[논문]생태주거단지의 지속가능성제고를 위한 계획요소-제어요소-평가지표 연계시스템 (에너지 계획분야를 중심으로)

서동구; 오덕성

문제 정의

따라서 본 연구는 생태주거단지내의 에너지계획요소에 대한 시스템사고를 통해 단계별 수립과정에서 단계별 문제에만 집중하는 개별적인 접근이 아니라 전체적인 시스템의 관점에서 접근해야 한다는 점을 밝히고 생태계획이 건물의 계획프로세스에 따라 체계적으로 적용되고 시스템의 순환을 통해 지속가능성을 제고를 위한 연계시스템을 통해 정책방향 및 시급한 범지구적 환경문제에 대응하는 전략을 수립하기 위한 연구이다.
에너지 계획요소에 대한 시스템 구축을 통해 설계자의 인식변화를 유도하고 디자인 과정에서 적용 가능한 구체적인 에너지계획방향을 모색할 수 있도록 생태개념에 대한 전체적인 흐름에 따른 단계별 시스템사고를 통해 단계별 흐름을 이해하고 생태단지 구현을 위한 정책 및 인센티브의 확대하고 평가지표의 모니터링을 체계화하여 설계자와 시공자로 하여금 정확한 지표를 근거로 중요한 생태적 계획요소를 지속적으로 발전시켜나가기 위함이다.
따라서 생태주거단지의 계획에 나타나는 과정적 인과관계를 규명하고자 한다. 시스템다이내믹스의 모델구축과정은 Fig.
따라서 생태주거단지의 계획에 나타나는 과정적 인과관계를 규명하고자 한다. 시스템다이내믹스의 모델구축과정은 Fig. 2와 같이 설계 및 시공단계별 프로세스의 순환적 인과관계를 바탕으로 계획지표 설정-대상지분석을 통한 환경요소-계획요소-제어요소-평가지표로 구축하고 본 연구에서는 계획요소와 제어요소 그리고 평가지표와의 연관관계를 통해 생태주거단지의 에너지계획요소가 정량적인 근거를 통해 지속적인 순환발전의 틀을 제안하고자 하였다.
구체적인 연계시스템은 그림3과 같이 에너지 분야의 다양한 인과관계를 연결하여 표현하였다. 따라서 계획요소에 대한 종합적이고 체계적인 이해를 통해 생태주거단지의 지속가능성을 합리적으로 발전시킬 수 있는 연계체계를 제안 하였다.

