Analyzing Mitigation Scenarios and Greenhouse Gas Emissions in the Building Sector under Socioeconomic uncertainty

Dahae Choo; Seoungho Lee; Soo-Il Kim; Jihyo Kim

doi:10.22794/keer.2026.25.1.012

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Research Article

Korean Energy Economic Review. 31 March 2026. 359-389
https://doi.org/10.22794/keer.2026.25.1.012

Analyzing Mitigation Scenarios and Greenhouse Gas Emissions in the Building Sector under Socioeconomic uncertainty

사회경제 발전의 불확실성을 고려한 건물 부문의 감축 시나리오와 온실가스 배출량 분석

Dahae Choo¹^*

Seoungho Lee²

Soo-Il Kim³

Jihyo Kim⁴

추 다해¹^*

이 승호²

김 수일³

김 지효⁴

¹Research Fellow, Department of Climate Change Policy Research, Korea Energy Economics Institute (First author)

²Associate Research Fellow, Department of Long-term Energy Modeling Research, Korea Energy Economics Institute

³Senior Research Fellow, Department of Long-term Energy Modeling Research, Korea Energy Economics Institute

⁴Associate Professor, Graduate School of Green Growth and Sustainability, Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)

¹에너지경제연구원 기후변화정책연구실 연구위원 (주저자)

²에너지경제연구원 에너지장기모형연구실 부연구위원

³에너지경제연구원 에너지장기모형연구실 선임연구위원

⁴KAIST 녹생성장지속가능대학원 부교수

^{*Corresponding Author}

ABSTRACT

To address the structural constraints of greenhouse gas mitigation in the building sector and the associated socioeconomic uncertainties, this study develops six scenarios by combining socioeconomic development pathways and policy pathways corresponding to the IPCC Shared Socioeconomic Pathways (SSPs). Using the building module of the KEEI-STEM , we project and analyze long-term energy demand and greenhouse gas emissions in the building sector under varying social, economic, and policy uncertainties. The building sector is characterized by high marginal abatement costs due to long average lifetimes of buildings and the lock-in of energy demand structures in existing building stocks, which necessitates the identification of effective mitigation pathways. Accordingly, mitigation pathways for the building sector are designed to reflect heterogeneous demand characteristics across residential and non-residential buildings, incorporating assumptions on the diffusion of heat pumps, improvements in energy efficiency, and schedules for fossil fuel phase-out. The results show that while socioeconomic pathways primarily determine the level and direction of energy demand, the cumulative effects of policy implementation and technology diffusion structurally alter emission trajectories, leading to substantially larger emission reductions along the maximum mitigation pathway compared to the reference pathway. In addition, fuel switching for space heating and hot water emerges as a key driver of emission reductions in the residential sector, whereas sustained and cumulative improvements in energy efficiency play a dominant role in the non-residential sector. The findings of this study are expected to provide a useful analytical basis for adjusting and refining mitigation strategies for the building sector under conditions of increasing socioeconomic uncertainty.

Keywords

Building sector mitigation

KEEI-STEM

Long-term energy outlook

Greenhouse Gas emission projection

본 연구는 건물 부문 온실가스 감축의 구조적 제약과 사회경제 불확실성에 대응하기 위해, IPCC 공통 사회경제경로에 상응하는 사회경제 발전경로와 정책경로를 조합한 총 6개 시나리오를 설계하였다. 더불어 상향식 분석 모형인 KEEI-STEM 건물 모듈을 활용해 사회･경제･정책 불확실성에 따른 건물 부문의 장기 에너지 수요와 온실가스 배출 전망하였다. 건물은 높은 평균 사용 연한, 기축 건물의 에너지 수요 구조 고착화 등의 요인으로 인해 높은 한계감축비용이 소요되는 부문으로, 실효적 감축 경로 탐색이 필요하다. 건물 부문의 감축 경로는 히트펌프 보급 확대, 에너지 효율 개선, 화석연료 퇴출 일정 등을 반영하여 주거･비주거 건물의 상이한 수요 특성을 반영하여 설계되었다. 분석 결과는 사회경제 경로가 수요의 수준과 방향을 좌우하는 반면 정책･기술 확산의 누적 효과가 배출 경로를 구조적으로 변화시켜 기준 경로 대비 최대저감 경로에서 배출 저감 폭이 크게 확대됨을 보여준다. 또한 주거용은 난방･온수 중심의 연료전환이, 비주거용은 효율 개선의 누적이 감축 성과를 결정하는 핵심 요인으로 판단된다. 본 연구의 분석 결과는 사회적 불확실성이 증가하는 여건 속에서 건물 부문 감축 전략을 수정 및 보완해 나가는 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

키워드

건물 부문 감축

KEEI-STEM

장기 에너지 전망

온실가스 배출량 전망

MAIN

Ⅰ. 서 론
Ⅱ. KEEI-STEM-Buildings: 건물 모듈
1. 주거용 건물 모듈
2. 비주거용 건물
Ⅲ. 건물 부문의 시나리오 설계
1. 시나리오 설계 및 사회경제 발전경로
2. 주거용 건물의 정책 수단 경로
3. 비주거용 건물의 정책 수단 경로
Ⅳ. 분석 결과
1. 건물 부문의 에너지 수요와 온실가스 배출
2. 주거용 건물의 세부 분석 결과
3. 비주거용 건물의 세부 분석 결과
Ⅴ. 결 론

Ⅰ. 서 론

2023년 건물 부문은 우리나라 온실가스 순배출량의 6.8%에 해당하는 45.5MtCO₂e/yr를 배출하였으며, 국가 배출 정점인 2018년 이후 꾸준히 감소하는 추세를 보였다(온실가스종합정보센터, 2026). 건물 부문에서 관측되는 최근의 배출 감소세는 일견 국가 감축 목표 달성을 위한 청신호로 해석될 수 있다. 그러나 타부문에 비해 상대적으로 낮은 배출 비중은 건물 부문 감축의 우선 순위를 약화시키는 방향으로 작용해 왔으며, 그 결과 실효적인 감축 전략 수립과 이를 뒷받침할 제도적 준비를 지연시키는 요인으로 작용하였다.

그러나 건물 부문의 감축은 기술적･경제적･제도적 제약이 복합적으로 작용하여, 실질적이고 속도감 있는 감축을 실현하기에 매우 어려운 분야에 해당한다. 무엇보다 건물 부문은 에너지 소비가 발생하는 구조적 특성상 매우 높은 한계감축비용을 수반한다. 건물은 통상 장기간 사용되는데, 기축 건물에 이미 적용된 에너지 소비 구조로 인해 건물 부문 생애주기 감축에 큰 제약이 발생하기 때문이다(Garimella et al., 2022). 건물 외피, 설비, 운영 등 다양한 에너지 소비 요인이 복합적으로 작용하여, 건물의 부분적 개선만으로는 감축 효과가 제한적이기까지 하다(D’Oca et al., 2018). 더불어 건축 방식, 용도 등에서 발생하는 이질성은 건물 부문의 감축 기술 표준화를 어렵게 만들고(Cristino et al., 2021), 임대차 구조는 감축 기술 투자에 대한 편익 향유 주체 간의 불일치를 초래해 투자유인을 약화시킨다(Melvin, 2018).

이와 같은 건물 부문의 난감축 여건에도 불구하고, 우리나라의 건물 부문 감축과 관련한 계획과 제도는 상당히 제한적인 수준에 머물러 왔다. 지금까지의 연구는 공동 주택(김지효･김종우, 2022), 주거용 건물(Im and Kwon, 2022), 단일 정책 확산 효과(정영선 외, 2021a, 2021b), 국가 감축목표 달성 경로(이상엽 외, 2018; 추다해 외, 2025) 등을 중심으로 일부 장기 감축 경로를 살펴보았다. 그러나 이러한 연구들은 특정 건물 유형이나 개별 정책수단, 또는 특정 목표 달성 여부에 초점을 두고 있어, 다양한 사회경제 여건 변화와 복수의 감축 수단을 종합적으로 고려한 분석으로까지 확장되지는 못하였다. 국가 기본계획 역시 히트펌프 확산, 에너지 자립도 향상 등 방향성을 제시하는 수준에 머무는 경우가 많아, 건물 부문의 장기 감축 경로를 체계적으로 검토하지는 못한 것으로 판단된다.

