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문제 정의
- 이에 본 연구에서는 한옥의 환경성 개선을 위한 공정 시뮬레이션을 통해 한옥이 나아갈 새로운 기술 도입에 대한 공사 기법을 규명하고, LCC(Lifb Cycle Cost) 측면에서 한옥의 환경적인 특성을 검증한 후 적합한 한옥 시공 도입 방안을 제시하고자 한다. 또한본 연구 결과는 향후 국내 신한옥 건설산업에 있어 효율적 공사 및 공사 관리를 위한 정보 구축에 활용될수 있을 것으로 사료된다.
- 본 연구에서는 LCC 분석 모듈을 환경분석에 대한 검증의 효과로 활용하였다. 최근의 생활방식을 수용한 한옥과 기존 한옥에 대한 LCC 비교 분석을 토대로 한옥건축을 활성화 할 수 있는 방안을 제안하는 것으로 진행하였다.
- 한옥은 체계적인 분류체계를 가진 현대건축에 비해 상대적으로 특수한 시공방식에 의해 공사 유효성 확보를 하지 못하는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 환경분석 시뮬레이션 데이터를 기반으로 에너지의 활용측면에서 효율성을 최적화할 수 있는 방안에 대한 연구를 기획하고 제안하였다. Schematic 디자인 단계에서의 에너지 성능분석에 기반한 4D 공정 시뮬레이션과 공정의 체계화는 단지 건설상의 비용절감 및 공기단축 효과 뿐만 아니라, 건물의 향후 유지 관리 비용과 에너지사용량의 예측을 통해 지속 가능한 건축물로써 향후 현대인의 삶을 만족시키는 쾌적한 환경의 신한옥 시공을 위한 정보 구축에 활용될 것으로 사료된다.
제안 방법
- 첫째, 한옥이 가진 정체성 보존을 위해 기존 전통한옥에 대한 문제점을 분석한 후 새로운 기술을 도입한 개선안을 비교하여 살펴본다.
- 첫째, 한옥이 가진 정체성 보존을 위해 기존 전통한옥에 대한 문제점을 분석한 후 새로운 기술을 도입한 개선안을 비교하여 살펴본다.
- 둘째, 한옥의 취약점으로 지적되고있는 단열성능에 대해 에너지와 대기의 구체적인 세부지표인 ASHRAE(American Society of Heating, Refrigeration and Air-conditioning Engineers) 기준을 채택하고 환경분석을 실시하여 4D에 대한 공정을 제시 한다.
- 둘째, 한옥의 취약점으로 지적되고있는 단열성능에 대해 에너지와 대기의 구체적인 세부지표인 ASHRAE(American Society of Heating, Refrigeration and Air-conditioning Engineers) 기준을 채택하고 환경분석을 실시하여 4D에 대한 공정을 제시 한다.
- 셋째, 4D 시뮬레이션을 통해 한옥의 LCC(Life Cycle Cost) 측면에서 발생하는 환경영향에 대한 평가와 분석을 기반으로 신한옥이 나아가야 될 방향을 제안한다.
- 셋째, 4D 시뮬레이션을 통해 한옥의 LCC(Life Cycle Cost) 측면에서 발생하는 환경영향에 대한 평가와 분석을 기반으로 신한옥이 나아가야 될 방향을 제안한다.
- 단열수준의 측정은 지붕, 벽처], 개구부, 우각부, 바닥에 대한 온도분포를 적외선카메라로 촬영하고 해석하여 열손실이 발생하는 부위와 열손실 정도를 파악하였다.
- 주된 난방에너지원으로 땔나무를 사용한 온돌난방방식을 취하고 있다. 단열수준의 측정은 지붕, 벽체, 개구부, 우각부, 바닥에 대한 온도분포를 적외선 카메라로 촬영하고 해석하여 열손실이 발생하는 부위와 열손실 정도를 파악하였다. 측정시점은 2009년 12월 하순경의 밤과 아침시간을 택하였고 풍속은 평균 0.
- 환경분석은 에너지와 대기의 구체적인 세부지표로 ASHRAE140을 기준으로 한옥의 취약점으로 제시되었던 단열성능에 대한 개선안을 제안하였다.
