본 논문에서는 태양전지를 기본 전력공급원으로 사용하는 대형건물용 옥외간판 LED 표식장치를 시스템을 구현하였다. 부하 발전 배터리 용량을 산정하고, 상용 예비전력을 도입한 계통연계형 태양광발전시스템을 설계하였다. 표식장치인 LED 부하에 대한 사전 휘도 시뮬레이션 및 균일성 검사를 거친 후, 이를 태양광발전시스템과 함께 설치하였다. 태양전지-LED 표식장치 현장 시험운영을 통하여 시스템의 신뢰성과 성능 및 제반 문제점을 파악하였다.
본 논문은 저에너지 건축물 보급을 활성화하기 위하여 시행되고 있는 국내외 인센티브 제도를 비교분석하고 이를 통하여 국내 저에너지 건축물 인센티브 제도의 개선을 모색하기 위한 목적으로 한국, 캐나다, 미국, 싱가폴의 국가단위, 지방정부단위 제도를 분석 대상으로 하였다. 인센티브 제도의 체계는 1) 인센티브 종류 및 수혜자의 규정, 2)성능기준 및 평가방식의 정립, 3) 통합설계지원, 4) 재원의 확보를 근간으로 구성된다. 한국을 제외한 모든 국가들이 통합설계에 참여하는 전문가에 대한 인센티브 제도를 도입하고 있으며, 신축 중심 인센티브가 리모델링 건축물을 포함하는 방향으로 전환되고 있다. 인센티브 제도의 근간인 성능기준은 각 프로그램이 속한 국가 또는 지방정부가 규정하는 통합에너지성능분석기준에 따라 통합성능에 따른 지원이 주를 이루고 있으며, 개별 기술에 대한 지원을 보완하여 지원 범위 확대 경향을 보이고 있다. 통합 성능의 경우에도 초기 시뮬레이션에 의한 검증에서 실제 에너지사용량에 의한 검증으로 전환되어 시공품질 및 건물운영에 점차적으로 비중을 강화하고 있다. 통합 디자인 자체에 대한 지원과 자료 데이터베이스를 운영하여 성능기반 건축물 시장으로의 빠른 재편과 신산업 육성을 기대하고 있다. 안정적인 제도 운영을 위하여 재원확보가 필수적인데, 세금이 가장 일반적이고, 에너지 사업자 지원 또는 에너지 사용량에 따른 누진제를 통해 재원을 확보하는 보다 적극적인 재원확보 방안도 제시되고 있다.
구조물의 붕괴성능을 정확하게 평가하기 위해서는 구조물과 관련된 구조부재 및 지반운동의 불확실성을 고려한 확률적 접근방식이 요구된다. 불확실성의 종류에 상관없이 불확실성은 구조물의 응답에 영향을 미치게 되는데, 구조물의 성능목표를 설정함에 있어 이러한 불확실성 전파를 예측할 필요가 있다. 최근 들어, 구조물의 붕괴성능을 평가하는 방법으로 사용되고 있는 증분동적해석은 지반운동과 관련된 임의적 불확실성을 해석과정에서 고려할 수 있다는 장점이 있으나, 확률론적 평가를 위한 또 다른 중요 요인인 인식론적 불확실성을 직접적으로 평가할 수 없다는 제한사항이 있다. 본 연구에서는 철골모멘트골조를 표본 건물로 선정하여 인식론적 불확실 요인으로 정의한 구조물의 고유감쇠, 지진중량, 구조부재의 항복강도 및 탄성계수가 구조물의 붕괴성능에 미치는 영향을 확률적으로 평가하였다. 이를 위하여 라틴 방격 추출법을 사용한 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 증분동적해석을 수행하여 구조시스템 붕괴성능의 변동성을 정량적으로 예측하였다. 해석결과, 붕괴성능의 변동성에 인식론적 불확실성을 대표하는 변수 중에서 구조물 고유감쇠의 영향이 가장 두드러지는 것으로 나타났다.