이러한 한계는 최근의 사회경제적 여건 변화를 고려할 때 더욱 분명해진다. 건물 부문의 감축은 단순히 기술 보급이나 효율 향상만으로 설명되기 어렵고, 인구 규모, 경제성장, 기온 변화와 같은 거시적 여건 변화에 따라 그 성과가 크게 달라질 수 있다(Camarasa et al., 2022). 다시 말해, 건물 부문 에너지 수요와 온실가스 배출은 감축 정책 자체뿐 아니라 그 수요의 기저를 형성하는 사회경제 발전경로에 의해서도 크게 좌우된다. 따라서 에너지 자립도 및 그린리모델링 등 정책 중심의 시나리오(정영선 외, 2021a, 2021b; Shin et al., 2025)나, 에너지 효율 및 히트펌프 보급 시나리오(김지효･김종우, 2022; 추다해 외, 2025; Im and Kwon, 2022)를 검토하는 데서 더 나아가, 다양한 사회경제 발전경로와 감축 수단의 조합을 함께 고려하는 분석이 요구되는 대목이다. 건물 부문의 장기 감축 전략은 개별 정책의 효과를 평가하는 수준을 넘어, 불확실한 미래 여건 속에서 어떤 조건과 조합이 보다 효과적인 감축을 가능하게 하는지를 탐색하는 방향으로 확장될 필요가 있다.

해당 맥락에서 본 연구는 다양한 사회경제 발전 양상과 감축 수단의 경로를 조합한 시나리오를 구축하고, 이를 바탕으로 건물 부문의 장기 에너지 수요와 온실가스 배출을 분석하고자 한다. 다양한 사회경제 변화 양상은 IPCC(2023)의 공통 사회경제 경로(Shared Socioeconomic Pathways, SSP)에 상응하는 세 가지 사회경제 발전경로를 통해 반영하였다. 또한 국가 차원의 건물 부문 감축 강화 수준은 현재 추세 유지와 감축 노력의 최대 수준 강화로 구분하였다. 건물 부문의 주요 감축 수단으로는 히트펌프 보급, 에너지 효율 개선, 화석연료 퇴출 일정 등을 고려하였다. 본 연구는 총 6개의 건물 부문 시나리오를 비교･분석함으로써, 미래의 불확실성에 대응할 수 있는 건물 부문 감축 이행 전략의 방향을 제시하고자 한다. 이를 통해 급변하는 환경 여건에 따라 건물 부문의 감축 전략을 유연하게 수정 및 보완해 나갈 수 있을 것이다.

본 연구의 구성은 다음과 같다. 제2장에서는 건물에서 발생하는 에너지 소비 구조를 기반으로 한 KEEI-STEM의 건물 모듈을 소개한다. 제3장에서는 다양한 사회경제 발전경로와 정책경로를 고려한 건물 부문 시나리오를 설계하고, 이를 KEEI-STEM 건물 모듈에 적용하기 위해 정량화한다. 제4장에서는 시나리오와 모형 분석을 바탕으로 건물 부문의 에너지 수요와 온실가스 배출량 결과를 분석한다. 마지막으로 제5장에서는 분석 결과를 종합하고 시사점을 제시하며 연구를 마무리한다.

Ⅱ. KEEI-STEM-Buildings: 건물 모듈

KEEI-STEM(System of Three E-Models)의 건물 모듈은 상향식(bottom-up) 모형으로, 인구, 경제, 환경 등 다양한 여건 변화에 따른 건물 및 설비 보급과 에너지 수요를 전망한다. KEEI-STEM은 건물 유형을 크게 주거용과 비거주용으로 구분하며, 에너지 사용 유형에 따라서는 난방, 온수, 취사, 냉방, 기타 용도로 세분한다. 이러한 분류 체계를 바탕으로 장기적인 인구･경제 추세와 기온 변화 등이 건물 및 설비 보급, 그리고 용도별 에너지 수요에 미치는 영향을 모형화하였다.

에너지 수요 행태 측면에서 주거용 건물은 비거주용 건물과 뚜렷한 차이를 보이며, KEEI-STEM 건물 모듈은 이러한 차이를 반영하여 설계되었다. 주거용 건물은 난방 및 온수용 에너지 수요의 비중이 크며, 이와 관련된 보일러 연료의 선택이 에너지 상품 소비 수준을 결정하는 주요 요인으로 작용한다. 반면 비거주용 건물은 제공되는 서비스의 업종과 규모에 따라 에너지 상품의 소비 행태와 수준이 크게 달라진다. 다만 하나의 건물 내에서 다양한 서비스업이 동시에 운영되는 경우가 일반적이므로, 개별 건물 단위의 수요를 전망하는 방식은 현실적 제약이 크다. 이에 따라 비거주용 건물의 에너지 수요는 다양한 서비스업의 규모와 해당 서비스를 제공하기 위한 설비를 기반으로 전망한다. KEEI-STEM은 이처럼 주거용 및 비거주용 건물의 에너지 소비 특성을 반영한 세부 전망 모듈을 포함하고 있으며, 이를 통해 건물에서 발생하는 에너지 상품별･용도별 수요를 전망하게 된다.

1. 주거용 건물 모듈

KEEI-STEM 건물 모듈의 주거용 건물 모듈은 거주 공간에서 발생하는 에너지 수요를 다룬다. 주거용 건물 모듈은 건물 모듈, 난방 모듈, 취사 모듈, 가전기기 모듈, 분산전원 모듈의 총 5개 세부 모듈로 구성된다. 이 가운데 핵심 모듈인 건물 모듈은 인구와 가구 수 등을 바탕으로 총주택 보급, 주택 유형별 보급, 평균 면적, 그리고 기술별 난방 및 취사 설비의 보급 수준을 전망한다. 난방 모듈은 건물 모듈에서 산정된 주택 유형별 주택 수를 기반으로, 주택 형태별 단열 수준과 난방 설비의 에너지 수요를 계산한다. 취사 모듈은 기술별 취사 설비의 사용량을 전망하며, 가전기기 모듈은 냉장과 조명을 포함한 가전기기의 보급 수준, 사용량, 에너지원단위, 연료 사용량을 전망한다. 마지막으로 분산전원 모듈은 주거용 건물의 자가발전과 신재생에너지 사용량 등을 산출하는 세부 모듈이다([그림 1]).

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[그림 1]

주거용 건물의 에너지 수요 전망 구조

1) 건물 모듈

KEEI-STEM의 건물 모듈은 단독주택(House), 아파트(Apartments), 기타 공동주택(Others)의 유형별 주택 보급 규모를 전망한다. 전망 기간의 보급 수준은 가구당 주택 보급률을 기반으로 추정한다. 가구당 주택 수( $S t o c k P e r H o u s e h o l d$ )가 곰페르츠 함수(Gompertz function)를 따르며 증가하고, 일정 포화수준( $S a t u a t i o n L e v e l$ )까지 도달한다는 가정을 포함한다. 가구당 주택 수 증가 추세는 아래 식 (1)으로 표현되며, 수식에 포함된 파라미터 $S a t u r a t i o n L e v e l$ , $α$ , $β$ 은 과거 1998~2023년 주택 보급 통계로부터 측정된 값(calibration)을 활용하였다. 이러한 과정을 통해 전망된 가구당 주택 수에 국가데이터처(2024) 장래가구추계의 가구수 전망을 적용해, 전망 기간 동안의 전체 주택 수가 산출된다.

(1)

S t o c k P e r H o u s e h o l d_{t} = S a t u a t i o n L e v e l \times α^{β^{t}} H o u \sin g T o t a l_{t} = S t o c k P e r H o u s e h o l d_{t} \times H o u s e h o l d_{t}

다음은 신규 난방･취사 설비 등이 설치되어 에너지 전환의 핵심 역할을 수행하는 신규 주택수요( $H o u \sin g N e w$ )를 전망하는 단계이다. 신규 주택수요는 식 (1)을 통해 도출된 총 주택 보급 수( $H o u \sin g T o t a l$ )를 기반에서 주택 유형별로 주택 수명에 따른 멸실 주택( $H o u \sin g S c r a p$ )을 산출하여 차감하여 계산된다. 각 연도의 멸실 주택 수는 다음 식 (2)와 같이 표현되며, 각 연도에 건축되어 전년도( $t - 1$ )까지 건설된 주택 수에 멸실 확률( $D e c a y P r o b a b i l i t y$ )을 적용하여 계산된다.

(2)

H o u \sin g N e w_{t} = H o u \sin g T o t a l_{t} - H o u \sin g T o t a l_{t - 1} + H o u \sin g S c r a p_{t} H o u \sin g S c r a p_{t} = \sum_{m}^{t - 1} H o u \sin g N e w_{m} \times D e c a y P r o b a b i l i t y_{m}

건물 모듈 내 또 다른 핵심 세부 모듈은 난방과 취사 설비의 보급 전망을 다룬다. 앞 단계에서 주택 유형별 보급 수가 결정되면, 이후 각 주택 유형에 설치된 난방 및 취사 설비에 적용된 기술별 보급 수준을 추정해 최종적으로 에너지 수요가 계산된다. 난방 설비는 연탄, 석유, LPG, 도시가스, 전기, 지역난방, 기타 에너지 상품 기반 설비로 구성되며, 취사 설비는 석유, LPG, 도시가스, 전기 기반 설비를 포함한다. 난방 설비와 취사 설비는 해당 설비가 설치된 주택 수를 기준으로 산정되며, 앞서 전망된 전체 주택 수에서 난방 및 취사 설비의 기술별 보급 구조를 결정한다.

