우리나라의 약 700만호의 건물 중 리모델링이 필요한 15년 이상 경과된 건축물은 약 65%로 이를 해결하기 위한 대책이 필요하다. 노후 건축물은 내·외부 마감재의 노후화로 미관을 저해하고, 건물의 기능이 시대의 흐름에 뒤쳐짐에 따라 사용자의 불편을 초래하며, 노후기기 및 건물을 구성하는 요소의 마모, 파손 등으로 인한 에너지 손실 등의 문제가 발생할 수 있다.

이에 본 논문에서는 노후 사무소 건물의 리모델링 방법 중 전 세계적으로 대두되고 있는 에너지 및 환경문제에 대응하는 방법으로 에너지성능 향상 및 탄소배출 저감을 위한 에너지 절감형 리모델링에 대한 연구를 수행하였다.
이상의 다양한 분석을 통해 얻어진 노후 사무소 건물의 에너지 절감방안에 대한 연구 결과를 요약하면 다음과 같다.

1) 정량적인 분석을 통한 검증을 위해 건물의 노후도 및 내구연한을 고려하여 준공 후 20년 이상 경과된 사무소 건물을 기준모델로 선정하였다. 실제 건물의 1년 에너지 사용량과 해석프로그램간의 오차율은 약 8.35%로 나타났으며, 오차원인으로는 실제 외부환경과 기상데이터의 차이, 건물 사용패턴의 차이, 경년변화로 인한 성능 및 효율감소에 의한 것으로 사료된다.

2) 분석모델의 건물에너지 해석결과 1차 에너지소요량은 391.1kWh/m2·yr로 나타났으며, 이는 건물에너지효율등급 인증기준에서 4등급에 속하는 것을 알 수 있었다. 설계요소별 성능향상은 기계설비 교체, 신재생설비 설치, 조명기구 변경, 단열성능 강화 순으로 확인되었으며, 기술요소 적용 방법에 따라 최대 50.6%의 에너지 절감을 확인할 수 있었다. 기술요소 조합에 따른 126개 모델의 건물에너지효율등급은 대체로 1∼2등급을 만족하는 것으로 나타났다.
3) 대안 제시를 위해 다음 6가지 단계의 프로세스를 구축하였으며, 각 단계별로 분석을 진행하였다.
① 분석모델의 냉난방부하 산출
② 기술요소 선정을 통한 에너지 성능분석
③ 기술요소 적용 방법에 따른 에너지 성능분석
④ 건물에너지효율등급 분석
⑤ 생애주기비용 산출을 통한 경제성 분석
⑥ 탄소배출량 분석

4) 대안별 단순 투자회수기간은 성능지향형 대안, 절충형 대안, 저비용 대안의 경우 각각 25.8년, 18.3년, 18.8년으로 분석되었으며, 생애주기비용 분석법에 따른 투자회수기간은 19년, 12년, 11년으로 분석되었다. 분석된 투자회수기간은 건물에 구성된 기기 및 시설의 내구연한이 15∼20년인 것을 감안할 때, 에너지 절감형 리모델링은 시행 타당성이 있는 것으로 사료된다.

5) 탄소배출량 분석 결과 기준모델의 연간 탄소배출량은 214,337kgCO2이며, 리모델링 전략에 따른 126개 모델의 평균 탄소배출량은 141,248kgCO2로 기준모델 대비 약 34.1%의 탄소배출 저감을 확인할 수 있었다. 결과적으로 노후 건축물의 리모델링은 탄소배출 저감에 영향을 주며, 건물부분에서 발생하는 탄소배출량이 큰 비중을 차지하는 것을 볼 때, 리모델링은 환경적인 측면에서 시행 필요성이 있다고 볼 수 있다.

6) 기술요소 조합에 따른 126개 모델 중 에너지 절감율이 가장 높은 성능지향형 대안, 초기투자비용 대비 에너지 절감율이 가장 높은 절충형 대안, 초기투자비용이 가장 낮은 저비용 대안에 대해 분석한 결과를 종합하면, 적정 리모델링 대안의 우선순위는 절충형 대안, 저비용 대안, 성능지향형 대안 순으로 나타났다.