제안 방법

국내에 도입되기 시작한 생태주거단지의 지속가능성을 제고 하기위한 방안으로 Fig. 1에서와 같이 연구의 체계는 계획 및 시공을 포함하는 주거단지건설의 전과정에 대한 실무적 차원에서의 핵심과정에 대한 이해를 토대로 하여 질적시스템 다이내믹스에 의한 모델을 구축한다. 에너지계획분야의 모델구축은 체계적으로 분류된 계획요소와의 인과관계를 중심으로 제어요소와 평가지표를 연계하는 시스템을 구축하였다.
이에 대한 검증으로 국내외 사례 15개 주거단지의 사례를 분석하였다. 분석방법은 시스템구축과정에서 생태주거단지에 영향을 미치는 계획요소에 따라 3등급으로 나누고 15개의 사례를 통해 연계시스템과의 상관관계를 규명하였다.
질적 시스템다이내믹스는 복잡한 인과지도의구조를 한두개의 핵심적인 피드백 구조로 압축하여 문제의 핵심을 진단하고 처방을 제시하는 연구로 생태주거단지의 생성과정을 총 5가지의 단계로 압축하였다.
국내의 관련 연구에서 다루어진 관련계획내용을 분석해본 결과 표5에서와 같이 에너지 분야의 계획요소는 크게 3가지 측면으로 구분되는데, 추출된 계획요소는 총 23개로 에너지 취득측면에 관한 요소가 12개로 가장 많았으며 에너지절감측면이 6개, 이용효율의 증대측면은 5개로 추출되었다. 기존연구에서 다루어진 계획요소의 빈도를 요소의 중요도로 평가하였으며 평가지표와 사례 빈도수와의 논리적 분석을 위해 5점 척도로 환산하여 표기 하였다. [Table 10 참조]
지금까지 생태주거단지의 건축계획 요소 중 에너지와 관련된 측면을 중점적으로 계획 - 설계 - 시공 - 사용 - 평가의 총체적인 관점에서의 연관관계를 질적 시스템다이내믹스에 의한 방법론에 입각하여 계획요소를 제어하는 관계 법령 및 제도와 평가지표간의 요소별 연계시스템을 구축하였다. 문헌고찰을 통해 시스템다이내믹스 모델은 총 5단계인 계획지표설정-대상지분석을 통한 환경요소-계획요소-제어요소-평가지표로 압축된 순환적 인과구조를 구축하였고 생태주거단지의 지속가능성을 제고할 수 있는 계획요소-제어요소-평가지표에 대한 상관관계를 분석하였다.
지금까지 생태주거단지의 건축계획 요소 중 에너지와 관련된 측면을 중점적으로 계획 - 설계 - 시공 - 사용 - 평가의 총체적인 관점에서의 연관관계를 질적 시스템다이내믹스에 의한 방법론에 입각하여 계획요소를 제어하는 관계 법령 및 제도와 평가지표간의 요소별 연계시스템을 구축하였다. 문헌고찰을 통해 시스템다이내믹스 모델은 총 5단계인 계획지표설정-대상지분석을 통한 환경요소-계획요소-제어요소-평가지표로 압축된 순환적 인과구조를 구축하였고 생태주거단지의 지속가능성을 제고할 수 있는 계획요소-제어요소-평가지표에 대한 상관관계를 분석하였다. 문헌고찰에 의한 중요도를 5점 척도로 표기하여 상관성을 분석하였으며 주요한 연계시스템으로는 그림3와 같이 에너지취득측면에서는 계획요소 중 태양전지와 태양열집열기 설치가 중요한 계획요소로 판단되었고 제어요소와 평가지표의 연계시스템이 양호한 것으로 나타났으며, 풍력발전의 경우 중요한 계획요소로 제시하고 있으나 제어요소와 평가지표의 연계가 부족한 것으로 나타났다[Table 10 참조].
분석대상 주거단지는 Table 6에서와 같이 단지규모와 설계시기를 중심으로 총 15개의 단지를 선정하였다. 해외사례는 독일을 중심으로의 생태주거단지는 개발이 완료된 주거단지를 10개 선정하였으며 규모에 따라 적용되는 요소들의 수준이 다르기 때문에 중규모, 대규모, 신도시규모로 골고루 선정하여 계획요소의 적용 여부를 분석하였다. 국내의 사례는 2005년 친환경 인증 주거단지 5개를 선정하였다[Table 7].
표8에서 보면 독일의 10개 사례를 분석한 결과 에너지 취득 측면에서는 태양전지, 패시브솔라 시스템, 태양열 집열기 등 태양에너지를 활용하는 건축계획요소가 적극적으로 사용되었다. 주요단지의 계획요소별 특징을 보면 Bis -marck Solar주거단지는 태양에너지의 취득을 위해 남향배치를 하였고 60% 이상을 태양에너지로 충당하였으며, 에너지절약형 주거단지를 위한 계획지표를 수립하고 형태적으로는 외피면적을 최소화하도록 계획하였다. 또한 고단열기법과 함께 난방에너지도 법적으로 규정된 최소 에너지건축규정을 준수하도록 하였다.
주요단지의 계획요소별 특징을 보면 Bis -marck Solar주거단지는 태양에너지의 취득을 위해 남향배치를 하였고 60% 이상을 태양에너지로 충당하였으며, 에너지절약형 주거단지를 위한 계획지표를 수립하고 형태적으로는 외피면적을 최소화하도록 계획하였다. 또한 고단열기법과 함께 난방에너지도 법적으로 규정된 최소 에너지건축규정을 준수하도록 하였다. (난방은 35-45%를 초과할 수 없음) Culmenborg시의 EVA-Lanxmeer 주거단지는 고단열기법으로 30%의 에너지사용량을 절감하였고 창문을 통해 들어오는 자연빛을 이용한 벽난방설비로 에너지 이용효율을 증대시켰다.
Messestadt Riem 주거단지는 단지 동부에 있는 지역발전소와 열병합시스템을 통해 에너지 효율을 극대화 하였으며 옥상녹화와 함께 에너지 절감형 건축을 실행하였으며 태양광전지로 태양에너지를 취득하였다. Auf dem Staig 주거단지는 지붕녹화 및 고기밀 벽체와 창호시스템 등 에너지 절감시설 등을 적극적으로 설치함으로써 에너지 절감효과를 극대화 시키고, 열기밀도를 올리는 건축방식과 목재를 사용한 태양열 시스템을 이용하여 벽체 난방효과를 이루었다. 국내 사례의 경우 태양에너지의 간접취득을 위한 남향배치는 적극 적용되고 있으며, 건물녹화의 제어요소 및 평가지표가 체계적으로 구축되어 국내의 주거단지계획시 적용빈도가 높은 것으로 평가된다.

