최근 공동주택의 유지관리를 위한 인건비, 에너지비가 급속하게 증가하고 있다. 이에 따라 설계단계에서 이 비용을 절감할 수 있는 기법의 필요성이 제기되고 있다. 공동주택에 있어서는 대부분의 경우 세대당 동일한 내외벽, 창호 등이 반복적으로 사용되므로 단위평면의 LCC 최적화가 전체 건물의 LCC 최적화에 있어서 가장 중요하다. 이를 위하여 본 연구에서는 LCC 비용항목 중 공동주택의 물리적 시스템에 탄력성있게 변화하는 LCC 비용항목을 파악하였고, 초기건축비, 보수교체비, 에너지비를 종합적으로 최적화시킬 수 있도록 LCC 부위단가 개념을 도입하여 공동주택 적정치수 산정방법을 제시하였다. 여기에서 보수교체비산정은 보수교체비용 최소화에 의한 최적 보수교체주기법에 근거하였으며, 에너지 소비량 추정은 DOE-2에 의한 동적 에너지 부하량을 추정하여 LCC 부위단가 개념에 접목하였다. 보수교체비 최적화 기법과 동적에너지 분석에 의한 LCC 부위단가 개념은 기존의 개념과는 다른 독창적인 개념이다.
최근 에너지 절약을 화두로 건물에서의 에너지 절약기술들이 크게 요구되어 지는 반면 재실자의 온열쾌적환경은 비교적 비중 있게 다루어지지 않고 있다. 실내공간의 쾌적성은 재실자의 만족감과 더불어 생산성을 향상시키는 등의 역할을 하며, 최근 삶의 질 향상 등에 따라 그 필요성이 크게 요구되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 공동주택을 대상으로 겨울철 난방 시 쾌적지표를 통한 실내 온열환경 제어의 타당성을 검토하고자 시뮬레이션을 수행하였으며, 주거건물에서의 일상적인 실내온도와 에너지 절약 설계기준에서 제시한 실내 설정온도, 그리고 쾌적지표를 설정으로 한 각 제어조건의 온열환경과 에너지 소비량을 비교 분석 및 검토하였다. 본 연구결과에 따르면, 쾌적지표인 PMV로 실내환경을 제어했을 때 에너지 절약설계 기준인 $22^{\circ}C$로 실내온도를 설정하였을 때보다 에너지 소비량은 29% 증가하지만 주거용 건물에서 일반적으로 유지되는 실내온도인 $24^{\circ}C$ 보다는 에너지소비량은 11% 정도 감소하며, 온열쾌적감도 각 제어조건 중 가장 우수하게 나타났다. 따라서 여러 가지 제어변수들을 통한 연구가 지속된다면 주거용 건물에서도 쾌적지표를 활용한 실내 공간의 제어방법은 건물의 에너지를 절약하고 실내 환경의 쾌적성을 증대시키는 주요기술이 될 수 있을 것으로 기대된다.
Energy consumption analysis of multi-family apartment is an important area of research for the design of energy-saving housing. In this study, we selected a universal type of Flat-type apartments and analyzed the heating energy consumption of variables such as U-value, G-value, infiltration rate, heating setpoint and boiler efficiency with EnergyPlus and eQUEST. With these results, we identify the characteristics of EnergyPlus and eQUEST and provided base data for the design of energy-saving housing. The results indicate that infiltration rate is the most important factors to consider. And eQUEST heating energy consumption is approximately 10% higher compared to the EnergyPlus under same condition.
Apartment Housing has been increasing steadily, particularly our current super high-rise apartment houses that represent the culture has become a trend in Korea. These super high-rise apartment houses' curtain wall system increases heating and cooling loads, it is expected to vary by each unit's thermal properties. In this study, measured indoor environment and energy simulation results were compared to actual energy consumption. As a result, the various factors that affect heating and cooling loads, such as direction, plan type and glazing area, influence each unit's load characteristic. In particular, according to the electricity costs savings behavior, the occupant's thermal discomfort is expected to be large in summer. Therefore, to reduce heating and cooling load for each unit requires a reasonable plan.
본 연구는 미국의 태양에너지 연구소(Solar Energy Research Institute)에서 최근에 개발한 건물 열 성능 측정 기법인 PSTAR(Primary and Secondary Terms Analysis and Renormalization) 방법에 따라 대전에 위치한 한 자연형 주택의 열성능 측정 결과를 분석하고 이를 토대로 건물의 종합적인 Thermal Analysis를 수행하였다. 실험 주택은 $156m^2$의 주거 면적을 가지고 있으며 3개의 침실과, 거실 그리고 부엌으로 구성되었으며 아울러 다양한 자연형 시스템을 갖추었다. 본 연구의 목적은 PSTAR 방법을 적용하여 열적으로 massive한 건물의 실제 동적 열성능을 정확히 측정하는 데에 있다. 결과를 분석하여 보면 측정치와 검정치(Renormalized Values)는 대부분의 경우에 있어 잘 일치하나 순수한 도면에 의거한 시뮬레이션치(Audit Values)는 다소 차이를 나타내었다.