식 (3)에 표현된 바와 같이 난방 설비 신규 수요( $B o i l e r N e w$ )는 신규 주택과 기존 주택의 교체 수요를 포함한다. 교체 수요는 보일러 연료 설비별( $k$ ) 전체 재고( $B o i l e r T o t a l$ )와 교체율( $R e p l a c e m e n t R a t e$ )의 곱에 전체 주택의 생존률(1- $S c r a p p i n g R a t e$ )을 곱하여 계산된다. 이 과정에서 교체 수요의 설비 기술 선택은 가격에 기반하며 로짓 비중 함수를 따른다고 가정하였다.

(3)

B o i l e r N e w_{t} = (1 - S c r a p p i n g R a t e_{t}) \times \sum (B o i l t e r T o t a l_{t, k} \times R e p l a c e m e n t R a t e_{t, k}) + H o u \sin g N e w_{t}

마지막으로, 각 연도 난방 설비의 총규모( $B o i l e r T o t a l$ )는 기존 설비 중 교체되지 않고 유지되는 설비와, 위에서 계산한 신규 또는 교체 설비 수요의 합으로 구성된다. 현재 연도에 잔존하는 기존 설비는 전년도 설비 재고에 교체율( $R e p l a c e m e n t R a t e$ )과 멸실률( $S c r a p p i n g R a t e$ )을 반영하여 계산하며, 신규 설비는 앞서 계산된 신규 주택에 설치되는 난방 설비 규모를 의미한다.

(4)

B o i l e r T o t a l_{t, j} = B o i l e r T o t a l_{t - 1, j} \times (1 - R e p l a c e m e n t R a t e_{t, j} - S c r a p p i n g R a t e_{t}) + B o i l e r N e w_{t, j}

2) 난방 모듈

난방 모듈은 앞서 도출된 난방 설비 전망 결과를 바탕으로 난방용 에너지 수요를 산정하는 모듈이다. 난방용 에너지 수요는 난방 설비의 보급 대수와 설비별 에너지원단위를 결합하여 계산한다. 난방 설비의 에너지원단위는 기술의 평균 효율뿐 아니라 소득, 인구, 가격, 기온 등의 영향을 받으므로, KEEI-STEM은 이를 반영하기 위해 연료 효율과 단열 수준을 별도로 추정하는 하위 모듈을 포함한다.

연료 효율은 에너지원단위의 장기적인 추세를 나타내며 난방 설비의 연료 효율 개선 수준을 행태적 효율, 보일러 기술, 단열 기술 요인의 함수로 표현된다. 행태적 효율은 가구당 소득, 가구당 인구, 가구 수, 난방도일, 평균 면적, 에너지 가격 등에 의해 결정되며, 보일러 기술은 신규 보일러의 기술 개선 수준과 보급 수준에 따라 매년 효율이 개선된다. 단열 기술은 단열재, 창문, 기타 요인 등의 기술 수준과 적용률 등을 통해 매년 연료 효율에 영향을 미친다.

다음 식 (5)은 이러한 요소를 통해 계산된 $t$ 연도 $k$ 연료를 사용하는 주택( $F u e l E f f$ )의 총 효율을 나타낸다. 총 효율은 신규 주택 적용된 단열 효율( $E f f E n v$ ) 및 신규 난방 설비의 효율( $E f f I m p$ ), 잔존 주택의 기존 단열 효율( $E f f E n v E x$ ) 및 기존 난방 설비 효율( $E f f I m p E x$ ) 요소들의 가중 평균이다.

(5)

F u e l E f f_{t, k} = [\begin{matrix} H o u \sin g N e w_{t, k} \times \frac{E f f I m p_{t, k}}{E f f E n v_{t, k}} \\ + (H o u s i n g T o t a l_{t, k} - H o u \sin g N e w_{t, k}) \times \frac{E f f E x_{t, k}}{E f f E n v E x_{t, k}} \end{matrix}] \times \frac{1}{H o u \sin g T o t a l_{k, k}}

3) 기타 모듈

건물 모듈과 난방 모듈 외, 주거용 건물 전망은 취사 모듈, 가전기기 모듈, 분산전원으로 구성되는 세부 모듈을 포함한다. 취사 모듈은 난방과 동일한 흐름으로 전망된다. 먼저, 건물 모듈에서 전망된 취사용 설비 수요를 기반으로 연료 효율과 에너지원단위를 적용하여 전체 취사용 에너지 수요를 도출하며, 이 과정에서 행태적 효율 개선과 취사 설비 기술 개선을 적용하여 취사 기기의 전반적인 효율 추세가 결정된다. 가전기기 모듈은 가구 및 인구, 소득, 가격 등이 가정 내 가전기기로 인해 발생하는 전기 수요를 계산하게 된다. 이때, 세부 모듈을 통해 각 전자기기의 보급 수준과 세부 기기 수요를 전망하고, 소득, 전기 가격, 인구 수 등의 함수로 전자기기의 용량을 추정한 뒤, 가전기기 총 사용시간을 전망하는 세 단계를 통해 전체 가전기기 사용에서 발생하는 전기 수요가 계산된다. 마지막으로 분산전원 모듈은 가정 부문에서 자가 설비를 활용한 전원 공급 수준을 계산하고 이를 각 용도 모듈에서 가감하여 전체 가정 부문의 에너지 수요를 조정하는 구조를 갖는다.

2. 비주거용 건물

KEEI-STEM 건물 모듈의 하위 부문인 비주거용 건물 모듈은 거주 공간이 아닌 건물에서 발생하는 에너지 수요를 분석하며, 경제에서 서비스 부문으로 분류되는 상업 서비스와 공공 서비스에서의 에너지 수요를 다룬다. 비주거용 건물 모듈은 서비스 부문을 구성하는 10개 세부 업종¹⁾을 구분하여 업종별 에너지 수요를 분석한다. 각 업종의 에너지 수요는 업종별 생산액과 그에 대응되는 생산 설비 규모(capacity)에 기반하여 도출되며, 난방 및 온수, 냉방, 취사, 기기 및 설비의 네 가지 에너지 용도와 에너지 상품별로 구체적인 수요를 전망한다.

서비스 부문 모형의 에너지 수요 관계식은 각 서비스 업종의 에너지원단위와 활동 수준의 곱으로 표현할 수 있다.

(6)

E n e r g y_{i, j} = \frac{E n e r g y_{i, j}}{E n e r g y_{j}} \times \frac{E n e r g y_{j}}{A c t i v i t y} \times A c t i v i t y

위 식에서 $i$ 는 에너지 상품, $j$ 는 에너지 소비 용도²⁾를 의미하며, $E n e r g y$ 는 에너지 소비량, $A c t i v i t y$ 는 에너지를 소비하는 활동 수준을 나타낸다. 서비스 부문에서는 업종별 산출액을 $A c t i v i t y$ 에 적용한다. 식 (6) 우변의 첫 번째 항은 $j$ 용도 에너지 소비에서 각 에너지 상품이 차지하는 비중을 나타내며, 두 번째 항은 $j$ 용도의 에너지원단위를 의미한다.

다음으로 업종별 산출액이 각 업종의 생산용량( $c a p a c i t y$ )에 비례한다는 가정을 적용하면 식 (6)은 식 (7)과 같이 변형할 수 있다.

(7)

E n e r g y_{i, j} ≃ s_{i, j} \times (i n t_{o, j} \frac{c a p a_{o}}{c a p a} + i n t_{n, j} \frac{c a p a_{n}}{c a p a}) \times A c t i v i t y

$s_{i, j}$ 는 식 (6) 우변 첫 번째 항의 에너지 상품 비중을 다시 표현한 것이고, $c a p a$ 는 생산용량을 의미한다. $i n t_{j}$ 는 $j$ 용도의 에너지원단위를 의미하고, $o$ 는 기존 설비, $n$ 은 신규 설비를 나타내는 첨자로, 식 (7) 우변 두 번째 괄호 항은 식 (6) 우변 두 번째 항에 표현된 에너지원단위를 기존 설비 원단위와 신규 설비 원단위의 가중합으로 표현한 것이다. $i n t_{n, j}$ 는 미래 기술 발전을 고려하여 $i n t_{o, j}$ 와의 상대적 차이로 표현되며, 효율의 자체적인 개선 과정을 나타내는 행태적 효율 개선과 특정 요소의 효율 개선을 반영한 설비 및 단열 기술 개선으로 구분하여 신규 기술의 효율 수준을 나타낸다. 또한 $s_{i, j}$ 는 에너지 상대가격을 변수로 하는 로짓비중함수를 통해 에너지 상품 가격 변화에 따라 소비 선택의 변화를 반영하였다.

