본 논문은 Zero energy building(ZEB) 또는 net zero energy building의 정의와 개념에 대해서 서술 하였다, 그리고 ZEB의 장단점을 알아보고 연구 방향에 대해서 논하였다. ZEB는 주거와 상업적 빌딩에 신재생에너지를 이용하고 에너지 소비 효울을 높여 큰 에너지 절감을 통해 경제적 이익을 얻을 수 있고 저탄소 배출로 환경을 보존 할 수 있는 녹색성장의 한 방법이다. "Zero energy"라는 단어는 요즘 많이 사용 되는데 비해 정확한 정의와 개념에 대해서는 이해가 부족하다. 따라서 본 논문에서는 ZEB에 대해 정확한 정의와 세계적 흐름, ZEB의 장단점 그리고 앞으로 연구해야 할 방향에 대해 논의 하겠다.
Zero Emission Building is abuilding which emits virtually '0(zero)' carbon dioxide. Although simple in concept, ZEB requires totally different approach from conventional building in terms of design, engineering, construction and operation. There are few research on ZEB design process as ZEB design requires understanding and knowledge regarding energy and technology. The study aims to propose a design process of Zero Emission Building for architects. The study examined the concept of Zero Emission Building through intensive literature search. The examples of Zero Emission Buildings were investigated, and strategies and technologies applied to the buildings were analyzed. Various conventional design processes were identified and analyzed to examine the applicability to ZEB design, Finally, a new design process which effectively accommodate the requirement of Zero Emission Building was proposed.
This study aimed to develop a design manual to be used during the initial stage of the nearly Zero Energy Building (nZEB) design process. Recently, with the increased demand for nZEBs, there are many architects and architectural firms who are becoming interested in nZEB design. However, since the nZEB design process requires a different approach to the conventional building design process, architects have difficulties with application of the nZEB design process in their projects. Therefore, a design manual which can be used in the nZEB design process was developed in this study. Based on an intensive literature review, energy-saving strategies and their performance levels, which affect heating and cooling energy consumptions were established for a reference building. To analyze the sensitivity of each energy strategy to the overall performance, computer simulations using EnergyPlus were performed. At the same time, an Analysis of Variance assessment was conducted to estimate the relative importance of each energy factor. The energy sensitivity and priority of the energy factors was developed into a set of design guidelines.
Kyoungyun Jung;Handon Kim;Minjae Lee;Donggeun Oh;Jimin Kim;Hyounseung Jang
국제학술발표논문집
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The 10th International Conference on Construction Engineering and Project Management
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pp.1314-1314
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2024
Since 2017, South Korea has been the first country in the world to implement a national certification system for Zero Energy Buildings (ZEB). This system aims to maximize the energy efficiency of buildings to reduce greenhouse gas emissions and reduce energy consumption in the building sector using renewable energy. To achieve this goal, the ZEB certification system classifies green buildings into five grades based on the energy independence rate. However, the current ZEB certification system based on the energy independence rate is only considered a requirement for building completion, losing its original intent. This study aims to highlight the problems and limitations of the ZEB certification system based on the energy independence rate and to propose an operational plan for the system that can genuinely reduce energy consumption in the building sector. For this, the actual energy consumption and the renewable energy production referenced during the certification of 10 ZEB-certified buildings were quantified and compared with the energy independence rate. The total energy consumption, energy production, life cycle cost, performance coefficient of equipment, and other key indicators were analyzed to evaluate the actual effects of ZEB certification on energy savings. As a result, the simple energy independence rate-based ZEB certification was judged to be inconsistent with the original intent of the system. The ZEB certification system needs to be re-established to reflect the design of systems that can activate and utilize energy savings and renewable energy usage in buildings. Additionally, improvements in the management and inspection systems are necessary to determine how much they contribute to actual reductions in greenhouse gas emissions and energy consumption post-certification.
With the increasing obligation to reduce greenhouse gas emissions to the building sector, the government has been gradually expanding its obligation to zero-energy buildings since 2020. Since the ZEB certification took effect in 2017, 48 preliminary and main certifications have been completed as of March 2019, and most of them are public buildings or even certified, but have earned Grade 5 of ZEB. This means that compared with the number of annual building permits registered in Korea, the figure is insignificant, and that it receives little if not mandatory. Therefore, this study investigated empirical cases of ZEB additional construction cost and conducted cost benefit analysis according to changes in ZEB additional construction cost based on a preliminary feasibility analysis project recently conducted by the KDI. In addition, considering the public buildings, the social costs were considered, and the cost-benefit analysis method was the same as the KDI's preliminary feasibility analysis method. The analysis shows that if the ratio of ZEB additional construction cost is more than 5 percent, it is analyzed that there is no economic feasibility, and considering that the ratio of additional construction cost in the cases of ZEB in Korea is 17 percent to 38 percent, it will not be easy to obtain ZEB certification in terms of cost. Finally, to narrow these differences in cost and economic aspects, the overseas low energy and ZEB incentive examples proposed measures such as the concept of subsidy payment in Illinois and the compensation of social costs to private ZEB.
