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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 우리나라 주거용 건물의과반수이상을 차지하고 있는 공동주택에서 재생에너지의 사용을 열과 전기로 대별한 후 큰 범위의 열과 전기의 적용 분석을 통하여 활용방안을 제시하는 것을 목적으로 한다. 주요 연구내용 및 흐름도는 다음과 같다.
제안 방법
- RETScreen과 다음 표의 기상자료를 이용하여 태양열 난방 및 온수급수, 태양광발전, 그리고 풍력발전을 시뮬레이션하여 열 및 전기 발생량을 구하여 경제성 분석하였다.
- 경제성 분석은 이관호(20Q4)의 이전의 연구를 이용하여 순현가(NPV), 투자에 대한 절감율(SIR), 내부수익율(IRR) 및 B/C 비율, 할인율 고려한 회수 기간(DPB), 및 대안 선정 및 선정안의 민감도를 분석하였다」이
- 공동주택에 이용할 수 있는 재생에너지 시스템을 열과 전기로 구분하여 가장 적합한 재생에너지를 선정하기 위하여 설치조건과 장단점 등을 비교한 것이 다음 표와 같다.
- 공동주택의 재생에너지 적용성을 열과 전기로 대별한 후 태양열, 태양광 및 풍력발전에 대하여 간이계산법 및 컴퓨터를 이용한 시뮬레이션 방법으로 나누어 평가하였다.
- 공동주택의 특성에 따른 재생에너지의 사용을 열과 전기로 대별한 후 큰 범위의 열과 전기의 적용 분석을 통하여 활용방안을 제시한 본 연구의결론은 다음과 같다.
- 679,220원 이었다. 공동주택의 특성을 고려하여 본 사례연구에서는 열부분에 대하여 태양열 급탕 및 난방과 전기부분에서 태양광 및 풍력발전에 대하여 분석하였다.
- 그러나 기후 데이터의 한계9)(서울, 제주, 목포, 대구)와 설치 및 운영관리비의 차이점 등을 고려하여야 한다. 따라서 태양열, 태양광 및 풍력에 관하여 이 프로그램을 이용하여 발전용 량만을 산정하였다.
- 태양광발전을 시뮬레이션 한 결과 다음 표와 같이 초기비용 및 연간 전기발생량을 산출하였다.
- 태양열의 경우 남향의 지붕면적을 고려하여 다음 표와 같이 면적, 개소, 초기비용 및 연간 발생량을 산출하였다.
- 풍력발전의 경우 사례공동주택의 배치를 고려하여 풍력에너지가 주변건물에 크게 영향을 받지 않고 풍력에너지 밀도 값도 우수한 18층 높이의 옥상에 주풍향14)을 고려하여 다음 그림과 같이 4개소에 설치하였고, 다음 표와 같이 비용 및 연간 전기발생량을 산출하였다.
대상 데이터
- 사례공동주택의 공용전기의 1년 전기량 및 전기료는 각각 667,384kWh, 140,150,640원이고, 한달 평균 전기량 및 전기료는 각각 55,618kWh, 11,679,220원 이었다. 공동주택의 특성을 고려하여 본 사례연구에서는 열부분에 대하여 태양열 급탕 및 난방과 전기부분에서 태양광 및 풍력발전에 대하여 분석하였다.
- 사례연구의 공동주택단지는 울산광역시 남구 무거동의 834세대로 구성되는 층형의 11 개동으로 구성되어 있다. 사례 공동주택의 블록형은 과반수이상의 공동주택에 적용된 계단 실형으로 구성되어 있으며 정남향으로 ㄷ자 및 -자로 배치되어 있다.
이론/모형
- 재생에너지 시스템의 타당성을 평가하기 위해서 캐나다의 NRCan에서 만든 RETScreen%을사용하였다. 이 프로그램의 장점은 시스템의 연간 에너지 생산량, 설치비용, 경제성분석, 민감도 분석 등을 종합적으로 평가하는 것이다.
성능/효과
- (1) 전 지구적으로 경제적인 관점에서 재생에너지는 현재 지속가능한 경제 및 사회적으로 이점을 제공한다. 특히 고유가에 대처하는 적극적인 방법으로 절박한 환경변화에 친화적이고 비용적인 면에서 효율적인 대안일 것이다.
- (2) 공동주택의 배치에 따른 음영의 발생을 고려할 때 정남의 ㅁ자 배치가 -자 배치보다 벽면에서 30% 내외의 전력 발생량의 감소가 있었다. 따라서 ㅁ자 및 ㄷ자 배치시의 개략적으로 각각 30%, 15%의 효율 감소의 고려가 필요할 것이다.
- (3) 공동주택의 특성상 블록별 재생에너지 시스템의 유용성은 태양광 및 태양열에는 편복도형이 우수하고, 풍력에는 탑상형이 유리했고, 계단실형은 태양광, 태양열 및 풍력이 함께 설치 가능함을 알 수 있다.
- (4) 단순계산법 및 컴퓨터 시뮬레이션 방법을 비교하여 공동주택의 재생에너지 적용성을 분석한 결과 할인율과 환경비용을 고려한 경제성 분석이 요구되며 태양열, 태양광 및 풍력발전 모두 수명기간 내에 투자비를 회수하고 수익을 발생하였다.
