■ 본 가이드라인은 공동주택 건물의 에너지성능 향상을 위한 리모델링 방법들을 소개하고 평가하는데 목적이 있으며, 분석대상은 한랭기후에 위치한 3층 혹은 그 이하의 저층형 공동주택에 국한함.
■ 에너지성능 향상을 위한 리모델링의 주요 이점은 에너지비용 감소, 운영 및 유지비용 감소, 내구성 향상, 재실자 쾌적성 증가 등이 있음.
■ 본 가이드라인은 리모델링 방법을 크게 지붕 수선 또는 교체 / 외벽 수선 또는 교체 / 난방기기 유지관리 및 보수로 구분하여 제시함.
■ 분석대상 건물은 트러스 지붕, 평천장, 나무 또는 철제 프레임 외벽, 한 개 이상의 단일 혹은 다단계 보일러를 가지고 있은 것으로 가정함.(그림 1 참조)
■ 리모델링 시 재실자 연령(예를 들어 노년층은 보다 높은 수준의 난방을 요구함), 역사적 보존 대상, 재정 지원 규모 등과 같은 외적 요소를 고려해야 함.
■ 에너지 절감량은 건물 규모, 건물 상태, 에너지성능 향상 정도, 난방기기 효율, 연료 종류 및 비용, 기후와 같은 여러 요소에 따라 달라짐.(ⅷ:1~18) 

■ 기밀은 건물 에너지비용 및 지붕 유지관리비를 절감하는데 있어 매우 효과적인 예방책이며, 기밀 시공된 건물에서는 재실자의 쾌적성을 상당부분 향상시킬 수 있음.
■ 공기 누설부위를 줄이는 일은 건물을 신축할 때 보다는 기존 건물을 리모델링할 때 더 어려운 법인데, 이는 기존 건물의 틈새들이 단열재로 덮여 있거나 또는 접근이 불가하기 때문임.
■ 에너지 효율적인 지붕 구조체를 만들기 위해 가장먼저 난방공간과 비난방공간을 구분하는 열적 경계층(Thermal Boundary)을 정의해야 함.(그림 2 참조)
■ 열적 경계층을 구성하는 단열재는 의도하지 않은 공기 유동이 단열재를 통과하지 못하도록 반드시 방습층과 직접 면해야 함.
■ 열적 경계층을 정의한 뒤, 난방공간과 비난방공간 사이의 모든 틈새는 반드시 밀폐시켜야 함. 

■ 적외선 카메라 등과 함께 블로어 도어 테스트(Blower Door Test)를 시행하여 남아있는 틈새를 확인할 수 있으며, 이는 해당 건물의 기밀 성능을 평가하는데 있어서도 매우 효과적인 방법임.
■ 블로어 도어 테스트를 시행할 수 없는 경우, Energy Star Thermal Enclosure Checklist(본 가이드라인 부록 A에 수록되어 있음) 등에서 제공하는 기밀성능 체크리스트를 확인할 것.
■ 건물의 기밀성능 확인은 반드시 단열재를 설치하기 전에 이루어져야 함.
■ 코킹, 가스켓 등으로 해당 틈새를 적절히 밀폐해야 하며, 굴뚝 주위는 ASTM 기준(ASTM E84-12, ASTM E126-11, ASTM E814-11a)(ASTM 2012, 2011a, 2011b) 또는 International Residential Code (IRC 2012, Chapter 3, Section R302) 기준을 만족시키기 위해 내화성능을 갖춘 실런트를 사용해야 함.(p.4:22~p.6:7)

