2.1 연구목적

에너지소비효율등급표시제도가 시행되고 일정 기간이 경과하면 시장경쟁력 강화를 위한 제조자의 기술개발 노력으로 고효율기기에 해당하는 1․2등급의 제품은 증가하고, 저효율기기인 4․5등급 제품은 감소하게 된다. 이후 정부는 효율기준을 상향하여 1․2등급 제품수를 줄여 제조사들의 기술개발 노력을 유도한다. 관련 규정인 효율관리기자재 운영규정(산업통상자원부 고시)⁽⁶⁾과 기존 연구⁽⁷⁾에서는 기기의 에너지효율향상 제고를 위해 1등급의 점유율을 30% 이하, 1․2등급 점유율 합계를 50% 이하로 권고하고 있다. 2022년 말 기준으로 효율관리시스템에 등록된 모델을 등급 점유율로 Table 1과 같이 나타내었다. 1․2등급 점유율이 기준과 맞지 않는 의류건조기, 가스온수기, TV, 창 세트, 컨버터 내장형 LED 램프, 컨버터 외장형 LED 램프 등 6개 품목은 등급부여기준 상향을 통한 점유율 조정이 시급하다. 참고로, 기준상향이 최근에 이루어졌거나, 시행이 예고⁽⁸⁾되어 있는 품목 그리고 기준상향을 위한 연구가 진행 중인 품목^(9,10)은 향후 2～3년 내 등급 점유율이 균형을 이룰 것으로 예상되어 본 연구의 범위에서 제외하였다.

2.2 연구방법

등급부여기준을 신설․상향하는 경우 기존 연구에서는 등급부여기준을 해당 제품들을 샘플링 구매하여 측정하거나 특정 국가의 기준을 준용하였다.^(11,12) 하지만, 장기간의 제도운영으로 기기의 등급부여지표값에 대한 자료가 충분히 축적되었으며, 실측 또는 제조사와 협의를 위해 가이드라인 역할을 할 수 있도록 등급부여지표(R) 상향안이 필요하다. 본 연구에서는 6개 품목, 37,824개 모델(말소모델 포함)의 최근 3년~10년간의 등록된 등급부여지표값을 분석하여 연평균 향상률⁽¹³⁾을 도출하고, 등급부여기준 상향안 제시, 점유율 예상 및 에너지 절감량을 산정하였다.

에너지절감량 산정 시 기존 연구에서는 제품의 수명주기를 10년으로 가정하여 현재와 10년 전의 효율수준 향상을 반영한 에너지소비량 차이로 절감량을 산정하였다.⁽¹⁴⁾ 하지만, 10년 전후의 생활․시장환경 차이로 모델수, 판매량이 달라져서 정확한 절감량 산정이 어렵다고 판단된다. 본 연구에서는 소비자의 구매 제품이 최저효율제품을 대체하는 것으로 가정하여, 1․2등급 제품과 5등급 제품의 에너지소비량 차이를 활용하였다.

2.3 데이터 조사 및 분류

한국에너지공단 효율관리시스템⁽¹⁵⁾에 등록된 에너지소비효율표시등급제도 19개 품목, 62,413개 모델의 등급부여지표값을 확보하여 분석하였다. 아울러, 예상절감량을 산정하기 위해 2021년기 기준의 19개 품목, 53,816,314대의 모델별 판매실적을 활용하였다. 등급기준 상향안 제시 및 점유율 개선을 연구범위로 하였기 때문에 에너지소비효율표시등급제도 내 최저소비효율제도의 14개 품목은 본 연구에서 제외하였다.

3.1 TV(텔레비전수상기)

TV는 2013년부터 대기전력저감프로그램에서 에너지소비효율표시등급제도로 이관되었으며 동작모드 소비전력(W)을 화면면적 제곱근($\sqrt{m^{2}}$)으로 나눈 값인 $\sqrt{m^{2}}$ 당 소비전력을 등급부여지표로 하고 있다. 최근 10년 동안의 등록모델 13,166개(취소모델 포함)의 연도별 평균 등급부여지표값에서 연평균 향상률을 도출하였다(Table 2, Table 3). 수직해상도 2,160 미만 제품의 최근 3년, 5년 10년의 연평균 향상률은 2.0%, 1.7%, 3.2% 수준이며, 수직해상도 2,160 이상 4,320 미만 제품의 최근 3년, 5년, 10년의 연평균 향상률은 8.1%, 6.8%, 5.8% 수준으로 나타났다.