이상의 연구결과를 통해 노후 사무소 건물의 리모델링 계획 시 적용 가능한 기술요소와 기존 건축물로 적용범위가 확대된 건물에너지효율등급에 대해 확인하였으며, 경제성 분석을 통해 시행 타당성을 제시하였다.

The buildings aged over 15 years old which require remodeling in Korea account for around 65% of seven million buildings. Therefore, it is necessary to come up with measures to solve the issue of deteriorated buildings. Deterioration of the internal and external finishing materials of deteriorated buildings spoils the beauty of their appearance, and their functions falling behind the trend cause users'' inconvenience. Along with that, deteriorated systems installed in the buildings and abrasion and breakdown of their components lead into some problems like energy loss.

Therefore, in this study, this researcher studied energy-saving remodeling of deteriorated office buildings to improve energy performance and reduce carbon emissions as a method of responding to the energy and environmental issue arising in the globe.
Based on various analyses, research on a method of saving energy of deteriorated office buildings was conducted. The research results are summarized as follows:

1) For examination based on quantitative analysis, this work took into account the a building''s deterioration and life-span, and thereby chose the office building aged over 20 years since its completion as a base model. The error rate between an actual building''s one-year energy use and an interpretation program was around 8.35%. It is considered that the error is attributable to the difference between an actual external environment and weather data, to the difference of building use patterns, and to reductions in performance and efficiency due to year-to-year variation.

2) The result from the interpretation of the analyzed model''s building energy revealed that the primary energy consumption was 391.1kWh/m2·yr, It indicates that the model is categorized into grade 4 under building energy efficiency rating system. Performance by design factor was improved in the order of replacement of machinery equipment, installation of new renewable facilities, change of lighting apparatus, and enhancement of insulation performance. According to application methods of technical factors, an energy-saving rate reached up to 50.6%. The building energy efficiency rating of 126 models on the basis of combination of technical factors was mostly grade 1 or grade 2.

3) For an alternative proposal, this work established a 6-step process and analyzed each step.
① Calculation of the cooling and heating loads of the analyzed model
② Analysis of energy performance through a choice of technical factors
③ Analysis of energy performance according to application methods of technical factors
④ Analysis of building energy efficiency rating system
⑤ Analysis of economic efficiency through calculation of life cycle cost
⑥ Analysis of carbon emissions

4) When it comes to a simple payback period by alternative, the period of performance-oriented alternative, compromise-based alternative, and low-cost-based alternative were 25.8 years, 18.3 years, and 18.8 years, respectively. When it comes to a payback period by life cycle cost analysis method, the period of each alternative was 19 years, 12 years, and 11 years, respectively. Based on the analyzed payback period, given that the life-span of the machinery equipment and facilities in the building is 15-20 years, energy-saving remodeling is considered to be feasible.
5) According to carbon emission analysis, the annual carbon emissions of the base model was 214,337kgCO2, and the average carbon emissions of 126 models based on a remodeling strategy was 141,248kgCO2, around 34.1% down from the base model''s. Therefore, it is considered that remodeling of deteriorated buildings affects a reduction in carbon emissions, and given that carbon emissions of buildings are important, it is necessary to remodeling deteriorated buildings from the environmental perspective.

6) With 126 models based on combination of technical factors, this work analyzed the performance-oriented alternative which has the highest energy-saving rate, the compromise-based alternative which has the highest energy-saving rate in consideration of initial investment cost, and the low-cost-based alternative which has the lowest initial investment cost. The analysis result revealed that in terms of proper remodeling alternatives, the highest priority was compromise-based alternative, followed by low-cost alternative and performance-oriented alternative.

Through the study result above, the technical factors applicable to a plan of remodeling a deteriorated office building and the building energy efficiency rating system whose application scope is extended to existing buildings were identified, and through an analysis of economic efficiency, remodeling feasibility was suggested.