아파트 단위세대 평면 형태에 따른 건물에너지효율 평가 A Study on the Evaluation of the Building Energy Efficiency in Accordance with the Shapes of the Apartment Unit Plans원문보기
Korea Government have carried out various policies to reduce the energy consumption that cause the global warming and environmental pollution. Energy consumption of buildings in Korea has reached 24% of total energy quantities and energy consumption of apartment has been continuously increasing. It ...
Korea Government have carried out various policies to reduce the energy consumption that cause the global warming and environmental pollution. Energy consumption of buildings in Korea has reached 24% of total energy quantities and energy consumption of apartment has been continuously increasing. It has executed the building energy efficiency rating system and energy performance assessments and certification systems have been in force to save energy consumption of buildings. Therefore, this study tried to asset the energy performance of apartment according to the shapes of unit plan, and then to evaluate the energy performance of apartment according to altering balcony area into living area in the unit plan of apartment and thus, to present the effective unit plan to reduce the energy consumption. According to the results, in case of standard unit plan, the 3Bay and 4Bay unit plans showed more effective energy consumption than the 2Bay unit plan, respectively, 5%, 6%, and in case of extended unit plan, respectively, 2%, 5%. Compared the energy efficiencies of the standard unit plan to the extended unit plan, the standard one showed more effective energy consumption than the extended one, respectively, 2% in case of the 2Bay and 4Bay unit, 5% of the 3Bay unit.
Korea Government have carried out various policies to reduce the energy consumption that cause the global warming and environmental pollution. Energy consumption of buildings in Korea has reached 24% of total energy quantities and energy consumption of apartment has been continuously increasing. It has executed the building energy efficiency rating system and energy performance assessments and certification systems have been in force to save energy consumption of buildings. Therefore, this study tried to asset the energy performance of apartment according to the shapes of unit plan, and then to evaluate the energy performance of apartment according to altering balcony area into living area in the unit plan of apartment and thus, to present the effective unit plan to reduce the energy consumption. According to the results, in case of standard unit plan, the 3Bay and 4Bay unit plans showed more effective energy consumption than the 2Bay unit plan, respectively, 5%, 6%, and in case of extended unit plan, respectively, 2%, 5%. Compared the energy efficiencies of the standard unit plan to the extended unit plan, the standard one showed more effective energy consumption than the extended one, respectively, 2% in case of the 2Bay and 4Bay unit, 5% of the 3Bay unit.
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문제 정의
2001년부터 시행되고 있는 건물에너지효율등급인증제도는 건물부문에서의 합리적인 에너지 절약을 위해 건물에서 사용되는 에너지에 대한 정보를 제공하는데 목적이 있다. 신축 공동주택의 경우에만 의무 시행하였으나, 2013년 ‘녹색건축물 조성 지원법‘ 제정으로 인해 의무대상이 단독주택 및 기존 공동주택도 포함하여 2013년 9월이후 강화된 기준이 확대 시행될 예정이다.
따라서 본 연구에서는 공동주택 부문의 효율적인 에너지 소비 평가를 위해 현재 국내에서 시행하고 있는 건물 에너지효율등급 인증제도의 평가방식에 의해 아파트 단위세대 평면 형태에 따른 에너지 소비 효율을 분석하여 보다 에너지 절약적인 단위세대 개발에 기초적 자료를 제시하는 데 목적이 있다.
그러나, 2013년 9월 이후 시행 예정되어있는 건물에너지효율인증을 위한 신규평가방법은 연간 단위면적당 1차 에너지 소요량 산정에 의해 인증 평가가 이루어질 예정이다. 따라서 이에 대한 연구는 후속연구로 진행하고자 한다.
본 연구에서는 공동주택의 기본형 단위세대와 확장형 단위세대의 전면 폭 증가에 따른 난방에너지 소요량을 분석함으로서 보다 에너지절약적인 아파트 단위세대 평면 개발에 활용될 수 있는 기초적인 자료를 제공하고자 하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
가설 설정
본 연구에서의 비난방 공간은 각 단위세대의 현관만을 계산하였고, 비난방 공간에서의 태양열 취득은 없다고 가정하였다. 또한, 기본형 단위세대의 발코니에는 샷쉬를 설치하지 않았고, 기본형과 확장형 창호는 동일한 것으로 설정하였다. 평가단위세대의 개요와 평면 유형을 표 4, 표 5에 나타내었다.
7회이며, 개별난방방식을 사용하였고, 보일러의 효율은 87%로 설정하였다. 본 연구에서의 비난방 공간은 각 단위세대의 현관만을 계산하였고, 비난방 공간에서의 태양열 취득은 없다고 가정하였다. 또한, 기본형 단위세대의 발코니에는 샷쉬를 설치하지 않았고, 기본형과 확장형 창호는 동일한 것으로 설정하였다.
제안 방법
에너지효율등급(표 3)은 2001년 제정되었을 당시에는 3개의 등급으로 되어있었으며, 2005년 개정 시에는 등급의 개수는 동일하게 하였으나 등급 부여를 위한 에너지절감율의 기준을 달리하였다. 그 후 2010년 개정에서는 등급을 5개로 나누어 더욱 세분화하여 평가되었고, 공동주택 에너지효율등급 인증은 표준주택 대비 총 에너지절감율로 인증 등급을 평가하였다. 그러나 2013년 녹색건축물 조성 지원법‘ 제정으로 기존 및 신축건축물 모두에 대해 에너지 효율등급 인증 대상으로 확대되면서, 2013년 9월 이후 건물에너지효율등급 인증은 연간단위면적당 1차 에너지소 요량4)으로 평가될 예정이다.