대상 데이터

에너지계획분야의 모델구축은 체계적으로 분류된 계획요소와의 인과관계를 중심으로 제어요소와 평가지표를 연계하는 시스템을 구축하였다. 이에 대한 검증으로 국내외 사례 15개 주거단지의 사례를 분석하였다. 분석방법은 시스템구축과정에서 생태주거단지에 영향을 미치는 계획요소에 따라 3등급으로 나누고 15개의 사례를 통해 연계시스템과의 상관관계를 규명하였다.
본 연구에서는 생태주거단지를 구현하기 위한 계획요소를 추출하기 위해 1996년 채택된 ’Habitat Agenda'에 이후부터 현재까지 보고된 국가･공공기관의 연구보고서중 생태, 에코, 친환경, 환경친화, 그린 등 생태주거단지(도시)계획과 관련이 있는 22개의 연구보고서를 선정 [Table 3]하여 계획요소를 추출하였다.
5.1 사례 분석

분석대상 주거단지는 Table 6에서와 같이 단지규모와 설계시기를 중심으로 총 15개의 단지를 선정하였다. 해외사례는 독일을 중심으로의 생태주거단지는 개발이 완료된 주거단지를 10개 선정하였으며 규모에 따라 적용되는 요소들의 수준이 다르기 때문에 중규모, 대규모, 신도시규모로 골고루 선정하여 계획요소의 적용 여부를 분석하였다.
해외사례는 독일을 중심으로의 생태주거단지는 개발이 완료된 주거단지를 10개 선정하였으며 규모에 따라 적용되는 요소들의 수준이 다르기 때문에 중규모, 대규모, 신도시규모로 골고루 선정하여 계획요소의 적용 여부를 분석하였다. 국내의 사례는 2005년 친환경 인증 주거단지 5개를 선정하였다[Table 7].