TV의 등급기준상향은 최근 3년과 10년 동안의 연평균 향상률을 적용하였다. 최근 5년 동안의 연평균 향상률은 3년, 10년 기준의 향상률과 유사하여 활용하지 않았다. 시나리오 1에서는 수직해상도 2,160 미만 제품은 등급부여지표값 연평균 향상률 2.0%, 수직해상도 2,160 이상 4,320 미만의 제품은 등급부여지표값 연평균 향상률 8.1%을 각각 적용하였다. 그 결과 1등급은 20.8%, 1․2등급 점유율 합계는 50.1%로 관련 규정에서 권고하는 기준을 만족하였다. 최저효율기준(5등급)을 만족하지 못하는 제품은 93개 모델로 예상되었다(Table 4).

시나리오 2에서는 수직해상도 2,160 미만 제품은 향상률 3.2%, 수직해상도 2,160 이상 4,320 미만의 제품은 향상률 5.8%을 각각 적용하였다. 그 결과 1등급 점유율은 24.4%, 1․2등급 점유율 합계는 51.6%로 관련 규정에서 권고하는 기준을 근소하게 만족하였다. 최저효율기준(5등급) 미달 제품은 80개로 예상되었다(Table 5).

기준상향에 따른 점유율 변화로 예상되는 에너지절감량(Predicted Energy Saving amount)은 식(1)을 활용하여 산출하였다. 고효율기기에 해당되는 1․2등급 제품을 구매하였을 때 5등급에 해당되는 저효율기기를 대체하는 효과가 있다고 가정하였다. 5등급 제품의 에너지소비량(MEPS appliance Energy Consumption)에서 1․2등급 제품의 에너지소비량(High-efficiency appliance Energy Consumption)을 차감하였다. 여기에, 기기의 연간 판매량(Sales Volumes)을 곱하여 연간 예상 에너지절감량을 산정하였다. 참고로, 한국에너지공단의 3대 효율관리제도 생산․판매 실적보고서를 참고하여 고효율기기에 해당되는 등급을 적용하였다.⁽²⁾

TV는 시나리오 1을 적용하였을 때 예상되는 1등급 제품의 판매량은 508,896대/년 수준이며, 이에 따른 에너지절감량은 105,291,909 kWh/년 수준이다. 시나리오 2를 적용하였을 때 예상되는 1등급 제품의 판매량은 연간 328,169대/년 수준이며, 이에 따른 에너지절감량은 72,385,555 kWh/년 수준이다.

3.2 의류건조기

의류건조기는 2020년부터 에너지소비효율등급표시제도로 관리되고 있다. 1회 건조 가능한 표준건조용량(㎏) 및 ‘표준건조용량(kg)÷2’의 건조에 소비되는 전기에너지 사용량(Wh) 비율을 등급부여지표로 하고 있다.

2020년부터 2022년까지 등록된 703개 모델에서 건조용량으로 구분하여 등급부여지표값의 연평균 향상률을 산정하였다. 건조용량 8 kg 이하에서는 -3.3%, 건조용량 8 kg 초과 13 kg 이하에서는 9.4%, 건조용량 13 kg 초과에서는 8.1% 수준으로 나타났다. 등급기준 상향 시나리오는 용량 8 kg 초과 13 kg 이하 구간에서 최근 3년간의 연평균 향상률 9.4%를 적용하였다. 8 kg 초과 13 kg 이하 제품의 판매가 의류건조기 전체 판매량의 83.7%(97.47만 대) 수준으로 가장 많으며, 향상률이 제일 높아서 제조사의 적극적인 기술개발을 유도할 수 있기 때문이다.

시나리오에 따른 1등급 점유율은 1.3%, 1․2등급 점유율 합계는 68.7%로 규정에서 권고하고 있는 1등급 점유율 기준을 만족하였다(Table 6). 최저효율기준(5등급) 미달 제품은 147개로 예상되었으며, 건조용량 8 kg 이하 제품으로 확인되었다. 1등급 제품의 판매량은 22,500대/년, 에너지절감량은 10,538,965 kWh/년으로 예상되었다.