매년 도입되는 신규 생산용량의 규모는 산출액 전망과 전제에 따라 결정되는 연도별 생산용량과 멸실 생산용량에 의해 결정된다.

(8)

c a p a_{s, t} = \sum_{k = 0}^{t - t_{0}} (S P_{k} \times c a p a_{n, t - k})

(9)

c a p a_{n, t} = c a p a_{t} - (c a p a_{t - 1} - c a p a_{s, t}) = c a p a_{t} - c a p a_{o, t}

$t$ 는 각 연도를 의미하고, $t_{0}$ 는 데이터 시작 시점, $S P$ 는 설비의 연령별 멸실 확률밀도함수를 나타낸다. 따라서 식 (8)는 데이터 시작 시점부터 연도별로 도입된 신규 생산용량 중 $t$ 시점에 멸실되는 생산용량 총규모를 도출한다. 그리고 식 (9)의 관계식에 따라 $t$ 시점에 설정된 생산용량을 충족시킬 수 있는 수준의 신규 생산용량이 내생적으로 결정된다.

비주거용 건물 모듈에서는 앞서 설명된 모형의 형태로 난방 및 온수, 냉방, 취사, 기기 및 설비 4가지 용도에 대한 에너지 수요를 분석한다. 또한 비주거용 건물에서 이루어진 자가설비를 이용한 전원 공급, 재생에너지 활용에 따른 에너지밸런스 조정을 수행하기 위한 분산전원 모듈을 별도로 포함한다. 마지막으로 산업 부문 모형에 포함되지 못한 농업과 어업에 대한 에너지 수요도 비주거용 건물 모듈에서 전망하며, 농업과 어업도 서비스 업종과 유사하게 산출액에 기반한 에너지 소비 규모를 도출하나 에너지 용도를 난방 및 온수와 기기 및 설비 두 가지 용도로만 구분한다([그림 2]).

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[그림 2]

비주거용 건물의 에너지 수요 전망 구조

Ⅲ. 건물 부문의 시나리오 설계

1. 시나리오 설계 및 사회경제 발전경로

<표 1>에 정리된 건물 부문의 시나리오는 사회･경제적 변화를 고려한 세 가지 기준 경로를 토대로 감축 노력의 유무를 고려하여 설계되었다. 건물 부문의 전반적인 에너지 수요 추세는 경제, 인구, 기온 등 사회 전반의 발전 양상에 따라 결정된다. 본 연구는 사회･자연 환경적 여건 변화와 이로 인한 불확실성 확대를 고려하고자, IPCC(2023) 제6차평가보고서의 사회경제 경로를 참고하여 세 가지의 사회경제 발전경로를 구축하였다(김수일 외, 2026). 사회경제 발전경로는 감축 정책에 대한 사회적 수용성과 경제 성장이라는 두 축을 골자로 한다. 현재의 경제성장 추세와 인구 감소 추세가 지속되는 추세유지-중간성장 경로(Socio-Economic Pathway 2, SEP2)가 기준선이 된다. 그리고 기후변화에 대한 사회적 관심이 높고 감축 정책을 적극적으로 수용하여 상대적으로 높은 수준의 경제성장과 더딘 인구둔화 속도 추세를 가정한 지속가능-고성장 경로(SEP1), 불평등한 분배와 계층 갈등으로 기후변화 정책에 대한 수용성이 낮으며 경제 성장이 둔화되고 인구 감소가 가파르게 일어나는 분열갈등-저성장 경로(SEP3)를 적용하였다(이승호 외, 2026). 그리고 각 사회경제 발전경로에 건물 부문의 현재 에너지 정책 추세가 지속되는 경우(기준 정책경로)와 적극적인 감축 노력이 도입되는 경우(최대저감 정책경로)를 고려하였다.

<표 1>

건물 부문 시나리오의 구성

구분		정책 수단 경로
구분		기준	최대저감
사회 경제 발전 경로¹⁾	SEP1	상대적으로 높은 경제성장과 낮은 인구 감소세로 사회경제가 지속가능한 발전 경로를 따르지만, 건물 부문의 온실가스 감축 정책이 현재 추세를 유지하는 사회경제 발전경로	상대적으로 높은 경제성장과 낮은 인구 감소세로 사회경제가 지속가능한 발전 경로를 따르며, 건물 부문의 온실가스 감축을 위한 적극적인 노력과 기술개발이 수반되는 사회경제 발전경로
	SEP2	인구, 경제, 투자 등을 포함한 현재의 사회경제 발전 추세가 지속되어, 건물 부문의 감축을 위한 노력 역시 현재 추세가 지속되는 사회경제 발전경로	인구, 경제, 투자 등을 포함한 현재의 사회경제 발전 추세가 지속되지만, 건물 부문의 감축을 위한 기술 개발 및 정책 보급은 강화되는 사회경제 발전경로
	SEP3	경제 성장 둔화와 가파른 인구 감소등을 포함해 전세계적으로 분열 갈등이 강화되어, 건물 부문의 감축 역시 현재 수준이 유지되는 사회경제 발전경로	경제 성장 둔화와 가파른 인구 감소등을 포함해 전세계적으로 분열 갈등이 강화됨에도 불구하고, 건물 부문의 감축 노력은 확대되는 사회경제 발전경로

주 : 김수일 외(2026) <표 1>의 내용을 일부 인용.

건물 부문 시나리오 구성은 앞서 KEEI-STEM 건물 모듈의 에너지 소비 구조의 구성 요인에 기반하며 소수의 가용한 국내외 건물 정책 시나리오(김지효･김종우, 2022; 이석호･오세신, 2024; IEA, 2022; Im and Kwon, 2022)와 전문가 자문을 통해 진행되었다. 이는 그간의 국가 계획에서 산업 및 수송 부문 등 타 부문과 달리 건물 부문에서는 정량적 또는 장기적 탈탄소화 전략이 제시되지 않은 상태이기 때문이다(정영선 외, 2021a; 추다해 외, 2025). 이에 따라 본 연구는 기존 선행 연구와 전문가 의견을 종합하여, 최대한 현실적인 건물 부문의 감축 여건과 제약을 고려한 시나리오를 설계하고자 하였다.

건물 부문의 정성적 감축 전략은 모형 구현을 위해 정량적 수치로 전환되었다. 경제 발전, 인구 구조 등 사회 전반에 영향을 미치는 요인은 기본 전제로 인해 내생적으로 발생한 변화만이 고려되며, 기준 경로와 최대저감 정책경로는 건물에 적용되는 감축 수단의 적용 범위와 일정을 중심으로 설계하였다. 기준과 최대저감 정책경로에서 대표적으로 차이를 보이는 건물 부문의 감축 수단은 히트펌프 보급을 포함한 연료 전환과 효율 개선 등이 있다.

주거용 건물과 비주거용 건물의 시나리오 설계는 각 부문의 에너지 수요 특성을 고려하여 차별화하였으며, <표 2>에 건물 부문 시나리오에 적용된 주요 정량적 가정을 요약하였다.³⁾ 주거용 건물에서 발생하는 에너지 수요의 난방용 수요 비중이 매우 높은 비중을 차지하는 만큼, 주거용 건물의 시나리오 설정은 난방의 탈탄소화에 집중되어 있다. 주거용 건물에서 기준과 최대저감 시나리오 간 주요 차이는 히트펌프 보급(IEA, 2022; Im and Kwon, 2022)을 중심으로 한 연료 전환, 보일러와 취사 기기의 기술별 발전 속도, 단열 기술 등을 포함한다. 비주거용 건물은 이미 전기 사용 비중이 높아 직접배출 수준이 높지 않다는 사실을 고려하여 에너지 효율 개선(Cristino et al., 2021; Mastrucci et al., 2021; Camarasa et al., 2022; Mastrucci et al., 2025)에 보다 중점을 두었다.