In the past few decades, the global population growth and rapid economic development have resulted in significant increases in building energy consumption. To reduce greenhouse-gas emissions and building energy consumption, building materials and energy technologies must be optimized. Building retrofitting is a more efficient method than reconstruction to improve the building energy performance. In order to improve the energy performance of existing buildings, this study proposed energy-efficiency retrofit plans and derived cost-effective retrofit plan. The energy efficient retrofit method is achieved through the packaging of energy technology and the energy and cost reduction effect of the energy efficiency retrofit package are analyzed. As a result of the study, the energy-efficiency retrofit package showed an energy reduction effect of up to 60% or more and a construction cost reduction of about 30%. This study argues that optimal energy and construction cost reduction of existing buildings are possible through the packaging of energy efficiency technology.
최근 전 세계적으로 지구온난화에 따른 이상기온과 화석연료 고갈 등 환경과 에너지문제는 인류의 생존을 위협하는 중대 과제로 대두되고 있다. 이에 따라 건축물 에너지 절감 및 온실가스 감축에 획기적으로 기여할 수 있는 혁신적인 건축물로서 제로에너지빌딩에 대한 관심이 높아지고 있다. 그러나 시장에서는 추가되는 건설비용은 제로에너지 인증 활성화에 큰 걸림돌이 되고 있다. 본 연구에서는 일반적인 민간 분양아파트를 연구의 대상으로 선정하고 초기 설계단계부터 제로에너지 인증을 위한 세부 요소들을 친환경주택 건설기준에 근거하여 제시하였으며, 인증 세부요소들의 비용효율분석을 통해 적정 가산비용을 제시하였다. 아직까지 기술수준과 물리적인 한계로 인하여 공동주택에서는 3등급까지만 인증이 구현 가능 한 것으로 분석되었다. 또한 생애주기동안 비용추이를 검토해본 결과 아직까지 제로에너지빌딩 5등급의 경우에서만 준공 후 13년 이내 모든 비용의 회수가 가능한 것으로 검토되었다. 앞으로 발주예정인 공동주택 사업 검토 시 본 연구에서 제시된 추가사업비가 적절히 반영되어 제로에너지빌딩 인증 활성화에 기여하고자 한다.
This study is on the design and evaluation of Zero Energy Solar House(ZeSH) including active solar heating system. Various innovative technologies such as super insulation, passive solar systems, super window, ventilation heat recovery system...etc were analyzed by individual and combination for the success of ZeSH. The ESP-r simulation program was used for this. Simulation results shows that almost 77% of heating load can be reduced with the following configuration of 200mm super insulation, super windows, passive solar system and 0.3 ventilation rate per hour. Active solar heating system (ASHS) was designed for the rest of the heating load including hot water heating load. The solar assisted heat pump is used for the auxiliary heating device in order to use air conditioner but not included in this study. The yearly solar fraction is 87% with a solar collector area of $28m^2$. The parametric studies as the influence of storage volume and collector area on the solar fraction was analyzed.
본 연구는 전과정 평가에 기초한 패시브 공동주택의 친환경성을 평가하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 LCA에 관한 이론적 고찰을 토대로 전과정 단계별 물량정보 및 에너지 사용량 데이터를 구축하였다. 또한, 국가 LCI DB에 기초한 원단위 데이터베이스를 활용하여 산성화, 부영양화, 지구온난화, 자원고갈, 오존층파괴, 광화학적산화물에 대한 환경영향을 평가 분석하였다. 그 결과 패시브 공동주택이 일반 공동주택보다 6대 환경영향에서 환경적으로 우수한 것으로 평가 되었으며 이는 에너지 소비량의 절감이 운영단계에서 6대 환경영향을 큰 폭으로 감소시켰기 때문인 것으로 분석되었다. 이로 인해 건설단계에서의 환경영향의 비중이 상대적으로 증가됨에 따라 기존 에너지 절감 중심의 친환경 기술의 적용과 함께 투입물량의 절감 및 환경영향이 적은 친환경 건축재료의 적용을 통해 전 생애 주기 관점에서 친환경 기술의 적용이 필요할 것으로 사료된다.
정부에서는 국가정책 아젠다인 '저탄소 녹색성장'을 실현시키기 위한 노력들을 전산업부문에 걸쳐 진행하고 있다. 건설산업 부문도 예외가 아니어서 에너지 및 온실가스 배출저감을 위한 기술개발이 활발히 이루어지고 있으며 특히, 건축물은 국가 총에너지소비의 20% 이상을 차지하고 있어 주거건물의 에너지 효율화 및 이산화탄소 배출량 저감은 국가적으로 시급한 과제라 할 수 있다. 또한 최근 사회적으로 이슈화되고 있는 주택전세난으로 서민들의 고통이 가중되고 있어, 시장수요에 능동적으로 신속하게 대응할 수 있는 주택생산시스템이 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 친환경적이고 시공 효율성을 극대화시킬 수 있는 시스템을 구축하기 위해 국내 유닛 모듈러 주택생산체계를 조사 분석하여 문제점을 찾아내고 이에 대한 개선안을 제시함으로써 유닛 모듈러 주택의 활성화 기반을 위한 제시하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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