성능/효과

이 접근방법의 특징은 첫째, 연구하고자 하는 특정 변수가 시간의 변화에 따라 어떻게 동태적으로 변화해 나가는가에 기본적인 관심을 둔다. 둘째, 모든 현상은 내부순환적 환류체계(closed loop thinking, circular feedback system)의 관점에서 이해한다는 것이다. 즉, 셋째, 시스템다이내믹스는 사실적 사고(operational thinking)에 초점을 둔다.
둘째, 모든 현상은 내부순환적 환류체계(closed loop thinking, circular feedback system)의 관점에서 이해한다는 것이다. 즉, 셋째, 시스템다이내믹스는 사실적 사고(operational thinking)에 초점을 둔다. 사실적 사고란 변화가 실제적으로 어떻게 해서 일어나고 있는지 변화의 과정에 연구의 초점을 맞추는 사고이다.
국내의 관련 연구에서 다루어진 관련계획내용을 분석해본 결과 표5에서와 같이 에너지 분야의 계획요소는 크게 3가지 측면으로 구분되는데, 추출된 계획요소는 총 23개로 에너지 취득측면에 관한 요소가 12개로 가장 많았으며 에너지절감측면이 6개, 이용효율의 증대측면은 5개로 추출되었다. 기존연구에서 다루어진 계획요소의 빈도를 요소의 중요도로 평가하였으며 평가지표와 사례 빈도수와의 논리적 분석을 위해 5점 척도로 환산하여 표기 하였다.
문헌고찰을 통해 시스템다이내믹스 모델은 총 5단계인 계획지표설정-대상지분석을 통한 환경요소-계획요소-제어요소-평가지표로 압축된 순환적 인과구조를 구축하였고 생태주거단지의 지속가능성을 제고할 수 있는 계획요소-제어요소-평가지표에 대한 상관관계를 분석하였다. 문헌고찰에 의한 중요도를 5점 척도로 표기하여 상관성을 분석하였으며 주요한 연계시스템으로는 그림3와 같이 에너지취득측면에서는 계획요소 중 태양전지와 태양열집열기 설치가 중요한 계획요소로 판단되었고 제어요소와 평가지표의 연계시스템이 양호한 것으로 나타났으며, 풍력발전의 경우 중요한 계획요소로 제시하고 있으나 제어요소와 평가지표의 연계가 부족한 것으로 나타났다[Table 10 참조].
이는 생태건축을 일찍부터 시작한 독일의 다양한 계획기법에 대한 국내적용가능성을 고려한 것으로 추후 단계별 흐름에 대한 연관관계의 분석을 통해 생태주거단지의 지속가능성을 제고하기 위한 종합적이고 체계적인 방안의 수립이 하기 위함이다. 표8에서 보면 독일의 10개 사례를 분석한 결과 에너지 취득 측면에서는 태양전지, 패시브솔라 시스템, 태양열 집열기 등 태양에너지를 활용하는 건축계획요소가 적극적으로 사용되었다. 주요단지의 계획요소별 특징을 보면 Bis -marck Solar주거단지는 태양에너지의 취득을 위해 남향배치를 하였고 60% 이상을 태양에너지로 충당하였으며, 에너지절약형 주거단지를 위한 계획지표를 수립하고 형태적으로는 외피면적을 최소화하도록 계획하였다.
Table 9에서 종합한 결과 계획요소(3점이상)-제어요소(유)-평가지표(2점이상)으로 연계된 시스템이 중요한 것으로 판단되었으며 측면별 내용으로는 에너지취득 측면에서는 태양광전지와 태양열집열기 관련 연계시스템이 중요한 것으로 나타났고 사례분석에서도 독일의 경우 10개의 사례에서 7개 이상 적용된 것으로 나타났다. 이를 토대로 볼 때 우리나라도 일조량이 풍부하므로 에너지 취득 측면에서는 태양에너지의 취득을 위한 태양전지, 태양열 의 연계시스템 구축을 요구되는바 태양에너지에 대한 계획요소에 대한 연구에 비하여 제어요소 매우 부족한 실정이므로 인센티브 방안 등 제어요소의 도입이 필요하다고 판단되었으며, 에너지 절감 측면은 건물녹화에 대한 연계시스템이 중요한 것으로 나타났으며 독일 및 국내 사례빈도수도 4.
Table 9에서 종합한 결과 계획요소(3점이상)-제어요소(유)-평가지표(2점이상)으로 연계된 시스템이 중요한 것으로 판단되었으며 측면별 내용으로는 에너지취득 측면에서는 태양광전지와 태양열집열기 관련 연계시스템이 중요한 것으로 나타났고 사례분석에서도 독일의 경우 10개의 사례에서 7개 이상 적용된 것으로 나타났다. 이를 토대로 볼 때 우리나라도 일조량이 풍부하므로 에너지 취득 측면에서는 태양에너지의 취득을 위한 태양전지, 태양열 의 연계시스템 구축을 요구되는바 태양에너지에 대한 계획요소에 대한 연구에 비하여 제어요소 매우 부족한 실정이므로 인센티브 방안 등 제어요소의 도입이 필요하다고 판단되었으며, 에너지 절감 측면은 건물녹화에 대한 연계시스템이 중요한 것으로 나타났으며 독일 및 국내 사례빈도수도 4.8(5점기준)로 가장 높게 나타났다. 그러나 전반적으로 연계시스템이 느슨하였고 보다 적극적으로 에너지소비를 최소화할 수 있는 제어요소와 평가하는 지표의 개발 방안이 필요함을 알 수 있었다.
생태주거단지의 지속가능성을 제고하고 생태주거단지 및 도시를 실현하기 위한 전체적이고 시스템적인 사고를 통해 도시 주거공간에 적용되는 에너지계획요소의 계획단계별 연관관계를 규명하여 연계시스템을 구축하였으며 사례적용빈도수를 평가한 결과 중요한 연계시스템이 생태주거단지를 계획에 있어서도 많이 반영됨을 알 수 있었다.
본 연구는 생태주거단지의 에너지분야에서 주요한 계획요소가 태양전지, 태양열집열기설치(4.0), 풍력발전(3.3)을 통한 에너지 취득과 고기밀,고단열기법(3.0)과 건물녹화(3.0)에 의한 에너지절감임을 알 수 있었다. 연계시스템에 의한 사례분석를 통해 고찰 한 결과 건물녹화 요소가 계획요소(3.