<표 2>

건물 부문의 사회경제 발전 및 정책경로 설계의 주요 가정

부문	주요 수단	기준 정책경로 (REF)	최대저감 정책경로
부문	주요 수단	기준 정책경로 (REF)	SEP1	SEP2	SEP3
주거 건물	화석연료 기반 보일러¹⁾	2035년 석탄 신규 설치 금지 2040년 석탄 퇴출	2035년 석탄 전면 퇴출 2040년 가스 신규 설치 금지 2050년 석탄, 석유 전면 퇴출
	히트펌프 보급²⁾	기존 추세 유지	2035년: 단독주택 10%, 아파트 10%, 기타 15% 2050년: 단독주택 50%, 아파트 65%, 기타 60%	2035년: 단독주택 7%, 아파트 7%, 기타 10% 2050년: 단독주택 45%, 아파트 55%, 기타 55%	2035년: 단독주택 5%, 아파트 5%, 기타 5% 2050년: 단독주택 40%, 아파트 50%, 기타 50%
	히트펌프 COP³⁾	2050년까지 3	2035년: 단독 3.5, 이외 4 2060년: 단독 4.5, 이외 5.5	2040년: 단독 3.5, 이외 4 2060년: 단독 4.2, 이외 5.2	2045년: 단독 3.5, 이외 4 2060년: 단독 4, 이외 5
	취사기기 보급	기존 추세 유지	단독주택 95% 포화 아파트, 기타 98% 포화	단독주택 90% 포화 아파트, 기타 95% 포화	단독주택 90% 포화 아파트, 기타 95% 포화
	취사기기 보급	기존 추세 유지	2050년 석유/LPG 기반 취사 퇴출
비주거 건물	에너지 효율⁴⁾	기존 추세 연장	2023년 대비 2050년 39.9% (15% 향상)	2023년 대비 2050년 33.0% (13% 향상)	2023년 대비 2050년 26.8% (10% 향상)
	히트펌프 보급	공공 부문 중심 소규모 보급	2050년 13%	2050년 10%	2050년 8%
	화석연료 대체	기존 추세 유지	2050년: REF 대비 55%	2050년: REF 대비 50%	2050년 REF 대비 40%
	석탄 사용	2040년 중단	2035년 중단

¹⁾ 유럽연합, 일본 등의 화석연료 보일러 폐지 일정을 고려하여 적용.

²⁾김지효･김종우(2022), 추다해 외(2025) 이외에 전문가 자문을 기반으로 설정.

³⁾이석호･오세신(2024), Garimella et al.(2022), IEA(2022) 등의 히트펌프 한계 효율을 고려하여 적용.

⁴⁾ 각 사회경제 발전경로의 기준 대비 최대저감 경로에서 2050년 에너지원단위 향상 수준.

2. 주거용 건물의 정책 수단 경로

주거용 건물의 에너지 소비를 결정짓는 주요 요인 중 하나인 건물 보급 수는 인구, 소득 등의 요인에 의해 영향을 받는다. 이와 같은 사회･경제적 요인의 영향은 SEP1, SEP2, SEP3 경로에 적용된 기본 전제에서 고려되며, 경제 수준과 인구 구성 변화에 따라 주거용 건물 보급 수가 달라진다. 그러나 온실가스 감축과 관련된 정책이나 기술이 아파트나 단독주택과 같은 건물 유형 수요 행태에 직접적으로 미치는 영향은 제한적이다. 따라서 SEP1, SEP2, SEP3 각 경로에서 기준과 최대저감 정책경로 간 거주 건물 보급 수준을 동일하게 유지하였다. 더불어 온실가스 감축과 직접적인 연관이 없는 거주 유형, 가전기기 수 등은 동일한 사회경로 하에서 기준과 최대저감 경로는 동일하게 유지된다.

이에 반해 주택에 설치된 보일러는 기준과 최대저감 정책경로 간 기술 적용 범위에서 큰 차이를 가진다. 모든 기준 정책경로에서는 현재의 보일러 기술 선택 추세가 지속되는 데 그치지만, 최대저감 정책경로는 직접배출이 발생하지 않는 보일러가 빠르게 확산된다. 최대저감 정책경로 간에서도 경제성장과 기술 개발의 확산이 빠르게 일어나는 사회･경제 여건에서 감축 기술에 대한 투자와 개발에도 낙수효과가 발생하는 것을 가정하였다. 이에 따라 주거용 건물의 감축 수단은 모두 확산 속도 및 규모, 기술 개발 수준이 SEP1에서 가장 높고 SEP3에서 가장 낮게 발생한다.

최대저감 정책경로에서 보일러 선택은 직접 및 간접배출 수준에 따른 우선순위를 가정하였다. 직･간접배출이 없는 히트펌프 기술이 가장 선호되고 차선으로 직접배출이 없는 지역난방이 대안으로 활용된다. 도시가스는 전환기 기술로 점진적인 대체 대상이며, 석탄과 석유는 가장 먼저 퇴출된다. 구체적인 연도별 일정은 2030년 석탄, 석유와 같은 다배출 화석연료 기반의 보일러 기술의 대체 속도가 상향되고, 2035년부터는 도시가스 기반 보일러 대체가 가속화되는 것을 가정하였다. 탄광 폐쇄 정책의 영향으로 2035년 석탄 보일러가 가정 내 사용이 완전히 사라지고, 2050년은 석유 보일러 사용이 전면 중단된다.

최대저감 정책경로에서 히트펌프는 주택의 냉･난방용 에너지 공급을 위한 핵심 감축 기술로 기술 개발과 보급 여건이 마련되며 공급이 대폭 확대된다. 최대저감 정책경로에서 2035년까지 SEP1에서 주택 유형에 따라 신규 설치 비중은 10~15%까지 높아지는 반면, SEP2과 SEP3에서는 2035년 신규 설치 비중이 각각 7~10%, 5%까지 점진적으로 확대되는 것을 가정⁴⁾하였다. 이후 히트펌프는 도시가스를 대체하는 기술로 확산기를 거쳐 2050년 SEP1에서 주택 유형에 따라 최소 50%에서 65%까지 빠르게 확대된다. 동일 기간 SEP2과 SEP3 경로에서 히트펌프의 신규 보급 비중은 각각 45~55%, 40~50%까지 늘어난다.

히트펌프 효율을 나타내는 COP(Coefficient of Performance)⁵⁾는 기준 시나리오에서 3 수준이 지속되나 최대저감 시나리오에서는 히트펌프 기술 개발이 빠르게 진행되며 COP가 꾸준히 개선되는 것을 가정하였다. 기준 시나리오에서 히트펌프가 기존 보일러 기술 대비 경제성에서 우위를 점하지 못해 시장 성장이 지체되며 기술 개발이 지연된다. 이에 반해 최대저감 정책경로는 히트펌프 확산에 따른 시장 성장과 투자 선순환으로 히트펌프 기술이 빠르게 이루어진다. 최대저감 정책경로에서 2035년에 이르러 SEP1에서는 COP가 최대 4까지 상승⁶⁾하고, SEP2과 SEP3에서는 동일 수준의 효율이 각각 2040년과 2045년에 달성되는 것을 가정하였다. 이후로도 히트펌프가 보일러 시장의 선도 기술로 자리매김하여 2060년 SEP1에서는 COP가 최대 5.5까지 상향된다. SEP2과 SEP3에서도 COP 개선이 이루어지지만, SEP1 대비 더딘 경제성장과 기술 개발로 각각 최대 5.2와 5 수준에 도달한다.

이외 최대저감 정책경로에서 주요 요인에 대해 다음과 같은 일정을 설정하였다. 첫째, 취사 기기는 2050년 대부분의 취사기기가 전기로 전환되는 것을 가정하였다. 도시가스, LPG 등 화석연료 기반 취사기기는 보일러와 달리 설비 교체가 용이하다는 점을 고려한 것이다. 일부 도서산간 지역에서 전년도 재고 중 잔존하는 설비를 제외하고 SEP1에서는 전체 취사기기의 최대 99%, SEP2과 SEP3에서는 최대 95%가 전기기반으로 전환된다. 둘째, 최대저감 정책경로에서는 기준 대비 추가적인 효율이 개선이 발생하며, 무배출 에너지 상품의 개선은 더 빠르게 이루어진다.

3. 비주거용 건물의 정책 수단 경로

비주거용 건물의 감축 수단은 효율 개선에 집중되어 있다. 비주거용 건물에서 제공되는 상업 및 공공 서비스업은 이미 상당한 수준의 전기화가 이루어진 상태이기 때문이다. 2023년 비주거용 건물의 전체 에너지 소비 중 64.0%가 전기 기반이고, 화석연료 사용 비중은 27.6%에 불과하다. 주거용 건물에서 높은 난방･온수용 수요 비중으로 인해 화석연료 사용 비중이 56.2%에 달하는 것과는 구별된다. 따라서 비주거용 건물의 최대저감 정책경로 설계는 국가 전체의 에너지 효율 향상 측면에서 서비스업에 활용되는 시설과 기기 효율 개선을 우선으로 하며, 일부 화석연료 사용 축소⁷⁾를 고려하였다.

구체적으로 사회경제 발전경로별 최대저감 정책경로는 기준 대비 용도별 기술의 빠른 효율 개선과 기존 설비의 대체 속도 향상으로 구현된다. 신규 설비에 적용되는 기술 효율이 향상되고, 향상된 효율을 가진 신규 설비 도입이 빠르게 확산되며 기준 경로 대비 비주거용 건물에서 효율이 더욱 빠르게 개선된다. 구체적으로 SEP1은 2050년 기준 대비 15%의 추가적인 효율 향상을 가정하였다. 상대적으로 더딘 경제성장과 기술 개발의 경로를 가정하는 SEP2는 13%, SEP3는 10% 수준의 추가 효율 개선을 적용하였다.

