창호,기계설비의 성능이 건축물 에너지효율등급에 미치는 영향

1. 창호가 에너지등급에 큰 영향을 미치는 이유

건축물에서 창호는 단순히 바깥 풍경을 보는 창이 아닙니다. 실제로 에너지 손실의 가장 큰 통로 중 하나가 창호이며, 열손실은 겨울에는 난방비를, 여름에는 냉방비를 증가시킵니다.
건축물 에너지효율등급제도에서는 건물 전체의 **연간 ㎡당 1차 에너지 소비량(kWh/㎡·년)**을 기준으로 등급을 나누는데, 창호의 성능은 이 수치에 직접적인 영향을 주는 항목 중 하나입니다.

일반적으로 건물 외피 중 창은 단열 성능이 가장 낮은 부분이며, 같은 벽이라도 창이 있느냐 없느냐에 따라 열이 빠져나가는 속도가 수배 이상 달라집니다. 예를 들어, 벽체의 열관류율이 0.15W/㎡K인 반면, 보급형 창호의 열관류율은 2.0~3.0W/㎡K에 달하는 경우도 있습니다. 이 말은 곧, 열이 빠져나가는 양이 최대 10배 이상 많을 수 있다는 뜻입니다.

따라서, 창호의 단열 성능을 개선하는 것만으로도 건물 전체의 에너지 성능은 눈에 띄게 개선됩니다. 이 때문에 **건축물 에너지 시뮬레이션 프로그램(ECO2, BESS 등)**에서는 창호의 열관류율, 기밀성, 차양설정, 유리 종류(복층, 삼중, 로이코팅 등), 프레임 재질까지 모두 입력값으로 설정하게 됩니다. 실제로 창호 사양을 바꾸는 것만으로도 에너지등급이 한 단계 이상 상승하는 경우도 있습니다.

2. 창호의 성능 지표: 열관류율, 기밀성, 일사차단계수

창호의 에너지 성능을 판단할 때 가장 핵심이 되는 지표는 크게 세 가지입니다. 바로 열관류율(U-factor), 기밀성(Airtightness), **일사차단계수(SHGC)**입니다.
이 지표들은 각각 겨울과 여름철 에너지 소비에 직접 영향을 줍니다.

• 열관류율(U-factor): 열이 창호를 통해 얼마나 쉽게 통과하는지를 나타냅니다. 수치가 낮을수록 단열이 잘된다는 의미입니다. 고성능 삼중유리나 로이(Low-e) 코팅 유리를 사용한 창호는 이 값이 1.0 이하로 내려갈 수 있습니다. 일반적으로 열관류율이 2.0 이상이면 저등급, 1.0 이하이면 고성능 등급으로 간주합니다.
• 기밀성: 창호 틈새로 공기가 얼마나 새는지를 나타내는 지표입니다. 주로 등압시험을 통해 등급(1~3등급)으로 나뉘며, 1등급이 가장 기밀성이 우수합니다. 기밀성이 낮으면 외부 공기가 들어오고 실내 공기가 빠져나가 냉난방 부하가 커지므로 에너지 성능이 떨어집니다.
• 일사차단계수(SHGC): 햇빛을 창호를 통해 얼마나 받아들이는지를 나타내는 지표입니다. 여름철에는 낮을수록 좋고, 겨울철에는 어느 정도 높아야 태양열을 얻을 수 있어 에너지 효율에 유리한 조건이 됩니다. 남향 창은 SHGC가 높은 유리로, 서향이나 남서향 창은 낮은 SHGC 유리로 선택하는 전략이 필요합니다.

이처럼 창호 성능은 단순한 유리의 종류뿐 아니라 프레임, 시공 상태, 설치 위치, 일조 조건 등 여러 요소가 복합적으로 작용합니다. 실내외 온도차가 큰 계절에는 창호 성능에 따라 냉난방비가 연간 수십만 원에서 수백만 원 차이가 나기도 합니다.

