주거 상업용 건물에 있어 최근 TV, LED 조명, 컴퓨터, IT 기기들과 같은 직류를 사용하는 부하가 점차 증가함에 따라 기존의 교류 배전 기반의 건물 전력구조에서 에너지절감을 위한 하나의 방안으로 직류기반의 건물 배전구조에 대한 도입에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있다. 또한 직류 형태의 전원인 태양광 발전, 연료전지 등의 신재생 에너지와 가정 및 전기자동차용 배터리의 등장은 직류 기반 전력구조가 가지는 강점을 더욱 부각시키고 있다. 직류 배전 시스템은 기존 교류 배전에서 직류부하를 위한 다중의 전력 변환 과정을 최소화함으로서 전원 및 부하에서 소모되는 에너지를 절감하여 전력시장 내 전체적인 탄소배출량 저감에 기여할 수 있을 것으로 고려되어지고 있다. 이는 직류배전 시스템의 에너지 저감 효용성 이외 기존 교류배전 대비 부하단 부품 수의 감소에 따른 신뢰성 향상 및 가격 저감, 무효전력 고려사항의 제거 등 많은 장점을 가지기 때문이다. 본 논문에서는 소용량 건물에 직류배전 구조가 도입될 경우 실현 가능성이 높은 대표적 직류 배전 구조들을 Functional Modeling 기법을 통해 모델링하며, 시뮬레이션을 통해 기존의 교류 배전 건물과 함께 각각의 전력계 구조에 대한 효율 및 장단점들을 정성적으로 비교하고, 구현에 필요한 고려사항들을 제시한다.
기후변화에 대응하기 위한 온실가스 감축활동이 국 내외적으로 활발히 이루어지고 있다. 우리나라의 온실가스 감축에 있어서 건물부문의 온실가스 감축은 매우 중요한 부분이다. 2007년 기준 온실가스 총 배출량 610 백만톤 $CO_2e$ 중 건물이 차지하는 비중은 약 23%이며, 감축잠재량은 산업 부문에 이어 두 번째로 큰 수준이다. 본 연구는 향후 건물부문의 온실가스 감축 대책으로 추진될 "탄소제로건물" 건립에 필요한 기반자료를 제공하고자, 국내 최초로 지어진 업무용 "탄소제로 건물"인 국립환경과학원 기후변화연구동에 적용된 주요 기술, 에너지 부하 및 절감 에너지양, 경제성 평가를 수행하였다. 본 건물에 적용된 기술은 총 66가지로, 건물에너지 부하절감기술(30), 건물에너지 효율기술(18), 신 재생에너지 기술(13), 친환경 요소기술(5)이 적용되었다. 연간 총 에너지 부하($123.8kWh/m^2$)는 단열 강화와 고효율 설비 적용 등의 패시브 기술을 통해 40%($49kWh/m^2$) 절감하였으며, 잔여 에너지 부하인 60%($74.8kWh/m^2$)는 태양광, 태양열, 지열을 이용한 액티브 기술로 절감하였다. 건축비용은 일반건물 대비 약 1.4배 더 소요되었으나 액티브 기술을 제외하고 패시브 기술만 적용하게 되면 일반건물의 건축비용과 큰 차이를 보이지 않는 것으로 분석되었다. 건물에서 감축될 수 있는 온실가스양은 연간 $100ton{\cdot}CO_2e$ 수준이며, 에너지 자립으로 인한 연간 에너지 절감 비용은 약 102백만원, 온실가스와 대기오염물질 감축에 따른 부수적 수익은 연간 약 2.2 백만원 수준인 것으로 분석되었다. 또한, Life Cycle Cost (LCC) 분석 결과, 일반건물 대비 초과건축 비용에 대한 손익분기점은 20.6년으로 나타났다.
건물의 외부에 차양을 설치하는 것은 건물이 갖는 냉방부하를 줄일 수 있는 중요한 요인이 된다. 외부차양의 효율성은 차양의 형태, 크기, 태양의 경로, 건물의 방향등과 같은 요소에 의해 결정 지어진다. 그러나, 이러한 요소들이 서로 동적으로 상호 관련 되어 있기 때문에 외부차양에 의한 그림자 투영은 예측하기 힘들고, 따라서 냉방부하가 얼마만큼 감소되는지는 더욱더 예측이 어려워진다. 이 논문은 디자이너가 직접 외부차양을 컴퓨터 그래픽으로 디자인 함과 동시에 그림자 투영을 시각화 할 수 있는 프로그램 개발을 위한 연구이다.