비주거용 건물의 직접배출 감축은 주거용 건물과 마찬가지로 히트펌프 보급 확산에 기반한다. 주거용 건물에서 높은 난방･온수용 에너지 수요로 인해 화석연료 사용 비중이 높지만, 비주거용 건물의 난방･온수용 수요는 전체에서 차지하는 비중과 배출 수준 역시 낮다. 따라서, 비주거용 건물에는 히트펌프 도입 유인이 낮게 작용하여 거주용 건물 대비 히트펌프 보급이 상대적으로 낮게 발생하는 상황을 가정하였다. 각 경로에서 기준 정책경로에서는 공공 부문을 중심으로 히트펌프 보급이 소폭 수준에서 발생한다. 반면, 최대저감 정책경로에서 전체 난방･온수용 에너지 수요의 일정 부분이 히트펌프 공급으로 전환된다. SEP1에서는 2050년 전체 난방･온수용 수요의 13%, SEP2에서는 10%, SEP3에서는 8%까지 확대된다.

마지막으로, 난방･온수와 취사용 에너지 수요를 중심으로 화석연료 사용의 대체 수준을 설계하여, 비주거 건물에서의 전기화 수준을 고려하도록 하였다. 기준 시나리오에서는 현재의 석유가 점차 가스로 대체되는 추세만이 반영되고, AI 활용과 자동화 및 기계화로 인한 전기 수요 증가 요인만 일부 고려되었다. 반면 최대저감 정책경로에서는 석유와 가스를 대체하기 위한 추가적인 감축 노력이 반영되었다. 2050년 기준으로 SEP1은 55%, SEP2는 50%, SEP3는 40% 기준 경로 대비 화석연료 사용량을 전기로 전환하도록 하였다. 더불어 주거용 건물과 동일하게 2035년을 기점으로 석탄 소비가 전면 중단되는 것을 가정하였다.

Ⅳ. 분석 결과

1. 건물 부문의 에너지 수요와 온실가스 배출

건물 부문의 사회경제 발전 및 정책 수단 경로를 고려한 에너지 수요와 온실가스 배출 분석 결과는 다음 [그림 3]에 제시된 바와 같다. 기준 정책경로에서 건물 부문에서 발생하는 전체 에너지 수요는 2023년 46.4Mtoe/yr에서 2050년 48.3~54.7Mtoe/yr 수준으로 증가한다. 2023년 건물 부문은 44.4MtCO₂e/yr⁸⁾의 온실가스 직접배출이 발생하였으나, 2050년 34.8~39.0MtCO₂e/yr로 소폭 하락하지만 국가 감축 목표인 6MtCO₂e/yr 수준과는 큰 괴리를 보인다. 최대저감 정책경로에서 건물 부문은 에너지 수요와 온실가스 배출 모두 큰 폭으로 낮아지며 시간 경과에 따라 기준 정책경로와 격차가 강화된다. 건물 부문은 최대저감 정책경로에서 2050년 에너지 수요는 45.3~48.1Mtoe/yr까지 낮아지고 온실가스 배출은 이보다 더 크게 감소하여 16.0~20.7MtCO₂e/yr까지 줄어든다. 감축 정책과 기술 확산 효과의 차이로 기준 정책경로 대비 온실가스 배출 순서가 역전되어 SEP1에서 배출량이 가장 낮다.

건물 부문에서 여러 사회경제 발전 및 정책 수단 경로를 고려한 전망 결과는 다음의 특징을 갖는다. 첫째, 기준 정책경로에서 SEP2 기준 SEP1에 비해 SEP3에서 에너지 수요 격차가 더욱 크게 발생한다. SEP1에서 상대적으로 높은 경제성장으로 기술 개발이 빠르게 이루어지며 사회 전반의 효율 개선이 에너지 수요 증가 요인을 일정 부분 상쇄하기 때문이다. 둘째, 최대저감 경로의 에너지 수요 변동 폭은 기준 경로 대비 상대적으로 크지 않게 발생한다. 이는 주로 비주거용 건물에서의 에너지 효율 개선 노력이 지속적으로 누적된 영향이다. 이러한 결과는 사회경제 발전의 불확실성에도 불구하고 비주거용 건물에서 에너지 효율 개선이 장기적인 에너지 수요 수준과 경로의 전환을 가져올 수 있는 핵심 요인임을 의미한다.

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[그림 3]

사회경제 발전 및 정책 수단 경로별 건물 부문의 에너지 수요와 온실가스 배출

셋째, 최대저감 경로에서 SEP1과 SEP3 간 온실가스 배출량이 역전되는 현상을 보인다. SEP1은 사회경제 발전에서 높은 수준의 경제성장과 기후 행동에 대한 사회적 합의와 공동의 노력을 전제로 한다. 즉, 감축 기술과 정책의 도입에 대해 사회적 수용성이 높아 건물 부문의 온실가스 감축이 가속화되는 것이다. 넷째, 기준과 최대저감 경로의 격차는 온실가스 배출에서 더욱 크게 나타난다. 기준 경로에서는 사회 전반에서 감축에 대한 요구와 노력이 크지 않아 배출량 변동 폭은 상대적으로 적고 수준은 높게 발생한다. 그러나 최대저감 경로는 모두 배출량 수준은 크게 감소하지만, 경제 여건의 변화는 감축 기술 투자 수준에 영향을 미쳐 더 큰 변동성을 가져온다. 최대저감 경로에서 나타나는 배출량의 역전과 높은 변동성은 장기적인 탈탄소화를 위해서 초기 시점의 감축 전략 수립과 사회적 인식 확산의 중요성을 시사한다.

2. 주거용 건물의 세부 분석 결과

<표 3>은 사회경제 발전 및 정책경로에 따른 주거용 건물의 에너지 수요와 온실가스 배출 분석 결과를 보여준다. 주거용 건물의 에너지 수요는 2023년 22.1Mtoe/yr이며, 기준 경로에서 2050년 19.3~22.2Mtoe/yr가 발생할 것으로 전망되었다. 그러나 주거용 건물에 에너지 효율 향상을 포함한 적극적인 노력이 수반되는 경우, 2050년 에너지 수요는 19.4~20.1Mtoe/yr까지 낮아질 것으로 예상된다. SEP3에서는 기준과 최대저감 정책경로 간 에너지 수요가 역전되는 데, 에너지 효율 향상에도 불구하고 자가발전 확대에 따른 에너지 수요 증가가 더 크게 발생하기 때문이다. 주거용 건물의 온실가스 배출은 2023년 28.1MtCO₂e/yr에서 기준 경로에서 2050년 19.4~20.6MtCO₂e/yr으로 소폭 하락한다. 반면, 히트펌프 확대, 취사기기의 전기화, 건물 자립도 향상 등이 강화되는 최대저감 정책경로에서 2050년 주거용 건물의 배출량은 8.5~11.8MtCO₂e/yr로 크게 감소한다.

<표 3>

주거용 건물의 에너지 수요와 온실가스 배출

구분		2018	2023	2030		2050
구분		2018	2023	기준	최대저감	기준	최대저감
에너지 수요 (Mtoe/yr)	SEP1	22.1	22.1	22.8	22.7	22.2	20.6
	SEP2			22.4	22.5	20.7	20.1
	SEP3			22.1	22.2	19.3	19.4
온실가스 배출 (MtCO₂/yr)	SEP1	39.0	43.8	26.8	24.4	22.8	8.5
	SEP2			26.4	24.9	21.2	10.2
	SEP3			26.2	25.1	19.8	11.8

[그림 4]를 통해 주거용 건물의 상품별 구성 변화는 장기에서 두드러진 것을 알 수 있다. 2023년 화석연료 사용 비중은 도시가스 사용을 중심으로 56.2%의 높은 소비 비중을 보이며, 전기는 31.1%, 지역난방은 10.3%, 신재생은 2.3%의 비중을 갖는다. 이러한 구성은 2030년까지도 기준과 최대저감 정책경로에서 유사하게 유지된다. 기준 경로에서 화석연료 비중은 52.5~53.7%이고, 전기는 32.9~34.2%, 지역난방은 10.8~11.4%, 신재생은 2.2%로, 현시점의 비중과 큰 차이를 보이지는 않는다. 최대저감 경로는 화석연료 비중이 더 낮아지고 전기와 신재생의 비중이 상대적으로 빠르게 확대되지만, 에너지 상품 소비 구성에 대폭적인 변화가 발생하였다고 보기는 어렵다. 그러나, 2050년 장기에 이르러서 감축 행동의 누적된 결과는 기준과 최대저감 경로 사이에 큰 격차를 가져온다. 기준 경로에서 2050년 화석연료 사용 비중은 43.6~50.3%에 육박하지만, 최대저감 경로에서는 19.1~26.5%까지 낮아진다. 주거용 건물에서 사회경제 발전경로에 비해 최대저감 정책 노력이 가져오는 큰 폭의 온실가스 배출 감소 원인에 해당한다.