3.3 가스온수기

가스온수기는 2011년부터 에너지소비효율표시등급제도로 관리되고 있으며 등급부여지표는 표시온수열효율(%)이다. 제도로 관리된 시점부터 현재까지 등록된 254개 모델의 등급부여지표값의 연평균 향상률을 분석하였다. 연평균 향상률은 최근 3년, 5년, 7년 동안 일반형은 0.4%, 0.3%, 0.3%, 콘덴싱형은 0.2%, 0.1%, 0.3% 수준으로 나타났다. 등급기준상향 시나리오는 최근 3년 동안의 등급부여지표값 연평균 향상률을 적용하였다. 최근 3년, 5년, 7년의 향상률이 큰 차이를 보이지 않았기 때문이다, 향상률 0.4%(일반형), 0.2%(콘덴싱형)을 적용하였을 때 1등급 점유율은 33.9%, 1․2등급 점유율 합계는 54.0%로 규정에서 권고하고 있는 기준을 만족하지 못하였다(Table 7). 최저효율기준(5등급) 미달하는 제품은 1개로 예상되며, 1등급 제품의 판매량은 13,686대/년, 에너지절감량은 3,993,203 kWh/년으로 예상되었다.

가스온수기는 1․2․3등급 모델은 콘덴싱 제품으로 구성되어 있고, 4․5등급 일반형 제품으로 구성되어 있다. 콘덴싱과 일반형의 구조적인 차이로, 현재의 등급기준에서는 1․2․3등급은 콘덴싱형 4․5등급은 일반형으로 편중되어 있다(Fig. 1). 제도 취지를 고려하여 가스온수기는 등급 점유율 관리보다는 최저소비효율제도로 전환하여 주기적으로 최저효율기준을 상향시키는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

Fig. 1 Distribution on rating index of Gas warer heater(Genaral, Condensing).

등록된 모델의 등급부여지표값 분포가 5개군으로 분류하기 어려울 정도로 차이가 없을 때 최저소비효율제도 전환을 고려할 수 있다. 분포정도를 나타내는 변동계수(변동계수(coefficient of variation): 표준편차를 평균으로 나눈 값으로 상대표준편차라고도 하며 데이터의 흩어진 정도를 표현.)가 활용되는데, 대표적인 최저소비효율제도 품목인 삼상유도전동기는 변동계수가 4.4% 수준이다. 가스온수기의 콘덴싱형과 일반형을 분리하여 변동계수를 측정하면 각각 1.1%, 1.2% 수준으로 최저소비효율제도 전환이 가능함을 알 수 있다. 그동안 제도운영을 통해 백열전구는 형광램프로, 형광램프는 LED 램프로 대체된 사례가 있다. 향후, 가스온수기 일반형도 콘덴싱형으로 대체될 것으로 예상되며, 필요에 따라 효율이 낮은 일반형에 대한 적극적인 퇴출 정책도 검토할 수 있다.

3.4 창 세트

창 세트는 2012년부터 에너지소비효율등급표시제도로 관리되고 있다. 해당 모델의 열관류율(W/(㎡․K))을 등급부여지표로 하고 있으며 기밀성을 같이 검토하여 등급을 부여한다. 최근 10년 동안의 등록모델 14,745개(취소모델 포함)의 등급부여지표값 연평균 향상률을 분석하였으며, 최근 3년, 5년, 10년 동안의 향상률은 0.75%, 3.0% 3.27% 수준으로 나타났다. 등급기준상향을 위해 최근 3년과 10년 동안의 향상률을 각각 적용하였으며, 5년 동안의 향상률은 10년 동안의 향상률과 의미 있는 차이가 발생하지 않아 제외하였다. 시나리오 1에서는 향상률 0.75%를 적용하였다. 1등급은 32.1%, 1․2등급 합계는 59.8%로 관련 규정에서 권고하는 기준을 만족하지 못하였다(Table 8). 최저효율기준(5등급)에 미달하는 제품은 17개로 예상되었다. 시나리오 2에서는 향상률 3.27%를 적용하여 1등급은 26.0%, 1․2등급 합계는 55.4%로 관련 규정의 기준을 근소하게 만족하였다(Table 9). 최저효율기준(5등급)에 미달하는 제품은 70개로 예상되었다. 시나리오 1에서는 1등급 제품의 판매량은 166,606,896 kg/년, 시나리오 2에서는 1등급 제품 판매량은 144,422,089 kg/년으로 예상되었다. 창 세트는 에너지를 소비하지 않는 기기여서 예상 에너지절감량을 산정하지 않았다.