This paper is to simulate a solar hot water heating system used in a medium-scale office building using the dynamic simulation. This study is focused chiefly on the annual variation of energy performance, the solar fraction with respect to the difference of hot water load temperature. For this purpose the simple model of a solar hot water heating system has been considered with TRNSYS program and the simulations were performed with the weather data in Seoul, Korea. The share ratio of solar hot water system of the summer season appeared higher than the winter season because that the decrease of the domestic hot water load was far despite the relative decrease of the solar radiation. As the temperature was lower from $60^{\circ}C$ to $50^{\circ}C$, the solar fraction increases 8.1 percent due to 20-percent decrease of annual hot water load.
본 논문은 화재라는 특수한 상황에서 대피자를 로봇에 비유하여 퍼텐셜 필드 방식으로 최적의 대피 경로를 탐색하는 방식을 제안한다. 장애물은 화재가 발생된 위치를 나타내게 되며, 한정된 공간에서 센서를 통해 화재가 발생한 위치를 확인할 수 있어서 전역적인 탐색이 가능해진다. 건물 내에 설치된 화재 감지 센서와 복합 감지 센서로부터 상황 정보를 습득하여 무선으로 서버에 전송하면 퍼텐셜 필드 방식으로 최적의 대피 경로를 탐색하여 유도등을 대피 방향으로 동작시키며 스마트 폰과 같은 모바일 단말에 무선을 이용하여 대피 경로 정보를 표시할 수 있게 된다. 시뮬레이션 환경에서 제안한 화재 대피 알고리즘의 기능 및 성능 테스트를 통해 제안 알고리즘의 성능을 확인할 수 있었다.
The aim of this study is to evaluate the performance of the GHP system with 150 energy piles for a commercial building. In order to demonstrate the feasibility of a sustainable performance of the system, simulations were conducted over 1-year and 20-year periods, respectively. The 1-year simulation results showed that the maximum and minimum temperatures of brine returning from the energy piles were $23.80^{\circ}C$ and $7.90^{\circ}C$, which were in a range of design target temperatures. In addition, after 20 years' operation, these returning temperatures decreased slowly to $23.05^{\circ}C$ and $6.98^{\circ}C$, and finally reached to stable state. The results also showed that the energy piles injected heat of 65.6 MWh to the ground and extracted heat of 96.0 MWh from the ground, respectively. Also, it is expected this GHP system with energy piles can operate with average SPF of more than 4.15 for long term.
건물에너지 저감에 효과적으로 기여하는 건축 재료를 이용하는 목조주택을 기반으로 단열 성능이 향상되고 있다. 그러나 고단열 고기밀화로 인한 습기 제어가 어려워져 외벽의 결로 및 곰팡이 발생으로 인하여 성능이 저하될 수 있다. 이에 열 습기 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 선정한 5가지 형태의 목조주택 외벽의 열 습기 성능, 결로 발생 및 곰팡이 성장 위험을 평가하였다. 목조주택은 농촌주택 표준설계도 '10과 '14, $2^{{\prime}{\prime}}{\times}6^{{\prime}{\prime}}$형, EIFS 그리고 목조형 패시브 하우스로 선정하였고, 각 벽체 레이어를 구성에 따라 벽 A, B, C, D, E로 구분하였다. 벽체의 열관류율은 각각 0.171, 0.172, 0.221, 0.150, $0.079W/m^2K$이다. 벽 A와 C의 OSB 절대함수량은 기준치 20%를 초과하는 값이 나타났고, 결로 평가를 통하여 단열재 내부 표면에서 겨울철에 결로가 발생할 수 있음을 확인하였다. 벽 D와 E는 외단열 벽체로 다른 벽체에 비하여 함수량 평가와 결로 평가에서 우수한 결과를 보여주었다. 그러나 곰팡이 성장 위험 평가에서 5가지 형태의 벽체 모두 곰팡이 성장 위험성이 있음을 확인하였다. 이에 따라 외벽의 열 습기 성능의 차이는 열적 성능에 의한 발생보다는 레이어 구성에 따른 차이가 발생하는 것으로 판단되었다. 모든 벽체는 비슷한 열적 성능을 가지고 있으나 레이어에 따라 동일한 조건에서의 적합성이 다르게 나타나는 것을 확인하였다.