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[그림 4]

주거용 건물의 에너지 상품 수요 비중

주거용 건물의 사회경제 발전 및 정책경로별 주요 용도별 수요를 다음 [그림 5]에 도식화하였다. 각 사회경제 발전경로에서 차등적으로 반영된 기온 조건⁹⁾은 외기 온도 차이에 따른 주거용 건물의 냉난방 수요에 영향을 미쳤다. 2041~2050년 평균 난방도일¹⁰⁾은 SEP3은 2004.2, SEP2은 2119.6, SEP1은 2239.2 순으로, 지구온난화가 가속화되는 SEP3에서 가장 낮다. 이에 따라 2050년 기준 경로에서 난방･온수용 수요는 SEP3에서 가장 낮으며, 수요 범위는 10.6~12.7Mtoe/yr로 나타날 것으로 분석된다. 정책 노력이 강화되는 최대저감 경로에서는 2050년 10.6~11.9Mtoe/yr의 난방용 에너지 수요가 감소할 것으로 전망되었다.

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[그림 5]

사회경제 발전 및 정책경로에 따른 냉난방 도일과 용도별 수요

냉방용 에너지 수요는 기준 경로와 최대저감 경로 사이에 규모와 순위에서 큰 차이를 보인다. 2041~2050년 평균 냉방도일은 SEP1이 252.8, SEP2가 271.6, SEP3이 288.3으로 SEP3에서 가장 높다. 기준 경로에서 2050년 냉방용 수요는 SEP1에서 1.6Mtoe/yr이지만 SEP3은 1.4 Mtoe/yr로 오히려 SEP3에서 가장 낮게 발생한다. 이는 SEP3에서의 더딘 경제성장의 여파와 인구 감소로 인해 나타난 현상으로 볼 수 있다. 반면 최대저감 노력이 지속되는 사회경로는 2050년 모든 사회경제 발전경로에서 0.9~1.0Mtoe/yr 수준으로 낮아진다. 히트펌프 보급이 확산되면서 별도의 에너지 소비 없이도 대규모 냉방용 에너지 공급이 가능해지기 때문이다.

3. 비주거용 건물의 세부 분석 결과

<표 4>는 사회경제 발전 및 정책경로에 따른 비주거용 건물의 에너지 소비와 온실가스 배출 전망 분석 결과를 요약한다. 비주거용 건물의 2023년 에너지 수요는 24.4Mtoe/yr이며 현재 추세가 지속될 경우 2050년 29.0~32.5Mtoe/yr까지 상승할 것으로 전망되었다. 경제성장과 고도화로 서비스 수요가 꾸준히 증가하며, 상업 및 공공 서비스를 제공하기 위한 수요 증가 요인에 따른 결과이다. 그러나 에너지 효율 개선을 중심으로 한 감축 노력의 강화는 2050년 에너지 수요를 25.9~27.5Mtoe/yr까지 축소시킬 수 있을 것으로 분석되었다. 에너지 수요로 인한 비주거용 건물의 온실가스 배출은 2023년 16.3MtCO₂e/yr에서 2050년 기준 경로에서 15.0~16.2MtCO₂e/yr로 소폭 감소한다. 비주거용 건물의 전기화 추세가 지속되며 에너지 수요 수준과 달리 온실가스 배출은 도리어 감소할 것으로 분석된다. 효율 개선과 연료 전환의 노력이 발생하는 최대저감 경로에서는 2050년 배출량은 7.5~8.9MtCO₂e/yr까지 크게 줄어들 것으로 전망되었다.

<표 4>

비주거용 건물의 에너지 수요와 온실가스 배출

구분		2018	2023	2030		2050
구분		2018	2023	기준	최대저감	기준	최대저감
에너지 수요 (Mtoe/yr)	SEP1	24.9	24.4	27.9	27.6	32.5	27.5
	SEP2			27.6	27.3	31.3	26.9
	SEP3			27.0	26.9	29.0	25.9
온실가스 배출 (MtCO₂/yr)	SEP1	20.9	16.3	16.4	15.9	16.2	7.5
	SEP2			16.3	15.9	16.1	8.2
	SEP3			16.0	15.7	15.0	8.9

[그림 6]은 비주거용 건물에서 소비되는 에너지 상품별 비중은 나타낸다. 2023년 이미 비주거용 건물에서 소비되는 전체 에너지 상품 중 전기는 64.0%를 차지한다. 화석연료 비중은 27.6%로 상대적으로 낮아, 주거용 건물과는 큰 차이를 보인다. 이미 상당한 수준의 전기화가 진행된 비주거용 건물은 기준 경로에서 2050년 전기 사용 비중이 63.0~63.7%로 2023년과 큰 차이를 보이지 않는다. 도리어 전기가 차지하는 비중이 소폭 하락한 이유는 신재생에너지 소비 비중이 상대적으로 더욱 빠르게 증가하기 때문이다. 2023년 신재생에너지는 전체 에너지 소비의 6.2% 비중을 차지하였으며, 2050년 11.2~12.4%로 두 배 가까이 증가하며 전기 수요를 일부 대체할 것으로 보인다. 다만, 여전히 화석연료 사용 비중은 22.2~22.9%로 적지 않은 소비 비중을 차지한다. 반면, 최대저감 정책경로에서 2050년 전기의 비중은 67.3~68.8%까지 높아지고 신재생에너지 역시 14.5~15.4%까지 확대된다. 화석연료 비중은 12.2~15.3%까지 줄어든다.¹¹⁾

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[그림 6]

비주거용 건물의 에너지 상품 수요 비중

비주거용 건물에서 제공되는 에너지 효율은 [그림 7]에 제시된 산출액 대비 에너지원단위와 온실가스원단위를 통해 파악할 수 있다. 2023년 비주거용 건물의 에너지원단위는 10.2toe/BWon이며 온실가스원단위는 6.8CO₂e/BWon으로 나타난다. 기준 경로에서 2050년 7.2~8.3toe/BWon까지 동일 산출 대비 에너지 소비량이 감소한다. 온실가스원단위는 3.6~4.3CO₂e/BWon으로 낮아진다. 그러나 최대저감 노력이 수반되는 경우 에너지원단위는 6.1~7.4toe/BWon까지 낮아지며, 온실가스 원단위는 1.7~2.5CO₂e/BWon로 크게 하락한다. 최대저감 경로에서 화석연료 전환에 따른 온실가스 배출량 감소와 함께, 에너지 효율 개선으로 에너지 수요가 감소하며 온실가스 배출은 더 크게 낮아지는 것이다. SEP2의 에너지원단위는 SEP3의 최대저감 경로와 큰 차이를 보이지 않는데, 효율 개선의 노력이 경제 및 인구 구조의 악화를 일부 상쇄할 수 있음을 시사하는 것으로 볼 수 있다.

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[그림 7]

비주거용 건물 내 서비스업의 에너지원단위와 온실가스원단위

Ⅴ. 결 론

미래 발생 가능한 다양한 불확실성을 고려하여 설정한 총 6가지 정책경로를 바탕으로, 건물 부문의 장기 에너지 수요와 온실가스 배출 경로를 비교･분석한 결과는 다음과 같이 요약된다. 사회경제적 여건의 변화는 건물 부문의 에너지 수요 수준을 결정하는 주요 요인으로 작용하며, 정책 추진과 기술 확산의 누적 효과는 배출 경로의 변화를 유도하는 것으로 나타났다. 기준 정책경로에서 2050년 에너지 수요는 2023년 대비 소폭 증가한 48.3~54.7Mtoe/yr 수준으로 전망되며, 온실가스 배출 또한 34.8~39.0MtCO₂e/yr 수준에 머무르는 것으로 분석되었다. 반면 최대저감 경로에서는 연료 전환과 효율 개선에 따른 감축 효과가 누적되면서 에너지 수요는 45.3~48.1Mtoe/yr까지 감소하고, 온실가스 배출은 16.0~20.7MtCO₂e/yr까지 크게 축소되는 것으로 나타났다. 다만 최대저감 경로에서도 사회경제 발전경로에 따라 감축 성과의 변동성이 존재하는 것으로 확인되었다. 특히 경제 성장과 기술 확산 여건이 우호적인 경로에서는 감축이 보다 빠르게 진전되는 반면, 성장 둔화와 인구 급감이 동반되는 경로에서는 전환 속도가 제약될 가능성이 있는 것으로 분석되었다.