- 지출된다. 3)현재 유통되는 평판형 태양광의 총 효율은 30%내외 이므로 태양열 생산열량은 효율은 집열면적(nf)당 330, 592kcal/nf년이다. 또한 에너지 절약에 따른 환경개선기여 효과(온실가스 저감효과)는 다음 표와 같다.
- 3LDK형 공동주택의 블록별 편복도, 계단실 및 기타(탑상형)형의 분포는 각각 31%, 66% 및 3%이고, 최근에 탑상형의 평면이 증가됨을 알 수 있다. 이러한 공동주택의 블록별 재생에너지시스템의 유용성은 다음 표와 같다.
- 공동주택의 블록별 재생에너지 시스템의 유용성은 태양광 및 태양열에는 편복도형이 우수하고, 풍력에는 탑상형이 유리함을 알 수 있었다. 또한 2/3 이상의 공동주택의 블록인 계단실형은 BIPV 에 유리하고 태양광, 태양열 및 풍력이 함께 설치 가능함을 알 수 있다.
- 따라서 ㅁ자 및 ㄷ자 배치시의 개략적으로 각각 30%, 15%의 효율 감소의 고려가 필요할 것이다.
- 따라서 ㅁ자 및 ㄷ자 배치시의 개략적으로 각각 30%, 15%의 효율 감소의 고려가 필요할 것이다.
- 또한 2/3 이상의 공동주택의 블록인 계단실형은 BIPV 에 유리하고 태양광, 태양열 및 풍력이 함께 설치 가능함을 알 수 있다.
- 이상의 표에서 설치조건 및 장단점에 따라 공동주택에 적용 가능한 최적의 재생에너지 시스템은 전기에서는 태양광이고, 열에서는 태양열임을 알 수 있었다. 따라서 태양광, 태양열, 및 설치조건에 따라 풍력 , 바이오 및 폐기물 시스템을 공동주택에 적용하여 계획 또는 설계단계에 재생에너지의 적극적인 사용에 도움을 줄 수 있다.
- 태양열을 제외하고 태양광 및 풍력의 발전량은 근소한 차이를 보이지만 회수기간 및 수익은 상당한 차이를 보였다. 따라서 할인율과 환경 비용을 고려한 경제성 분석이 요청된다.
후속연구
- (5) 풍력발전의 경우 지역의 풍속에 따라 발전량의 차이가 현저하고 유지보수비가 상대적으로 크기 때문에 단순계산 보다 시뮬레이션을 통하여 정확한 발전량 및 비용을 산출하는 적용성 검토가 요구된다.
- 이 프로그램의 장점은 시스템의 연간 에너지 생산량, 설치비용, 경제성분석, 민감도 분석 등을 종합적으로 평가하는 것이다. 그러나 기후 데이터의 한계9)(서울, 제주, 목포, 대구)와 설치 및 운영관리비의 차이점 등을 고려하여야 한다. 따라서 태양열, 태양광 및 풍력에 관하여 이 프로그램을 이용하여 발전용 량만을 산정하였다.
- 기술적 면이나 자원 면에서 볼 때 이용효율만 증대된다면, 재생에너지는 모든 주가 에너지 수요를충족할 수 있을 것이다. 재생에너지의 저효율 및 간헐성이 비경제적이고, 비실용적인 문제를 제기하지만, 기술의 발달 및 에너지 자원의 다양성을 위한 보급의 확대로 인하여 이러한 단점들이 보완될 것이다.
- 본 연구는 공동주택의 재생에너지 적용성에 대한 고찰로 주동의 배치 및 블록별 유용성을 평가하였지만, 설치위치 및 기상상태에 따라 재생에너지의 발생량의 차이와 구체적인 시스템 성능요소 등을 규명하는 후속 연구가 요청된다.
- 따라서 할인율과 환경 비용을 고려한 경제성 분석이 요청된다. 열과 전기를 발생시키는 태양열, 태양광 및 풍력의 재생에너지시스템이 현재 상황에서는 경제성이 부족하지만 에너지 가격의 불안 및 상승을 고려할 때 지속적인 정부의 지원과 연구개발이 필요할 것이다. 지역적으로 균일한 일사량을 받는 태양광 및 태양열 시스템이 공동주택에 적용성이 좋지만 풍력발전의 경우 지역의 풍속에 따라 발전량의 차이가 현저하고 유지보수비가 상대적으로 크기 때문에 단순계산 보다 시뮬레이션을 통하여 정확한 발전량 및 비용을 산출하는 적용성 검토가 요구된다.
- 수 있을 것이다. 재생에너지의 저효율 및 간헐성이 비경제적이고, 비실용적인 문제를 제기하지만, 기술의 발달 및 에너지 자원의 다양성을 위한 보급의 확대로 인하여 이러한 단점들이 보완될 것이다. 또한 재생에너지원의 비 고갈성, 비 위험성, 지리적 제한이 없는 등의 특성을 고려하면 유효한 신 .
- 즉, 기존의 연구방법들은 태양광발전, 풍력발전시스템 및 태양열 시스템을 각각 분석하는데 반하여 본 연구에서 제시할 설계 Process 및 최적의 적용방안은 재생에너지를 위한 기술적 적용 문제뿐만 아니라 공동주택의 특성을 고려함으로써 설계 대안의 평가 및 설계요소의 수정을 가능할 것이다.
- 제공한다. 특히 고유가에 대처하는 적극적인 방법으로 절박한 환경변화에 친화적이고 비용적인 면에서 효율적인 대안일 것이다.
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