- 먼저 대조군인 전통한옥은 우진각을 모델링하여 환경분석 시뮬레이션을 실시하였다. 우진각은 33 m3면적에 4칸으로 구성된 소규모 목조주택이다.
- 우진각은 33 m3면적에 4칸으로 구성된 소규모 목조주택이다. 벽체 두께는 88 mm 고 창면적은 4.13 m3로 연료로 사용되는 에너지원을 나무로 난방방식을 중앙식으로 하여 환경분석 시뮬레이션을 실시하였다. 그 결과 연간 에너지 사용량과 전력사용량이 각각 6.
- 벽체 두께는 88 mm 고 창면적은 4.13 m3로 연료로 사용되는 에너지원을 나무로 난방방식을 중앙식으로 하여 환경분석 시뮬레이션을 실시하였다. 그 결과 연간 에너지 사용량과 전력사용량이 각각 6.
- 열손실이 많이 발생하는 개구부의 창호를 3중창으로 바꾸고 건축물의 구성재료를 기존의 흙벽체에서 삼중단열벽체로 변경하여 실험군으로 설정하였다. 단열에 대한 객관적 비교를 위해 난방방식과 연료를 바꾸지 않았다.
- 열손실이 많이 발생하는 개구부의 창호를 3중창으로 바꾸고 건축물의 구성재료를 기존의 흙벽체에서 삼중단열벽체로 변경하여 실험군으로 설정하였다. 단열에 대한 객관적 비교를 위해 난방방식과 연료를 바꾸지 않았다.
- Revit Architecture에서 작성된 3D 모델링 데이터를 Revit에 설치한 Navisworks의 Plug-in을 이용해 nwc 형식으로 변환하여 Navisworks에서 “열기” 및 “Append” 기능을 이용해 통합된 데이터로 구성하였다. MS-Project를 이용해 구축한 공정데 이터를 Navisworks에 링크한다.
- Revit Architecture에서 작성된 3D 모델링 데이터를 Revit에 설치한 Navisworks의 Plug-in을 이용해 nwc 형식으로 변환하여 Navisworks에서 “열기” 및 “Append” 기능을 이용해 통합된 데이터로 구성하였다. MS-Project를 이용해 구축한 공정데 이터를 Navisworks에 링크한다.
- 이를 위해 먼저 분류기준을 단열성능에 주요 요인인 개구부를 기준으로 사전작업과 현장작업으로 나 뉜다.
- 본 연구는 이렇게 그룹화 된 공정을 기반으로 4D 시뮬레이션을 실시하였다. 4D 과정에서 병행되는 시 공으료 인해 작업 오류나 한계, 중복 등의 당초 계획에 착오를 일으킬 수 있는 부분들을 고려할 수 있다.
- 본 연구에서는 LCC 분석 모듈을 환경분석에 대한 검증의 효과로 활용하였다. 최근의 생활방식을 수용한 한옥과 기존 한옥에 대한 LCC 비교 분석을 토대로 한옥건축을 활성화 할 수 있는 방안을 제안하는 것으로 진행하였다.
- 본 연구에서는 LCC 분석 모듈을 환경분석에 대한 검증의 효과로 활용하였다. 최근의 생활방식을 수용한 한옥과 기존 한옥에 대한 LCC 비교 분석을 토대로 한옥건축을 활성화 할 수 있는 방안을 제안하는 것으로 진행하였다.
성능/효과
- 그 결과 연간 에너지 사용량과 전력사용량이 각각 6.29 MWh/year와 4, 455 kWh/yeai이다.
- 13 m3로 연료로 사용되는 에너지원을 나무로 난방방식을 중앙식으로 하여 환경분석 시뮬레이션을 실시하였다. 그 결과 연간 에너지 사용량과 전력사용량이 각각 6.29 MWh/year와 4,455 kWh/year이다.
- 시뮬레이션 결과 연간 에너지 사용량과전력사용량이 각각 5.17 MWh/year오+ 3, 144 kWh/year 이다.