3.5 컨버터 내장형 LED 램프

컨버터 내장형 LED 램프는 2018년부터 고효율에너지기자재인증제도에서 에너지소비효율등급표시제도로 이관되어 운영되고 있다. 등급부여지표는 광효율(lm/W)과 표준소비효율(lm/W)의 비율로서 등급부여 시 역률을 같이 검토하고 있다. 연평균 향상률 분석에 앞서 등급부여기준에서 사용되는 ‘역률’이 등급부여지표값의 향상률에 영향을 미치는지 상관관계를 분석하였다. P-value는 0.555, R2는 0.011로 나타나 역률과 등급부여지표 값은 유의미한 상관관계가 나타나지 않음을 확인하였다.

2018년부터 2022년까지 등록된 8,540개 모델(취소모델 포함)의 등급부여지표값 연평균 향상률을 분석하였으며, 최근 3년, 5년 동안은 -3.3%, -0.5% 수준으로 나타났다. 상승추세의 향상률 적용을 위해 2019년부터 2021년까지를 기준으로 3년간 향상률 2.0%를 도출하였다. 향상률 2.0%를 적용하였을 때 1등급 32.6%, 1․2등급 합계는 60.7%로 규정에서 권고하는 기준을 만족하지 못하였다(Table 10). 최저효율기준(5등급) 미달 제품은 없는 것으로 예상되었다. 1등급 제품의 판매량은 18,958,080대/년, 에너지절감량은 408,692,540 kWh/년으로 예상되었다.

컨버터 외장형 LED 램프와 동일하게 5등급 제품의 에너지소비량(MEPS appliance Energy Consumption) 산정을 위해 최근 3년간의 광효율 향상률 1.5%를 활용하여 상향된 최저소비효율기준을 산정 후 적용하였다.

3.6 컨버터 외장형 LED 램프

컨버터 외장형 LED 램프는 2018년부터 고효율에너지기자재 인증제도에서 에너지소비효율등급표시제도로 이관되어 운영되고 있다. 등급부여지표는 광효율(lm/W)과 표준소비효율(lm/W)의 비율을 지표로 하고 있으며, 등급부여기준은 역률을 제외한 컨버터 내장형 LED 램프의 등급부여기준과 동일하다. 2018년부터 2022년까지 등록된 416개 모델의 등급부여지표값에서 최근 3년, 5년의 연평균 향상률은 2.8%, 3.9% 수준으로 나타났다.

향상률 2.8%를 적용한 시나리오 1에서는 1등급은 22.6%, 1․2등급 합계는 58.7%로 관련 규정에서 권고하고 있는 1등급 점유율 기준을 만족하였다(Table 11). 최저효율기준(5등급) 미달 제품은 2개 모델이었다. 향상률 3.9%를 적용한 시나리오 2에서는 1등급은 21.4%, 1․2등급 합계는 56.7%로 관련 규정에서 권고하고 있는 1등급 점유율 기준을 만족하였다(Table 12). 최저효율기준(5등급) 미달 제품은 3개 모델이었다. 시나리오 1에서의 1등급 제품 판매량은 578,354대/년, 에너지절감량은 5,402,220 kWh/년으로 예상되었다. 시나리오 2에서의 1등급 제품의 판매량은 565,827대/년, 에너지절감량은 5,124,812 kWh/년으로 예상되었다.

컨버터 외장형 LED 램프는 컨버터 내장형 LED 램프와 마찬가지로 최저소비효율기준을 정격전력으로 구분하여 별도로 관리하고 있다. 등급기준상향에 따른 5등급 제품의 에너지소비량(MEPS appliance Energy Consumption) 산정을 위해 상향된 최저소비효율기준이 필요하여, 최근 3년, 5년 동안의 광효율 향상률 3.0%, 4.5/%를 시나리오 1, 2에 각각 적용하여 산정하였다.