■ 기밀성능을 확보하지 않은 채 단열재를 추가할 경우, 건물 내부로 침투하는 습공기를 막을 수 없어 결로, 곰팡이, 내구성 저하 등의 문제를 야기할 수 있음.
■ 다락 공간을 기밀 시공한 뒤 단열을 보강(단열재의 양을 증가시키거나 단열재의 성능을 향상시킴)하는 것이 지붕의 에너지성능을 향상시키는 가장 효과적인 방법임.
■ 다락에 단열재를 설치하는 경우 어느 부위에 어떻게 얼마의 양을 설치하느냐가 중요하며, 이를 위해 적어도 현행 법규에서 규정하고 있는 최소 수준 이상으로 시공해야 함.
■ 한랭기후대에 대한 단열 최소 규정은, 2009 IECC에서는 zone 5의 경우 R-38, zone 6~8의 경우 R-49, 2012 IECC에서는 zone 5~8에 대해 R-49, ENERGY STAR에서는 R-49에서 R-60을 권장하고 있음.
■ 단열재가 해당 성능을 제대로 발휘하기 위해서는 각 단열 부위를 적합한 방법으로 완벽하게 시공해야 함.
■ 단열 성능은 RESNET의 Mortgage Industry National Home Energy Rating Standards (RESNET 2006)에서 규정하고 있는 1등급을 획득하는 것이 가장 우수하며, 2등급 또는 3등급으로 시공할 경우 지붕의 열적 경계층에서의 에너지 효율은 약 40%정도 감소함.
■ 1등급은 연질 단열재만으로는 획득이 수월하지 않을 수 있으므로, 이 경우 현장 형성 단열재 사용을 고려할 수 있음.
■ 작은 틈새도 구조체 전체의 열적 성능에 영향을 줄 수 있으므로, 단열 범위 전체를 완벽하게 시공하는 것이 중요함.(단열이 끊어지는 부위에서의 열교를 방지하기 위해 프레임도 모두 단열하는 것이 이상적임)(p.7:7~p.8:13)

■ 예상 에너지 절감량은 건물 규모, 기준모델의 조건, 에너지성능 개선 정도, 난방기기 효율, 연료 종류 및 가격, 기후대등과 같은 다양한 변수에 의해 그 값이 달라질 수 있어 평균값을 산출하기가 매우 어려움.
■ 5세대 및 31세대 저층형 공동주택에 대해 각각 예상 에너지 절감량을 산출함.
■ 두 건물 모두 한랭기후대(HDD 7,859)에 위치하고 있으며, 평천장, 트러스 지붕 구조로 이루어져 있음. 난방기기는 AFUE 80%인 기름보일러로 가정, 두 건물 모두 공기 누설량 20% 감소, 단열성능 R-25에서 R-60으로 향상된 것으로 가정함.
■ 5세대 공동주택의 경우, 기밀성능은 10 ACH50에서 8 ACH50로 향상되어 연간 약 35MMBtu의 에너지를, 단열성능은 R-25에서 R-60으로 향상되어 연간 약 14MMBtu의 에너지를 절감할 수 있을 것으로 예상됨.
■ 기밀성능과 단열성능 모두에 의한 에너지 절감량은 약 50MMBtu로 해당 건물의 연간 평균 에너지 소비량을 250MMBtu로 가정하면(한랭기후에서 유사한 건물의 평균 에너지 소비량을 바탕으로 가정함), 지붕의 기밀 및 단열성능 개선으로 약 20%의 에너지를 절감할 수 있음을 알 수 있음.
■ 31세대 공동주택의 경우, 기밀성능은 10 ACH50에서 8 ACH50로 향상되어 연간 약 136MMBtu의 에너지를, 단열성능은 R-25에서 R-60으로 향상되어 연간 약 33MMBtu의 에너지를 절감할 수 있을 것으로 예상됨.
■ 기밀성능과 단열성능 모두에 의한 에너지 절감량은 약 170MMBtu로 해당 건물의 연간 평균 에너지 소비량을 2,000MMBtu로 가정하면(한랭기후에서 유사한 건물의 평균 에너지 소비량을 바탕으로 가정함), 지붕의 기밀 및 단열성능 개선으로 약 8%의 에너지를 절감할 수 있음을 알 수 있음.(p.9:27~p.10:26)