Many government in the world have conducted building energy performance certification program to reduce building energy consumption. In this study, a reference building and its HVAC system was modeled, and the energy load and consumption were estimated by the ECO2 program. The software is a simple building energy simulation program based on monthly calculated method. The building energy efficiency rating the the reference building was 1+ under baseline condition. The simulation results showed that the insulation performance slightly affected building energy load and consumption, but light density had a significant effect on them. The application of geothermal heat pumps gave improvement of building energy efficiency rating but it could not make it possible to get zero energy building(ZEB) certification. The ZEB 5 certification could be achieved by using photovoltaics, however getting better grade was difficult. The simulation results showed that the ZEB 4 certification, one grade higher than ZEB 5, could be attained by using more than one renewable energy source such as geothermal and solar energy in this study.
제로에너지 건축물(ZEB)은 건축물 자체의 에너지 자립도를 높인 건축물로서 에너지를 생산할 수 있는 신재생 요소가 필수적이며, 건물형 태양광(BIPV)이 가장 주목받고 있는 기술이다. ZEB의 설계에서 BIPV은 설계 초기에 계획되어야 하나, 초기 단계에서 BIPV 계획은 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 설계 초기 BIPV의 계획과 ZEB 자립률 검토를 위해, 3차원 설계와 빅데이터의 융·복합 설계기술인 건축물 정보통합 모델링(BIM)을 기반으로, BIM과 ZEB에 대한 이론적 고찰 및 ZEB 자립률 분석을 위한 요소를 도출하고, BIPV 에너지 생산량과 건물 에너지 소비량 산출 방법을 분석하였다. 최종적으로, 프로젝트 모델에서 에너지 자립률을 산정하고, 등급 기준을 검토함으로써, 설계 초기 ZEB의 에너지 자립률 산정에 대한 기초적인 연구 방법을 제시하였다. 이를 통해, ZEB 주체자의 의사결정을 지원함으로써 설계 생산성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.
교육시설은 '공공기관 에너지이용 합리화 추진에 관한 규정'에 따라 2014년부터 '건축물에너지효율 1등급 이상'의 의무대상건축물로 지정되었으며, 동 규정에서 정의하는 공공기관 건축물에 해당되어, 2008년 9월 신·재생에너지 의무대상 건축물로 포함되었다. 또한 2019년 4월 녹색건축물 조성 지원법이 개정됨에 따라, 2020년부터 ZEB인증의 의무대상 건축물로 확정되었다. 따라서 본 연구에서는 2015년 2월부터 2019년 5월까지 "건축물에너지효율등급" 본인증을 획득한 316개의 교육시설을 대상으로 "건물에너지효율등급" 및 "신·재생에너지시스템"설치 현황을 파악하고, 에너지 소요량 및 신·재생에너지 생산량을 기준으로 에너지자립률을 분석하였다. 316개 본인증 교육시설의 "건축물에너지효율등급"에 따른 ZEB 인증등급을 추정하면 1+++ 등급 12개 시설의 경우 1곳을 제외하고 모두 ZEB 5등급 이상으로 나타났으며, 239개의 1++ 등급 시설에서 11%에 해당하는 28곳이 ZEB 5등급 수준에 도달하였다. 따라서 현 수준에서 일반 교육시설의 ZEB 인증은 무리가 있으며, 건물에너지효율 1+++등급 상향과 신·재생에너지시스템 투자가 선행되어야 할 것으로 판단된다.
국토교통부는 신(新)기후체제 출범에 따라 건물부분의 에너지절약 및 국가 온실가스 감축목표 달성을 앞당기기 위해 제로에너지건축물 인증제를 시행하고 있다. 2014년 ZEB 조기활성화 방안을 발표 하였으며, 2016년 1월 "녹색건축물 조성 지원법"을 개정하고 제도적 기반을 마련하여 2020년부터 공공부문을 시작으로 2025년 까지 민간부문 까지 단계적 제로에너건축물을 확산시키기 위한 계획을 수립 시행중에 있다. 2020년부터 공공부분에 속하는 학교시설은 제로에너지건축물 의무대상에 포함됨에 따라 본 연구에서는 학교시설 제로에너지건축물 인증시행에 따른 에너지요소별 자립률을 분석하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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