- 단열에 대한 객관적 비교를 위해 난방방식과 연료를 바꾸지 않았다. 시뮬레이션 결과 연간 에너지 사용량과 전력사용량이 각각 5.17 MWh/year와 3,144 kWh/year 이다.
- 대조군과 실험군의 비교 분석 결과 열손실이 크게 발생하는 개구부의 단열보강만으로 에너지 성능을 향상시킬 수 있었다. 이는 한옥의 전승을 위해 개선될 사항으로 단열부위에 대한 디테일적인 부분에 초점을 맞출 필요가 있다.
- 공정관리 소프트웨어와 3차원 객체기반의 데이터를 연결한 4D 시뮬레이션은 전문가뿐만 아니라 그 밖의 공사관계자 누구나가 쉽게 이해할 수 있는 비주얼한 결과로 볼 수 있어 효율성을 확인할 수 있다. 여러 관계자들이 최종 결과물에 대해 정확히 인지할 수 있으며, 각 분야의 의견을 제시하고 반영할 수 있는 공통 매체가 되어, 한옥 시공성 확보를 위한 기반을 제공할수 있다.
- 공정관리 소프트웨어와 3차원 객체기반의 데이터를 연결한 4D 시뮬레이션은 전문가뿐만 아니라 그 밖의 공사관계자 누구나가 쉽게 이해할 수 있는 비주얼한 결과로 볼 수 있어 효율성을 확인할 수 있다. 여러 관계자들이 최종 결과물에 대해 정확히 인지할 수 있으며, 각 분야의 의견을 제시하고 반영할 수 있는 공통 매체가 되어, 한옥 시공성 확보를 위한 기반을 제공할수 있다.
- 이로 인해 숙련공에 대한 비용과 열손실에 의한 에너지 사용량 증가는 LCC 증가로 이어지고 있다. 단열 성능에 대한 기준점으로 제안된 창호와 벽체는 주재료가 가진 취약성으로 인해 평균 수명이 20년 내외로 일반적인 주택에서 사용되는 재료보다 수명주기가 짧다. 이는 교체, 보완 시공에 대한 단가를 증가하게 만드는 것으로 이 또한 LCC 증가의 원인으로 꼽을 수 있다.
- 기존 한옥에 대한 환경분석 결과를 나타내는 그룹 A와 단열 성능에 대한 보강을 실시하여 환경분석을 실시한 그룹 B의 LCC를 비교 분석해보면 비용적인 측면에서 많은 절감효과를 볼 수 있음을 알 수 있다. 그룹 B에서 보여지는 것과 같이 유지, 관리 측면에서 환경적인 요인은 건축 재료의 수명주기 교체로 인한단열성능의 보강만으로도 비용절감의 효과가 있음을알 수 있다"
- 기존 한옥에 대한 환경분석 결과를 나타내는 그룹 A와 단열 성능에 대한 보강을 실시하여 환경분석을 실시한 그룹 B의 LCC를 비교 분석해보면 비용적인 측면에서 많은 절감효과를 볼 수 있음을 알 수 있다. 그룹 B에서 보여지는 것과 같이 유지, 관리 측면에서 환경적인 요인은 건축 재료의 수명주기 교체로 인한단열성능의 보강만으로도 비용절감의 효과가 있음을알 수 있다"
후속연구
- 이에 본 연구에서는 한옥의 환경성 개선을 위한 공정 시뮬레이션을 통해 한옥이 나아갈 새로운 기술 도입에 대한 공사 기법을 규명하고, LCC(Lifb Cycle Cost) 측면에서 한옥의 환경적인 특성을 검증한 후 적합한 한옥 시공 도입 방안을 제시하고자 한다. 또한본 연구 결과는 향후 국내 신한옥 건설산업에 있어 효율적 공사 및 공사 관리를 위한 정보 구축에 활용될수 있을 것으로 사료된다.
- 첫 번째로 자재의 규격화, 대량 생산을 볼 수 있다. 아직까지 일반적이지 않은 재료와 형태로 대량 생산을 위해 기술개발을 요하고 있지만 자재의 규격화로 비용절감의 효과가 있을 것으로 기대하고 있다. 두 번째로 자재의 대체를 들 수 있다.