■ 외벽의 수선하거나 교체하는 경우, 중공층에 설치된 단열재는 제거하거나 고성능의 단열재로 교체해야 함.
■ 단열재를 교체하기 전에 먼저 적합한 기밀성능을 확보하는 것이 중요함.
■ 기밀하지 않은 건물에서는 건물 내부로 찬 공기가 유입되고, 건물 외피를 통해 열손실 및 결로가 발생하여 재실자로 하여금 불쾌적감을 느끼게 함.
■ 블로어 도어 테스트를 통해 모든 틈새가 기밀하게 처리되었는지 확인해야 함.
■ 블로어 도어 테스트를 시행할 수 없는 경우, Energy Star Thermal Bypass  Checklist(본 가이드라인 부록 B에 수록되어 있음) 등에서 제공하는 기밀성능 체크리스트를 확인할 것.
■ 창호 주변 틈새는 양방향으로의 공기 유?출입을 막기 위해 내구성이 좋은 물질로 내?외측 모두를 기밀 시공해야 함.
■ 1/2 인치 이하의 틈새에 대해서는 아크릴 라텍스나 실리콘 코킹 등이 적합하며, 고성능 실리콘이나 폴리우레탄 코킹은 외부에 노출되는 부위에 적합함.
■ 또한 넓은 틈새에는 우레탄 베이스의 스프레이 제품이 적합하며, 굴뚝 주위는 ASTM 기준(ASTM E84-12, ASTM E136-11, ASTM E814-11a)(ASTM 2012, 2011a, 2011b) 및 International Residential Code 기준(IRC 2012, Chapter 3, Section R302)(IRC2012)을 만족시키기 위해 내화성능을 갖춘 실런트를 사용해야 함.(p.13:9~37)
 

■ 벽체의 수선 및 교체 과정 중에는 창호 역시 현 상태를 파악하고 필요 시 이에 대한 적절한 조치를 취해야 함.
■ 창호 주변 벽체에 습기로 인한 손상이 시작된 경우, 창호 프레임 내 단열바가(Thermal Break) 노후한 경우, 유리 사이 또는 벽체에 결로가 맺히는 경우 창호의 교체 또는 보수를 시행해야 함.
■ 이 때 창호의 성능을 향상시키면 에너지 절감 효과까지 가져올 수 있으면, 창호의 성능은 최소 현행 법규 수준 이상 또는 ENERGY STAR 인증을 획득한 창호를 사용하는 것을 권장함(그러나 에너지 절감 측면에서 창호만 교체하는 것은 비용효율적인 방법은 아님).
■ 만약 손상 정도가 미세한 경우 기존 창호를 복구시켜 사용하는 것이 보다 경제적인 방법임.(p.15:12~25) 

■ 외벽의 열 성능을 개선하는 것이 유지관리비용을 절감할 수 있는 가장 빠른 투자방법이며, 이 때 외벽의 기밀 성능을 확보한 뒤 단열시공을 수행해야 함.
■ 한랭기후대에 대한 단열 최소 규정은, 2009 IECC에서는 zone 5~6의 경우 R-20, zone 7~8의 경우 R-21, 2012 IECC에서는 zone 5의 경우 R-20, zone 6~8의 경우 연속된 벽체는 R-5, 빈 공간이나 틈새는 R-20을 권장하고 있음.
■ 단열재가 해당 성능을 제대로 발휘하기 위해서는 각 단열 부위를 적합한 방법으로 완벽하게 시공해야 함.
■ 단열 성능은 RESNET 기준에서 규정하고 있는 1등급을 획득하는 것이 가장 우수하며, 2등급 또는 3등급으로 시공할 경우 에너지 효율은 약 20%정도 감소함.
■ 일반적으로 벽체에서 약 20%는 프레임으로 구성되어 있는데, 이 부위에서 단열이 연속적으로 이어질 수 없으므로 실내로부터 외부로 열이 빠져나가는 현상, 즉 열교가 발생함.
■ 열교부위는 벽체의 열저항값에 큰 영향을 미치므로, 이에 대한 적절한 전략을 취해야만 벽체 및 건물 전체의 에너지성능을 향상시킬 수 있음(p.16:16~p.17:15)
 