건물일체형 태양광 발전(BIPV) 시스템은 태양광 모듈을 건축부자재와 결합하여 설치함으로써 주거, 보관, 경제성 요소 등의 건축물 기능을 만족시키면서도 태양광 발전기능을 동시에 수행하기 위한 통합시스템이다. 시스템 통합으로 인해 얻게 되는 장점이 있지만, 태양광 발전기능을 극대화할 수 있는 설계가 필요하다. 선행연구로서 컴퓨터 시뮬레이션과 실증으로 여러 가지 설계요소들이 발전성능에 미치는 영향분석 결과들이 발표되었지만, 발전성능 분석의 부정확성, 설계요소 간의 관계분석의 미흡, 제한된 실증 범위 등이 문제점으로 남아 있다. 이 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 먼저 발전성능을 실증으로 평가할 수 있도록 목업 시험동을 설계 및 구축하고, 실증시스템 운영에서 획득한 데이터의 통계분석을 수행한 결과를 바탕으로 설계 방안을 연구한다. 구체적으로 주요 설계요소로서 모듈의 종류(c-Si, a-Si), 설치각도($90^{\circ}$, $75^{\circ}$, $30^{\circ}$, $15^{\circ}$, $3^{\circ}$), 설치방향(서향, 남서향, 남향, 남동향, 동향) 등을 선택하였다. 선택된 설계요소들의 발전성능에 대한 영향을 분석하기 위해, 1년간의 운영 데이터를 획득하여 통계적인 기법으로 데이터의 유효성을 검증하였으며, 또한 다양한 설계요소들 사이의 관계분석을 통하여 발전성능이 최적화되는 설계안을 제시하였다. 이 연구결과는 향후 BIPV 시스템의 적용성 여부에 대해 판단할 때, 그리고 BIPV 시스템을 설계할 때 설계요소들의 최적 선택에 대한 자료가 될 수 있다.
시뮬레이션은 애드혹 네트워크 프로토콜 검증에 유용한 기법이지만 네트워킹 및 통신 환경에 대한 가정과 간소화로 인하여 실제 환경에서도 제안된 프로토콜이 요구 성능을 획득할 수 있는지 보여주기 어렵다. 따라서, 애드혹 네트워크가 현실적으로 획득할 수 있는 성능에 대한 이해를 위해서는 실제 시험 환경을 이용한 실험이 필요하며 이를 위해서는 많은 시스템 구성요소의 상호 작용을 이해하여야 한다. 본 논문에서는 건물 안에서 고속 영상 데이터 전송을 위한 실제 애드혹 네트워크 테스트베드를 구현하여 실제 네트워크 성능을 측정한다. AODV-UU를 이용하여 구축된 멀티홉 애드혹 네트워크는 Throughput, PDR, 종단간 지연 측면에서 저용량 영상데이터 전송을 위하여 요구되는 성능을 제공할 수 있음을 보인다.
본 연구는 군 복지시설인 육군 OO회관에 신 재생에너지 중 태양열 및 지열시스템을 적용했을 때, 각각의 효율성과 경제성을 분석하여 그 성능을 평가하였다. 연구 대상 건물은 철근콘크리트구조로서 건물 규모가 지하 1층 지상 3층이며 연면적이 약 2,917$m^2$인 건물이다. 건물의 용도는 목욕탕, 식당, 객실 및 사무실이며, 연간 냉 난방 에너지 소비량 판단 및 분석을 위해 e-Quest 시뮬레이션을 이용하였다. 신 재생에너지 적용에 대한 경제성 평가는 RETScreen 시스템을 이용하였다. 단, 신 재생에너지 시스템 사용은 연구대상 건물을 표준공사비로 판단했을 때 공사비의 5% 범위내로 한정하였다. 신 재생 에너지시스템 적용시 태양열시스템은 급탕용으로, 지열시스템은 냉방용으로 하였다. 연구결과 태양열시스템이 지열시스템보다 효과적이었다. 지열시스템은 투자비 상환시점이 약 16년 6개월 이후인 반면, 태양열시스템은 약 3년 11개월 이후에 가능한 것으로 판단되었다. 향후 화석에너지의 고갈과 지구온난화 등의 문제 해결을 위한 방안으로서 신 재생에너지의 이용 확대가 예상되며, 이에 군에서도 안정적인 에너지 수급을 위해 지속적인 발전이 되길 기원한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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