 

김현기 포스코에이앤씨 그룹장은 '시장 수용성을 고려한 민간부문 ZEB 확산 방안' 발표 통해 ZEB 정책이 시장에 성공적으로 안착하기 위한 조건을 제시했다.

 

민간부문 ZEB의 성공적 안착을 위해선 시장수용성을 우선 고려해야 한다. 정부가 민간충격 완화를 위해 ZEB 수준 제도 도입과 평가 시 자립률 또는 1차에너지 소요량 선택 허용 등 조치를 취했지만 이것만으로는 부족하다는게 업계의 지적이다. 실질적 성능향상과 일반 국민들이 체감하는 정책적 공감이 민간 ZEB 확산의 지속가능성을 담보하며 단순 규제 완화를 넘어 ZEB가 모두 함께해야 할 분담이자 혜택이라는 인식 유도가 필요하다.

 

이를 위해 양적목표(인증 건수 등)보다 질적 목표(실제 성능향상 및 사용자 체감)에 집중할 것이 요구된다. 현행 정책·평가가 공급자 위주 에너지성능에 초점을 맞추고 있어 사용자 체감형 전략탑재가 필요하다. 예를 들어 스마트기술 접목을 통해 에너지절감과 사용자 편의성을 함께 높이는 등 ZEB가 단순 비용부담이 아닌 실질적 혜택으로 인식되도록 만들어야 한다는 것이 발표에서 주된 논의로 다뤄졌다.

 

또한 현행 ECO2 평가체계는 설계 다양성과 신기술 반영에 한계가 있음이 지적됐다. 실제 설계사례를 통해 장비 부분부하 효율 등 실제 성능개선 노력 미반영과 평가시스템 허점을 이용한 비효율적 시스템(보온용 시스템보일러) 선택 유도 가능성 등 문제점이 제시됐다. 현재 실제 효율·기능보다 평가툴에 맞춰 점수에 유리한 설계를 유도하는 측면이 있어 시장이 납득 가능한 평가툴 개선이 시급하다.

 

개선방안으로 △평가항목 세분화 및 모듈화 통한 유연한 업데이트 △우수 성능구현 위한 사용자 성능데이터(퍼포먼스 커브 계수 등) 입력기능 확대 △평가툴 미반영 신기술(폐열회수 시스템 등) 위한 대체 산출방법론 수시 심의제도 활성화 등이 구체적으로 제안됐다.

 

또한 온사이트 신재생에너지 설치 한계를 극복하기 위한 오프사이트 신재생에너지 인정 현실화가 주장됐다. 건축물 조건에 따른 설치한계가 명확하므로 대지를 넘어 단지 도시 단위 ZEB 정책이 필요하며 RE100 등 타제도와 연계한 오프사이트 인정기준을 조속히 마련하고 공공 신재생시설 지분투자 방식 같은 새로운 모델 도입 검토가 필요하다.

 

이외 실효성 증대를 위한 보완책으로 △과설계 방지위한 정부 표준 가이드라인 제시 △임대건물 에너지비용 분리 의무화 통한 사용자 에너지절감 인센티브 △설계·시공·관리 전주기 성능 유지위한 ZEB 운영·관리(O&M) 인력 양성 및 배치 제도화 등이 제시됐다. 특히 현행 건물관리 시스템의 에너지절감 인센티브 부족 문제를 지적하며 실제 절감량 기반 벤치마킹과 인센티브시스템 마련의 선행 필요성이 언급됐다.

 

김현기 그룹장은 “에너지성능에만 과도하게 집중하면서 건축 본연가치인 구조·기능·심미 중 기능 특히 지속가능성이 경시되는 풍조가 우려스럽다”라며 "민간 확산 과정에서 ZEB가 사용자들에게 불편하고 비싼 규제로만 인식되는 '불쾌한 골짜기'에 빠지지 않도록 기술·제도·규제·인센티브를 아우르는 총체적이고 균형잡힌 접근이 필요하다"고 강조했다.

 

공동주택 냉방평가 영향·자립율 분석

 

이병두 현대건설 팀장은 '공동주택 냉방평가에 따른 자립율 영향도 분석' 발표 통해 ZEB 정책 변화가 건설현장에 미치는 영향을 설명했다.

 

ZEB 인증 시 공동주택 냉방부하평가 의무화가 시공사 입장에선 부담이라는 지적이 있다. 정책에 따르면 도면에 냉방설비 표시가 없어도 COP 2.89, 연간운전시간 3.8시간, 용량 0.18kW/㎡를 가정해 평가에 반영된다. 특히 고층 공동주택 경우 ZEB 4등급 이상 달성은 태양광 설치면적 한계(서울시 1조시간 5시간 이상 지역 제한 등)와 지열 직접공급방식 적용 어려움 등 현실적 제약 때문에 실제 구현이 거의 불가능하다는 현장 어려움이 토로됐다.