■ 예상 에너지 절감량은 건물 규모, 기준모델의 조건, 에너지성능 개선 정도, 난방기기 효율, 연료 종류 및 가격, 기후대등과 같은 다양한 변수에 의해 그 값이 달라질 수 있어 평균값을 산출하기가 매우 어려움.
■ 5세대 및 31세대 저층형 공동주택에 대해 각각 예상 에너지 절감량을 산출함.
■ 두 건물 모두 한랭기후대에 위치하고 있으며, 외벽은 2x6 스터드를 사용하고 벽돌로 마감함. 난방기기는 AFUE 80%인 기름보일러로 가정, 공기 누설량 10% 감소, 단열성능 R-13에서 R-20으로 향상된 것으로 가정함. 창호는 단창 유리로 구성된 이중창 또는 복층유리+나무프레임(열관류율 0.49)에서 ENERGY STAR 등급을 획득한 창호(열관류율 0.30)로 향상시키는 것으로 가정함.
■ 5세대 공동주택의 경우, 기밀성능은 10 ACH50에서 9 ACH50로 향상되어 연간 약 17MMBtu의 에너지를, 단열성능은 R-13에서 R-20으로 향상되어 연간 약 24MMBtu의 에너지를 절감할 수 있을 것으로 예상됨.
■ 기밀성능과 단열성능 모두에 의한 에너지 절감량은 약 41MMBtu로 해당 건물의 연간 평균 에너지 소비량을 250MMBtu로 가정하면(한랭기후에서 유사한 건물의 평균 에너지 소비량을 바탕으로 가정함), 벽체의 기밀 및 단열성능 개선으로 약 16%의 에너지를 절감할 수 있음을 알 수 있음.
■ 31세대 공동주택의 경우, 기밀성능은 10 ACH50에서 9 ACH50로 향상되어 연간 약 68MMBtu의 에너지를, 단열성능은 R-13에서 R-20으로 향상되어 연간 약 62MMBtu의 에너지를 절감할 수 있을 것으로 예상됨.
■ 기밀성능과 단열성능 모두에 의한 에너지 절감량은 약 130MMBtu로 해당 건물의 연간 평균 에너지 소비량을 2,000MMBtu로 가정하면(한랭기후에서 유사한 건물의 평균 에너지 소비량을 바탕으로 가정함), 벽체의 기밀 및 단열성능 개선으로 약 7%의 에너지를 절감할 수 있음을 알 수 있음.(p.18) 

■ 기존 건물의 리노베이션은 난방기기의 상태를 점검할 수 있는 기회를 제공함.
■ 난방기기의 점검에는 시스템 연수가 반드시 포함되어야 하며, 만약 20년 이상 되었을 경우 시스템 교체를 권장함.
■ 기기 연수와 상관없이 효율이 현저히 떨어질 경우 역시 시스템 교체를 권장함.
■ 건물 외피의 에너지성능을 향상시키는 리노베이션은 건물 설계 하중에도 상당한 변화를 가져오므로, 난방기기의 교체에 앞서 난방부하를 재산출 해야 함.
■ 따라서 난방기기의 교체 계획을 세우는 경우 건물 외피의 에너지성능부터 향상시키는 것이 중요함. 특히, 건물의 기밀성능(환기횟수)은 난방부하에 영향을 미치는 중요한 요소임.
■ 설계 하중 계산 후, 새로운 난방기기의 에너지효율 등급을 확인하는 것이 중요하며, 적어도 ENERGY STAR에서 인증한 기기 이상 선택할 것을 권장함. 또한, 보일러에 반드시 제어장치가 포함되어 있어야 함.(p.20)
 

■ 예상 에너지 절감량은 난방시스템, 적용된 제어방식 등에 따라서 그 값이 달라지며, 여기서는 해당 제어방식이 적용되었을 경우 달성 가능한 절감량에 대한 다양한 연구와 분석을 바탕으로 값을 제시함.
■ 외기 보상 제어를 적용하는 경우, 연간 난방 에너지 소비량의 5%를 절감할 수 있는 것으로 알려져 있어, 5세대 주택에서는 8 ~ 12MMBtu를, 31세대 주택에서는 25 ~ 30MMBtu를 절감할 수 있음.
■ 외기 보상 제어와 단계별 보일러를 적용하는 경우, 연간 난방 에너지 소비량의 10%를 절감할 수 있는 것으로 알려져 있어, 5세대 주택에서는 16 ~ 24MMBtu를, 31세대 주택에서는 50 ~ 60MMBtu를 절감할 수 있음.(p.24:17~31)