3. 고성능 창호 적용 시 실제 등급 향상 사례

실제 사례를 보면, 중소형 업무시설에서 일반 복층유리 알루미늄 프레임 창호를 사용했을 때는 에너지효율 4등급이 나왔지만, 로이코팅 삼중유리+PVC 프레임 창호로 변경 후 2등급으로 상향된 사례가 있습니다.
또한 공동주택에서는 창 면적이 상대적으로 큰 경우가 많기 때문에 창호 성능이 등급 산정에 미치는 영향이 더 큽니다. 특히 남향 위주의 창 배치와 고성능 유리를 조합할 경우, 일사이득을 최대한 활용하면서도 냉방 부하는 최소화할 수 있어, 단열 기준을 만족하면서도 에너지등급을 끌어올리는 데 유리합니다.

최근에는 창호가 단순한 건축 부자재를 넘어, 건축물 성능을 결정짓는 핵심 요소 중 하나로 인식되면서 ‘패시브하우스’, ‘제로에너지건축물(ZEB)’ 설계에서 고성능 창호는 필수로 적용되고 있습니다. 정부도 고성능 창호의 사용을 장려하고 있으며, ‘녹색건축인증’, ‘에너지효율등급’, ‘ZEB 인증’ 등에서 고효율 창호를 사용한 경우 가산점 또는 등급 향상 혜택을 부여합니다.

한편, 고성능 창호는 초기 비용이 다소 높을 수 있으나, 평균적으로 3~5년 안에 냉난방비 절감으로 투자비를 회수할 수 있고, 이후부터는 순수한 절감 이익이 되므로 장기적인 건축경제성 측면에서도 매우 유리합니다.

창호는 외관을 꾸미는 창문이 아니라, 건물의 에너지 흐름을 제어하는 가장 민감한 설계 요소입니다. 창호 성능의 개선은 곧 건축물 에너지효율등급 향상으로 직결되며, 냉난방비 절감은 물론 인증 획득, 임대 경쟁력 강화, 장기 유지비 절감 등 다양한 긍정 효과를 가져옵니다.
건축 설계 초기 단계부터 창호의 위치, 종류, 성능을 철저히 고려하여 에너지 전략을 세운다면, 고등급 에너지효율 인증을 무리 없이 달성할 수 있습니다.

 

건축물 에너지효율등급을 결정짓는 기계설비의 효율 기준

– 보일러와 냉방기의 성능이 건물 에너지 성적표를 바꾼다

4. 왜 기계설비의 효율이 중요한가?

건축물의 에너지효율등급은 단순히 단열재나 창호 같은 외피 성능만으로 결정되지 않습니다. 실제로 건물에서 사용하는 에너지 소비량의 60% 이상은 냉난방, 급탕, 환기, 조명 같은 기계설비에서 발생합니다. 이 중에서도 보일러, 냉방기기, 공조기, 히트펌프 등의 성능은 에너지효율등급 산정에 큰 비중을 차지합니다.

예를 들어, 외피 단열 성능이 높더라도 효율이 낮은 보일러를 사용하면 전체 1차 에너지 소비량이 증가해 등급이 낮아질 수 있습니다. 반대로, 고효율 히트펌프나 인버터 냉방기를 적용하면, 설계상의 에너지 소비량이 줄어들어 등급을 한 단계 이상 끌어올릴 수 있는 효과가 있습니다.

에너지효율등급제도에서는 이러한 기계설비 항목의 성능을 정량화된 기준값으로 평가합니다. 각 장비가 어느 정도의 에너지로 얼마나 많은 열 또는 냉기를 공급할 수 있는지를 나타내는 **효율 지표(예: COP, EER, 효율%)**를 활용해 평가가 이루어지며, 이 수치는 등급 산정 프로그램에 직접 입력됩니다.

5. 주요 기계설비의 효율 기준 지표 정리

 ① 보일러

보일러의 에너지 성능은 **열효율(%)**로 표현되며, 이는 투입한 연료 대비 실제 얻는 열에너지의 비율입니다. 일반 보일러는 80~85% 수준이며, 콘덴싱 보일러는 92~98%까지 효율이 올라갑니다.
국내 건축물 에너지효율등급 평가 시, 90% 이상을 고효율 보일러로 간주하며, 이를 적용할 경우 난방에 소비되는 1차 에너지 소비량이 줄어들어 등급 상승 효과가 있습니다.
그리, 최근에는 지역난방, 열병합발전 열원도 보일러 항목에 포함되며, 각각 고유의 1차 에너지 환산 계수를 적용합니다.