 

또한 기술발전에도 불구하고 사용자 편의성 추구에 따라 에너지소비가 증가하는 현실(제본스 역설 Jevons Paradox)을 언급하며 기술만으론 ZEB 달성에 한계가 있음이 시사됐다.

 

발표에서는 현대건설이 최근 준공한 인천 검단신도시 '공단 웰카운티 힐스테이트'(13개동 최고 25층 ZEB 5등급 자립률 20.6%) 사례 분석을 통해 냉방부하평가 도입 영향을 살폈다. 해당 단지는 △고성능 단열·창호 △기밀성능 3.15회 △고효율 LED(5.7W/㎡) △세대당 640W급 태양광(옥상+입면) 등으로 5등급을 달성했다. 이 단지 데이터 기반 시뮬레이션 결과 기존 ECO2 방식 냉방부하 평가 시 에너지 자립률이 21.4%에서 16.8%로 약 4.6%p 하락해 상당한 부담이 예상됐다. 그러나 최근 공개된 ECO2 2025 버전으로 동일하게 평가하니 자립률이 20.5~20.8% 수준으로 하락폭(0.6~0.9%p)이 매우 작게 나타났다.

 

이병두 팀장은 "이번 실증 결과는 시공사 입장에선 다행으로 나타났지만 평가기준 자체의 현실성과 적합성에 대한 지속적 검증과 건설적 토론이 필요하다"라고 말했다.

 

수소 연료전지 역할·평가방안… 경제성·평가방식 개선 필요

 

유정현 LH 토지주택연구원 수석연구원은 '제로에너지 건축물 실현을 위한 수소 연료전지의 역할과 평가방안'을 주제로 발표했다.

 

건물에너지 소비패턴 변화와 에너지 공급원 전환 추세 속에서 열과 전기를 동시에 생산하는 연료전지의 역할 중요성이 커질 것으로 전망됐다. 고밀도와 청정성이라는 수소 에너지 특성과 연료전지(PEMFC) 기본원리 및 80% 이상의 높은 종합효율 등이 소개됐다.

 

연료전지의 최적적용을 위해선 건물 열·전력 부하비율을 고려한 적정용량 설계 중요하다. 열전비 1 이하에서 1차에너지 절감효율이 극대화되나 현재 ZEB 인증을 위해 최소 필요량만 설치하는 경우가 많아 용량 과소설계로 경제성이 떨어지고 가동률 저하 문제가 발생함이 지적됐다.

 

LH가 화성향남 행복주택(99세대)에 30kW급 PEMFC 5대(6kW x 5대)를 설치 운영한 4년간 실증연구 결과 연료전지를 통해 급탕온도 40℃대 후반 공급이 가능했으나 동절기 지역난방에 사용하기 위해서는 보조 에너지원이 필요했으며 1인 가구 위주 입주민 특성상 생산된 열 활용률이 약 70% 수준에 머물렀다.

 

연료소비량은 kg당 0.2~0.3Nm³로 제조사 기준과 유사했으나 현행 도시가스요금체계에서는 생산된 전기·열 가치보다 연료비가 높아 주민 관리비 부담이 약 25% 증가하는 것으로 분석됐다. 따라서 연료전지 활성화를 위해선 적정 용량설계 유도와 함께 연료전지 전용 도시가스요금 인하 또는 전력요금 현실화 등 가격정책 개선이 필수적임이 강조됐다.

 

또한 현행 ECO2 평가방식이 열병합발전 기준으로 설계돼 연료전지 특성을 제대로 반영하지 못하는 것이 문제로 지적됐다. 이를 해결하기 위해서는 △연료전지 종류별 특성 입력 △평가 기준을 발전용량 중심으로 변경 △부분부하 운전특성 고려 △잉여에너지 평가방안 마련 등 구체적 개선방안이 필요하다.

 

유정현 수석연구원은 “에너지 패러다임 전환기에 연료전지 잠재력은 크지만 현재 기술적 경제적 허들을 극복하기 위해 평가방법 개선과 지속적 연구개발이 필요하다”라고 결론 맺었다.

 

ECO2 평가툴 현황·개발 방향… 투명성 강화

 

유기형 건설기술연구원 ZEB지원센터장은 '제로에너지 건축물 평가툴(ECO2) 현황 및 개발 방향'을 발표하며 평가 프로그램 관련 다양한 이슈에 답했다.

 

유기형 센터장은 “ECO2는 정책툴로서 정확한 사용량예측이 아닌 표준조건하 건물 에너지성능의 상대 비교가 목표다”라며 “자동차 공인연비처럼 표준화된 잣대로 성능을 쉽게 파악하는 것이 취지이며 실제 사용량과의 차이는 어쩔 수 없는 부분”이라고 말했다.

 

또한 “ECO2 신뢰성확보를 위한 노력하고 있으며 과거 국제 표준방법인 Bestest 비교 검증을 통해 ECO2 평가결과가 큰 오류 없이 합리적 수준임을 확인했다”라며 “이와 함께 사용자 편의성 및 투명성 강화를 위한 여러 개선 작업이 진행 중이다”고 밝혔다.