- 목재가 가지고 있는 희소성으로 그에 따른 가격이 유동적으로 발생되어 대체 자재에 대한 연구가 비용절감으로 이어질 것으로 본다’ 셋째, 현재와 같은 대목수 위주의 기술 숙련자를 일반적인 기술자로 교체 가능하게 하는 시스템 마련이다. 기술의 발전과 함께 4D시뮬레이션과 같은 환경이 이해 관계도를 만들 수있는 환경을 조성할 수 있기 때문에 전문적인 지식을 요하지 않는 주거공간에 대한 시공의 표준화를 전제로 한다면 가능할 것으로 본다. 마지막으로 유통시장 가격의 고정화이다.
- 따라서 본 연구에서는 환경분석 시뮬레이션 데이터를 기반으로 에너지의 활용측면에서 효율성을 최적화할 수 있는 방안에 대한 연구를 기획하고 제안하였다. Schematic 디자인 단계에서의 에너지 성능분석에 기반한 4D 공정 시뮬레이션과 공정의 체계화는 단지 건설상의 비용절감 및 공기단축 효과 뿐만 아니라, 건물의 향후 유지 관리 비용과 에너지사용량의 예측을 통해 지속 가능한 건축물로써 향후 현대인의 삶을 만족시키는 쾌적한 환경의 신한옥 시공을 위한 정보 구축에 활용될 것으로 사료된다. 향후 연구 과제로는 다음 진행되어진 연구의 실질적인 프로토 타입 적용을 통해 보다 효율적이고 실현 가능한 프로세스 구축을 위해 발생되어질 문제점의 수정 및 보완하겠다.
- 따라서 본 연구에서는 환경분석 시뮬레이션 데이터를 기반으로 에너지의 활용측면에서 효율성을 최적화할 수 있는 방안에 대한 연구를 기획하고 제안하였다. Schematic 디자인 단계에서의 에너지 성능분석에 기반한 4D 공정 시뮬레이션과 공정의 체계화는 단지 건설상의 비용절감 및 공기단축 효과 뿐만 아니라, 건물의 향후 유지 관리 비용과 에너지사용량의 예측을 통해 지속 가능한 건축물로써 향후 현대인의 삶을 만족시키는 쾌적한 환경의 신한옥 시공을 위한 정보 구축에 활용될 것으로 사료된다. 향후 연구 과제로는 다음 진행되어진 연구의 실질적인 프로토 타입 적용을 통해 보다 효율적이고 실현 가능한 프로세스 구축을 위해 발생되어질 문제점의 수정 및 보완하겠다.
- Schematic 디자인 단계에서의 에너지 성능분석에 기반한 4D 공정 시뮬레이션과 공정의 체계화는 단지 건설상의 비용절감 및 공기단축 효과 뿐만 아니라, 건물의 향후 유지 관리 비용과 에너지사용량의 예측을 통해 지속 가능한 건축물로써 향후 현대인의 삶을 만족시키는 쾌적한 환경의 신한옥 시공을 위한 정보 구축에 활용될 것으로 사료된다. 향후 연구 과제로는 다음 진행되어진 연구의 실질적인 프로토 타입 적용을 통해 보다 효율적이고 실현 가능한 프로세스 구축을 위해 발생되어질 문제점의 수정 및 보완하겠다.
- Schematic 디자인 단계에서의 에너지 성능분석에 기반한 4D 공정 시뮬레이션과 공정의 체계화는 단지 건설상의 비용절감 및 공기단축 효과 뿐만 아니라, 건물의 향후 유지 관리 비용과 에너지사용량의 예측을 통해 지속 가능한 건축물로써 향후 현대인의 삶을 만족시키는 쾌적한 환경의 신한옥 시공을 위한 정보 구축에 활용될 것으로 사료된다. 향후 연구 과제로는 다음 진행되어진 연구의 실질적인 프로토 타입 적용을 통해 보다 효율적이고 실현 가능한 프로세스 구축을 위해 발생되어질 문제점의 수정 및 보완하겠다.
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