② 냉방기기

냉방기는 주로 **정격 냉방효율(EER, Energy Efficiency Ratio)**과 통합 에너지효율(CSPF, Cooling Seasonal Performance Factor) 지표로 평가됩니다.

• EER은 정격 운전 시 소비 전력 1kW당 제공 가능한 냉방량을 의미하며, 수치가 높을수록 효율이 좋은 제품입니다.
• CSPF는 실제 1년치 냉방 운전을 시뮬레이션하여 얻은 계절 효율로, 보다 정확한 평가 수단입니다.
  국내 기준으로는 CSPF 4.0 이상을 고효율 냉방기로 분류하며, 인버터 냉방기가 주로 이 조건을 충족합니다.

③ 히트펌프 (냉난방 겸용)

히트펌프는 하나의 시스템으로 냉방과 난방이 가능한 설비로, 효율은 냉방 시 EER, **난방 시 COP(Coefficient of Performance)**로 구분됩니다.

COP는 난방 운전 시, 투입된 전기에너지 대비 산출되는 열에너지의 비율을 나타냅니다. 예를 들어 COP가 4.0이면, 1kWh의 전기로 4kWh의 열을 생산할 수 있다는 의미입니다.
히트펌프는 전통적인 보일러나 냉방기보다 에너지효율이 뛰어나 제로에너지건축물(ZEB)이나 패시브하우스 등 고효율 건축물에서 선호됩니다.
특히 지열/수열 히트펌프는 정부의 에너지인증 시스템에서 별도의 가산점 항목으로 평가됩니다.

④ 공조 및 환기설비

공조기는 외기 도입, 필터링, 냉난방을 동시에 수행하며, 주요 평가 항목은 전열교환효율(%), 팬 소비전력, 센서 제어 유무 등입니다.
특히 **전열교환기(ERV)**의 효율은 환기 시 손실되는 열에너지를 다시 회수할 수 있어 에너지등급에 긍정적 영향을 미칩니다. 고효율 전열교환기는 70~80% 이상의 효율을 갖고 있어 냉난방 부하를 줄이고 등급 향상에 도움을 줍니다.

6. 고효율 기계설비 적용의 실제 사례와 주의사항

서울의 한 업무용 신축건물에서는 초기 설계 당시 일반 보일러(효율 85%)와 정속형 냉방기(EER 3.0)를 적용해 에너지효율등급 5등급 판정을 받았습니다. 이후 **콘덴싱 보일러(효율 96%)와 인버터 냉방기(CSPF 4.5)**를 적용하고, 공조 설비에 전열회수 환기 시스템을 더한 결과 3등급으로 등급이 상승했습니다.
같은 면적, 같은 구조의 건물에서도 기계설비 선택만으로 에너지등급이 최대 2단계 이상 개선될 수 있음을 보여주는 사례입니다.

그러나 고효율 설비를 단순히 사양서에 반영했다고 해서 무조건 좋은 성적이 나오는 것은 아닙니다. 실제로 많은 사례에서 다음과 같은 오류와 주의사항이 존재합니다.

• 설비 스펙이 실제 설치된 제품과 상이할 경우, 완공 후 에너지 인증 검토 단계에서 반려될 수 있음
• 고효율 장비라도 운전 제어 시스템이 불완전하면 실제 에너지 사용량이 과다하게 나오는 경우가 있음
• 일부 수입제품은 국내 인증(COP, CSPF) 기준과 맞지 않아 성능 입력값으로 반영 불가할 수 있음

따라서 기계설비를 선택할 때는 반드시 국내 인증제품, 실제 시공 가능 여부, 제어 시스템 연동성을 고려해 설계해야 하며, 가능하다면 에너지 컨설턴트와의 협업을 통해 초기 설계부터 시뮬레이션을 수행하는 것이 바람직합니다.

기계설비는 보이지 않는 영역에서 건축물의 에너지 소비를 좌우하는 핵심 구성 요소입니다. 고성능 외피도 중요하지만, 보일러, 냉방기, 히트펌프 등의 효율 기준을 충족시키는 것이야말로 건물 전체 에너지효율등급 향상의 핵심 전략입니다.
설계 단계에서부터 에너지 등급 목표를 설정하고, 그에 맞는 기계설비를 전략적으로 선택한다면, 장기적인 에너지 비용 절감은 물론 고등급 인증 획득도 수월해질 것입니다.