 

ECO2 개선 노력의 일환으로 과거 캐드도면의 외피정보 자동추출 애드온을 개발했으나 활용도가 낮아 현재는 엑셀 데이터 연동 기능을 강화하는 방향으로 선회했다. 또한 엑셀 데이터의 일괄입력 및 검증기능 강화와 함께 BIM데이터 자동 연계기술 개발도 LG전자와 협업해 실무적용성 검토단계에 있다.

 

BIM 연동은 건물의 형상 물성치 설비정보 등을 포함한다. 특히 올해부터는 프로그램 내에 평가로직 계산식 참조데이터 등 상세정보를 포함하는 온라인 매뉴얼을 탑재하는 작업이 추진된다. 이러한 매뉴얼 탑재를 통해 대학원생 등 차세대 연구자들이 ECO2를 깊이 이해하고 개선 아이디어를 내는 데 기여할 것으로 기대된다.

 

신기술반영 지연 문제와 관련해서는 객관적 평가로직과 기술 근거데이터 및 공인 시험성적서 등 과학적 기반자료가 충분히 마련돼야 새로 구성된 기술위원회의 검토를 거쳐 반영 가능하기에 어쩔 수 없는 부분이 있는 것으로 나타났다.

 

또한 건설연에서는 R&D 초기 단계부터 필요한 데이터 준비를 하도록 컨설팅을 지원하는 방안도 검토 중이다. 최근 논란이 된 냉방부하 평가방식 변경 배경에 대해서는 실제 국내 아파트 여름철 실내온도 측정결과(평균 29~30℃)와 정부 정책상 설정온도(26℃ 등) 간의 괴리가 존재했다. 이러한 현실 속에서 총량 개념은 유지하되 운전시간 조정을 통해 현실을 반영하려 시도한 정책툴로서의 현실적 제약에 따른 고심의 결과임을 밝혔다.

 

유기영 센터장은 “ECO2는 정책변화와 기술발전에 맞춰 지속적으로 개선될 것이며 설비공학회 등 전문가 집단과 소통을 강화해 합리적 개선방안을 마련해 나갈 것”이라고 말했다.

 

ZEB 정책·기술 현실 점검… 평가·품질·가치 제고 제언

발제 이후 이광호 고려대 교수가 좌장을 맡아 진행된 종합토론에서는 ZEB 정책과 기술 현안에 대한 참석자들과 발제와 질의응답으로 구성됐다.

 

 

유기형 센터장은 “과거에는 DIN의존과 로직의 방대함 등 ECO2 정보를 공개할 수 없는 불가피한 사유가 있었다”라며 “차세대 ECO2 투명성 강화를 위해 전문가 협의를 통한 합리적 기준을 마련할 것이며 ECO2가 토익 시험처럼 점수만을 위한 수단으로 변질되지 않고 에너지 절약 노력을 실질적으로 반영하기 위해 노력할 것”이라고 밝혔다.

 

김현기 그룹장은 “건물분야에서 탄소크레딧 방법론 개발 노력이 있으나 평가단위를 건물 전체로 설정할 것인지 개별기술을 중복해서 적용할 것인지와 건축주와 임차인 중 어디에 소유권을 부여할지 등 한계가 있어 당장 적용하기가 어려운 부분이 있다”고 밝혔다.

 

유기형 센터장은 “서울시 자체 탄소거래제 시범사업 등 사례를 통해 효율개선이 실제 절감으로 이어지지 않는 리바운드 효과를 확인할 수 있ᄋᅠᆻ다”라며 “이러한 문제로 인해 신뢰성 있는 거래제 설계가 복잡하기에 건물분야 자발적탄소시장의 본격적인 활성화는 2030년 이후로 예상된다”고 전망했다.

 

박철웅 차장은 “국내 ZEB인증이 LEED 등 해외 인증과 달리 국제 투자자들에게 건물 가치 상승 요인으로 인정받지 못하는 현실은 제도 운영주체 차이가 크다”라며 “국내 평가체계가 국제표준 기반이나 해외홍보 및 통용이 되는 것은 초기 단계이며 국내 시스템 내실을 다지는 과정”이라고 설명했다.

 

이병두 책임은 “실제 운영단계 에너지절감 효과 등 ZEB 가치를 입증하는 데이터와 적극적 홍보 부족이 근본 원인이다”라며 “사후 성능검증 및 투명한 정보공개가 중요하다”고 강조했다.

 

유정현 수석연구원은 "ZEB에서 연료전지 미가동의 가장 근본적 원인 연료전지 제조사의 제품 완성도와 품질 균일성 확보"라며 “연료전지가 고가 설비임에도 고장과 성능저하가 잦은 현실이다”고 지적했다.

 

또한 “제조사 품질향상 노력과 더불어 건축설비 관점에서 건물부하 특성에 맞는 적정용량 설계 및 효율적 시스템 통합 운영전략 수립이 병행돼야 실제 운영률을 높이고 경제성을 확보할 수 있다”고 제언했다.