본 연구는 건물에너지 효율 향상을 위한 목적으로 기상데이터 변화에 따른 건물 냉 난방부하량을 예측하고 결과를 비교 분석한 것으로, 연구 성과는 다음과 같다. 1)기상청에서 입수데이터를 평가툴인 ESP-r에 활용할 수 있도록 항목별 기상데이터를 개발하였다. 표준기상 데이터의 외기온도, 습도, 풍속은 대부분의 경우 기상청데이터 보다 크거나 높았다. 수평면전일사량은 기상청데이터가 높았고, 직달일사량은 겨울철에는 표준기상데이터가, 여름철에는 기상청데이터가 많은 것으로 나타났다. 2)대학교 캠퍼스 내에 신축된 후생복지관을 대상으로 한 시뮬레이션 결과, 최대난방부하의 경우 표준년도, 2006년, 2009년이 비슷한 반면 2007년은 표준년도 대비 81%, 2008년은 96% 수준이었고, 연간난방부하는 2006년, 2008년의 순으로 난방수요가 많았다. 한편, 냉방부하의 경우에는, 상대적으로 최대냉방부하가 큰 2007년, 2009년의 연간 냉방부하보다 최대냉방부하가 가장 적은 2008년의 연간냉방부하가 더 큰 결과를 보였다. 3)냉 난방기기의 상당시간가동률을 평가한 결과, 표준년도의 최대부하대비 상당시간가동률은 2006~2009년이 표준년도에 비해 대부분 가동률이 낮았다.
본 논문은 건물군을 위한 개선된 수요 관리 방안을 연구하였다. 수요 반응 체계하에서 제어가능한 다양한 수요 사이드 자원을 집단화하는 것이 중요하다. 기존의 수요관리 알고리즘은 주로 단일 건물로 제한된데 반하여 본 논문은 많은 수의 건물을 위한 수요관리 알고리즘을 제시하였다. 또한, 제시된 수요관리 알고리즘을 적용하기 위한 절차를 제시하였다.
Energy demands for offices in Korea are surveyed and analyzed to generate communicational models for simulations. Daily energy loads of 13 office buildings scattered in the 6 largest cities in the country are surveyed and analyzed based on energy consumption log sheets. Detailed hourly loads that are frequently required when a detailed operation simulation is performed are measured using remote data acquisition processes for 3 offices. The complete load demand models of electricity, cooling, heating and hot water are established by combining the daily and hourly patterns based on the statistical behavior of the hourly patterns.
Energy demands for hotels in Korea are surveyed and statistically analyzed to develop calculation models for a simulation. Daily energy loads of 16 hotels located in Seoul, Busan, Daegu, Inchon, and Daejon are analyzed based on energy log sheets. Detailed hourly loads are field measured for 3 hotels that are carefully selected among the surveyed. One of the salient features for energy consumption by hotels is their weekly periodicity. Relatively large values of deviations are observed for both heat and electricity loads through the country. The mains factors are: location, hotel grade (luxuriousness) and insulation. Detailed quantitative information such are annual average, daily variation, and hourly patterns are provided.
건물의 실내 온열환경과 에너지 소비량은 건물 주변에 형성되는 미기후에 의해 일차적인 영향을 받게 된다. 따라서 미기후의 조건을 완화 혹은 순화시켜 가능한 건물 실내조건과의 차이를 줄이는 것이 건물의 에너지절약효과를 향상시키는 첫단계이며 자연에너지를 이용한 쾌적한 거주 환경조성에 기여하는 방법이 된다. 이와같은 관점에서, 본고에서는 대지내 경관을 아름답게 해주면서 또한 미기후 형성에 그 영향도가 매우 높은 조경요소들에 대해 그 종류 및 기후조절기능을 분석하고 조경계획의 주안점을 건물 열부하에 영향을 주는 항목별로 나누어 조사, 정리하여 바람직한 조경 계획을 수립하는데 기초자료를 제시하였다.
In this Study, effect of core position, area ratio and orientation of building on energy load is examined using TRNSYS17. This parameters are major parameters of the conceptual design stage. Reference model is square floor plan($1,444m^2$), centered core and 29% core area ratio. As the results, without considering the building orientation, the annual heating load of central building with 1:1 area ratio is lowest ($10.33kWh/m^2yr$) and the annual cooling load of off-central building with 1:1 area ratio is lowest ($59.27kWh/m^2yr$). As area ratio is bigger, cooling load is lower and heating load is higher. But if we consider building orientation, orders of heating load and cooling load are changed for area ratio and orientation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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