부문별 분석 결과를 보면, 주거용 건물은 난방･온수 수요 비중과 화석연료 의존도가 높아 연료 전환이 감축 성과를 결정하는 핵심 요인으로 작용하는 것으로 나타났다. 기준 경로에서는 2050년 주거용 건물의 배출이 소폭 감소하는 데 그치는 것으로 분석되었다. 반면 최대저감 경로에서는 히트펌프 확산, 보일러 대체, 취사 전기화, 자가발전 확대가 복합적으로 작용하면서 배출이 8.5~11.8MtCO₂e/yr까지 감소하는 것으로 나타났다. 비주거용 건물의 경우 이미 전기화 비중이 높은 수준에 있어 추가적인 연료 전환의 한계비용이 상대적으로 크게 나타나며, 이에 따라 효율 개선이 장기 에너지 수요와 배출 수준을 결정하는 핵심 요인으로 작용하는 것으로 분석되었다. 기준 경로에서 비주거용 건물의 에너지 수요는 서비스 수요 증가에 따라 소폭 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 최대저감 경로에서는 효율 개선의 누적 효과에 따라 에너지 수요가 25.9~27.5Mtoe/yr 수준으로 억제되고, 배출 또한 7.5~8.9MtCO₂e/yr까지 크게 감소하는 것으로 분석되었다. 이러한 결과는 사회경제적 불확실성이 존재하더라도 효율 향상이 장기 경로의 변동성을 완충하는 기능을 할 수 있음을 시사한다.

이상의 분석 결과는 다음과 같은 정책적 시사점을 제공한다. 첫째, 건물 부문의 감축은 현재의 감소 추세만으로 달성되기 어려우며, 건물 부문의 구조적 제약을 고려한 지속가능한 감축 경로의 설계가 필요하다. 둘째, 주거용 건물에서는 히트펌프 확산과 화석연료 퇴출 일정의 구체화가, 비주거용 건물에서는 효율 개선의 지속성과 누적성을 제도적으로 확보하는 것이 핵심 과제로 판단된다. 셋째, 사회경제 경로에 따라 감축 성과가 크게 달라질 수 있다는 점에서, 단일 목표 및 단일 수단 중심의 계획을 넘어 불확실성에 대응할 수 있는 적응적 정책 설계가 요구된다. 즉, 단기적으로는 제도적 기반과 전환 인프라를 구축하고, 중기적으로는 기존 건물에 대한 대규모 감축 기술의 확산과 보급을 추진하며, 장기적으로는 잔존 배출을 최소화하기 위한 단계적 전략이 필요하다. 본 연구의 결과는 이러한 시사점을 토대로 향후 여건 변화에 대응하여 건물 부문 감축 전략을 조정･보완하는 데 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

마지막으로, 본 연구가 가지는 한계 또한 분명하다. 가장 큰 한계는 건물 부문 최대저감 경로에 대한 실증적 근거가 충분히 명확하지 않다는 점이다. 이는 앞서 언급한 바와 같이 건물 부문의 에너지 수급 및 온실가스 감축에 관한 구체적이고 실질적인 연구가 아직 충분하지 않다는 한계에서 비롯된 것으로 볼 수 있다. 그럼에도 불구하고 본 연구는 건물 부문에 관한 제한된 기존 연구와 정책적 제약을 넘어, 사회적 불확실성이 확대되는 상황에서 감축 정책 수준에 따른 에너지 수급 및 온실가스 감축 경로의 변화를 다층적으로 검토한 초기 시도라는 점에서 의의를 가진다. 아울러 본 연구가 향후 관련 후속 연구를 촉진하는 마중물이 되기를 기대한다.

Acknowledgements

이 논문은 산업통상자원부의 2025년 에너지통계 출연사업의 일환으로 작성되었음.

This paper was written as part of a 2025 project funded by the Ministry of Trade, Industry and Energy’s Energy Information Statistics Center.

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각주

[6] 1) 세부 업종은 도소매업, 음식 및 숙박업, 교육 서비스업, 기타 서비스업(금융 및 보험업, 주거 및 부동산 서비스업, 연구개발업, 전문 서비스업 등), 정보통신 서비스업, 보건 및 사회복지업, 예술/스포츠/여가 서비스업, 공공 서비스업, 수도 서비스업, 운수 및 보관 서비스업으로 구성된다.

[7] 2) 난방･온수, 냉방, 취사, 기기･설비에 대한 각각의 에너지 수요가 계산된다.

[8] 3) 탄소중립 이행 경로가 구체적으로 제시되지 않은 건물 부문의 특성상, 산업 부문이나 발전 부문과 달리 건물 부문의 최대 저감 수준에 대한 정의는 상대적으로 명료하지 않다. 이에 따라 본 연구에서 설계된 시나리오와 정량적 목표는 전문가 자문에 크게 의존하며, 사회경제 발전경로에 따른 감축 기술 보급의 차등화를 구체화하는데 집중하였다.

[9] 4) IEA(2022) 분석에 따르면 2021년 히트펌프는 전 세계 난방 수요의 10%를 차지하며 2030년 20%까지 늘어날 것으로 전망하였으며, 김지효･김종우(2022)는 히트펌프가 공동주택에서 2030년까지 10%까지 늘어나는 시나리오를 제시하였다. 최근까지도 히트펌프 보급이 상당히 더딘 국내 여건과 선행 연구를 고려하여 설계된 신규 설치 규모이다.

[10] 5) 히트펌프의 성능계수(COP)가 3인 경우 외부에서 1kWh의 전기를 공급하여 총 3kWh의 열에너지를 공급할 수 있다는 것을 의미한다.

[11] 6) 이석호･오세신(2024)의 연구에서 공기열 열원 기반 히트펌프의 COP가 4, 대형 히트펌프의 COP가 8까지 높아질 수 있다는 점을 고려한 목표이다.

[12] 7) 이미 상당한 수준의 전기화가 이루어진 서비스 부문의 추가 감축을 위해서는 높은 한계비용이 요구되며, 국가 전체의 효율적인 감축 측면에서 비경제적이라는 사실을 고려한 선택이다.

[13] 8) 국가 온실가스 인벤토리 상 건물 부문의 2023년 온실가스 배출량은 2006 IPCC 가드라인 기준 45.5MtCO₂e/yr, 1996 IPCC 가이드라인 기준 45.1MtCO₂e/yr로(온실가스종합정보센터, 2026), 본 연구의 온실가스 배출량과 비교해 소폭 차이가 존재한다. 그러나 배출량 차이가 크지 않고 배출 추세가 동일하며, 무엇보다 전망 기간의 배출량 결과의 비교 가능성을 확보하기 위해 제Ⅳ장에서 온실가스 배출량은 본 연구에서 자체적으로 계산된 값을 인용한다.

[14] 9) 각 사회경제 발전경로는 IPCC(2023)의 SSP 시나리오의 기온 전망에 기반하며, 구체적으로 SEP1은 SSP1-2.5, SEP2는 SSP2-4.5, SEP3은 SSP3-7.0의 기온 전제가 활용되었다.

[15] 10) IPCC의 기온 전망은 전체적인 추세를 보여주는 것으로, 연도별 등락과 변동성이 매우 크다. 사회경제 발전경로에 따른 전반적인 추세를 파악하기 위해, 단일 연도의 냉난방도일 비교가 아닌 10년 평균값을 사용하였다.

[16] 11) 화석연료 사용 비중의 감소 폭이 주거용 건물과 달리 낮은 까닭은 높은 한계감축을 고려해 비주거용 건물의 감축을 비용 효율 개선을 중심으로 경로가 설계되었기 때문이다.

Korean Energy Economic Review ISSN:1599-7057(Print) 에너지경제연구

Preview

Analyzing Mitigation Scenarios and Greenhouse Gas Emissions in the Building Sector under Socioeconomic uncertainty

ABSTRACT

MAIN

[그림 1]

주거용 건물의 에너지 수요 전망 구조

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

[그림 2]

비주거용 건물의 에너지 수요 전망 구조

<표 1>

건물 부문 시나리오의 구성

<표 2>

건물 부문의 사회경제 발전 및 정책경로 설계의 주요 가정

[그림 3]

사회경제 발전 및 정책 수단 경로별 건물 부문의 에너지 수요와 온실가스 배출

<표 3>

주거용 건물의 에너지 수요와 온실가스 배출

[그림 4]

주거용 건물의 에너지 상품 수요 비중

[그림 5]

사회경제 발전 및 정책경로에 따른 냉난방 도일과 용도별 수요

<표 4>

비주거용 건물의 에너지 수요와 온실가스 배출

[그림 6]

비주거용 건물의 에너지 상품 수요 비중

[그림 7]

비주거용 건물 내 서비스업의 에너지원단위와 온실가스원단위

Acknowledgements

References

각주