후속연구

에너지절감측면에서는 고단열기법과 건축녹화가 계획요소로 중요하게 제시되었으나 제어요소와 평가지표의 중요도는 낮게 나타났다. 에너지 이용효율증대에 대한 연계시스템이 취약한 것으로 나타났으며 향후 생태주거단지의 지속가능서 제고를 위해 에너지이용효율에 대한 보다 적극적인 연계시스템구축이 필요한 것으로 판단된다.
8(5점기준)로 가장 높게 나타났다. 그러나 전반적으로 연계시스템이 느슨하였고 보다 적극적으로 에너지소비를 최소화할 수 있는 제어요소와 평가하는 지표의 개발 방안이 필요함을 알 수 있었다. 에너지 이용효율 증대 측면에서는 중요한 연계시스템이 없는 것으로 조사되었고 이를 개선할 방향으로는 열병합발전을 도입하고 냉난방효율을 높이기 위한 열차단기법등 계획요소의 다양한 도입과 이를 연계하는 시스템구축이 필요하다고 사료된다.
8)되고 있었다. 따라서 태양전지와 태양열집열기, 풍력발전 계획요소의 적극적인 도입을 위한 인센티브 즉 시설차금지원 및 전력매입법 등의 필요하다고 판단되며 건물에너지 절감을 위한 고기밀, 고단열에 대한 시공기술개발과 더불어 법적 제어요소 및 평가지표의 연계방안이 필요함을 알 수 있었다. 구체적인 연계시스템은 그림3과 같이 에너지 분야의 다양한 인과관계를 연결하여 표현하였다.
결론적으로 본 연구는 중요한 계획요소에 대한 연계시스템 구축을 통해 체계적이고 전체적인 관점에서 생태주거단지의 지속가능한 순환 발전을 이루는 기초연구를 제공하데 의의가 있으며 향후 자연환경요소인 토지, 물, 식생분야의 연계시스템을 규명하고 각 분야별 계획요소의 국내 적용가능성을 높일 수 있는 연구가 필요할 것으로 사료된다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	우리의 공동 미래 보고서의 제출 시점은?	1972년 유엔 인간 환경회의에서 ’하나뿐인 지구‘라는 주제 아래 지구환경 보전을 세계의 공통과제로 인식하고 ’유엔 인간환경선언‘을 채택한 이후 1987년에 제출된 “우리의 공동 미래" 보고서에서 지속가능한 발전1)을 성취하기 위한 장기적 환경전략을 제시하였으며 1997년 교토에서 개최된 기후변화협약 제3차 당사국총회에서 채택된 교토의정서가 2005년 2월 16일에 전세계적으로 공식 발효되면서 환경문제에 대한 시각이 높아져 가고 있다. 국내에서도 지구온난화의 주요원인인 대기중 이산화탄소의 증가에 대한 대응으로 화석에너지사용을 축소하려는 노력이 주거단지에도 나타나고 있다.
	시스템다이내믹스의 장점은?	사회과학에 있어서 논쟁을 특징짓는 기본가정들은 Table 2와 같다. 분석의 대상과 범위에 있어서 질적분석은 양적분석에 비하여 분석의 범위가 넓고 과정 중심의 연구에 적합하며 분석의 범위를 설정하는데 있어서 풍부한 상황적인 요소와 과정에 대한 고려에 유용하다4).
	생태주거단지란?	생태주거단지는 도시를 하나의 유기체로 보고 도시의 다양한 활동과 구조를 자연의 생태계가 지니고 있는 속성에 가깝도록 설계 시공하여 도시환경문제가 없는 인간과 환경이 공존하는 Eco-System 개념에 의하여 건설되는 도시에 생태적 보존의 원리를 주거에 도입하여 자연훼손을 최소화하고 자연을 효율적으로 활용하여 주거단지를 계획하는 단계에서 환경친화적 기술을 최대한으로 이용하여 생태계 및 주거가 유기적인 관계를 지속적으로 유지하는 주거단지를 의미한다2). 따라서 생태주거단지의 지속가능성을 제고하기 위한 에너지 계획측면에서 보면 화석 에너지 의존형이 아닌 신재생 및 청청에너지 이용하고 자연자원과 에너지의 효율적인 연계를 통해 에너지소비를 절감하고 이용효율을 증대하는 주거단지를 의미한다.

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