남부지방 단열기준을 적용한 전용면적 85㎡ 이하 단위 세대 평면 유형에 대하여 2Bay, 3Bay, 4Bay 형태의 기본형 단위세대와 발코니 확장형 단위세대를 평가대상으로 선정하여 에너지소요량을 분석하였다. 난방공간의 시간당 환기율은 0.7회이며, 개별난방방식을 사용하였고, 보일러의 효율은 87%로 설정하였다. 본 연구에서의 비난방 공간은 각 단위세대의 현관만을 계산하였고, 비난방 공간에서의 태양열 취득은 없다고 가정하였다.
남부지방 단열기준을 적용한 전용면적 85㎡ 이하 단위 세대 평면 유형에 대하여 2Bay, 3Bay, 4Bay 형태의 기본형 단위세대와 발코니 확장형 단위세대를 평가대상으로 선정하여 에너지소요량을 분석하였다. 난방공간의 시간당 환기율은 0.
넷째, 발코니가 확장된 2Bay, 3Bay, 4Bay 확장형 단위 세대의 에너지효율성능을 평가하여 발코니 확장 전과 후의 에너지소비 현황을 평가한다.
둘째, 현재 시행되고 있는 건물에너지효율등급인증 평가방식에 의해 평가대상 단위세대의 에너지효율 평가를 위한 입력변수와 표준주택 평가기준을 설정한다.
앞 절에서 계산한 단위세대 총 에너지절감율은 표준주택 대비 난방에너지절감율을 나타낸 것으로서 각 단위세대의 상대적 에너지소비량을 비교하기 위해서는 적절하지 않다. 따라서 이를 위해 표 12, 표 13에 나타낸 단위 세대 별 난방에너지소요량을 상호 비교하여 상대적 난방 에너지 소비율을 계산하였다.
표준주택은 신청주택의 에너지효율등급을 평가하기 위한 기준이 되는 주택으로서, 현재 많이 설계되고 있는 일반적인 건물의 수준을 말한다. 본 연구에서 표준주택은 단위공동주택 설정기준에 의해 동향의 각 단위세대로 설정하였으며, 표준주택의 단위세대 설정기준을 요약하여 표 6에 나타내었다.
본 연구에서는 현재 시행되고 있는 건물에너지효율등급 인증기준에 의하여 아파트 단위세대 형태에 따른 난방에너지효율을 평가하였으며, 평가 단위세대로는 현재 국내 아파트 주동계획을 위해 일반적으로 많이 이용되는 전용면적 85m2 이하의 단위세대 평면에 대해 남부지방의 단열기준을 적용하여 건물에너지소비효율을 분석하였다. 본 연구의 진행 과정은 다음과 같다.
셋째, 발코니가 확장되지 않은 2Bay, 3Bay, 4Bay 기본형 단위세대의 에너지효율성능을 평가하여 단위세대 전면 폭 증가에 따른 에너지소비 현황을 평가한다.
첫째, 국내에서 시행되는 건물에너지 성능 평가를 위한 각종 제도의 개요와 현황을 파악하고 비교 분석한다.
대상 데이터
국내 건물에너지효율등급인증제도는 2001년에 이 제도가 제정되어 신청건물의 에너지절감율과 에너지소요량을 평가하여 에너지효율등급을 인증한다. 2012년 9월 기준 공동주택 에너지효율등급 인증현황은 본 인증 307개 예비인증 672개의 공동주택에서 인증을 취득하였다.(표 2)
성능/효과
(1) 기본형 단위세대의 난방에너지 소요량은 2Bay 형태는 19.47(GJ/년), S3Bay는 18.53(GJ/년), 4Bay는 (2) 확장형 단위세대의 난방에너지 소요량은 2Bay 형태는 19.84(GJ/년), S3Bay는 19.45(GJ/년), 4Bay는 18.75 (GJ/년)으로 계산되었으며, 3Bay 평면은 2Bay 평면에 비해 2%, 4Bay 평면은 2Bay 평면에 비해 5%의 난방에너지 절감이 있는 것으로 나타났다.
(3) 기본형 대비 확장형 평면의 난방에너지 소비율은 2Bay의 경우 확장형 평면은 기본형에 비해 2% 많은 난방에너지가 소요되었으며, 3Bay 평면은 5%, 4Bay 평면은 2%의 난방에너지 소비율 증가를 보여 3Bay 평면이 2Bay, 4Bay 평면 보다 발코니 확장에 따른 에너지 소비율 증가가 많은 것으로 나타났다.
1) 국내 건축물 부문의 에너지 소비는 전체 에너지의 24% 정도를 차지하고 있어 건축물의 에너지 감축이 절실한 상황이며 그 가운데 주거용 건축물의 에너지 소비량은 전체의 54% 정도로 절반 이상을 차지하고 있다.
2Bay 기본형 평면을 기준으로 하여 계산한 3Bay, 4Bay 단위세대의 상대적 난방에너지 소비율(그림 1)을 비교해보면, 3Bay 평면은 2Bay 평면에 비해 95%, 4Bay 평면은 94%의 난방에너지 소비율을 보여, 3Bay 평면은 2Bay 평면에 비해 5%, 4Bay 평면은 2Bay 평면에 비해 6%의 난방에너지 절감이 있는 것으로 계산되었다.
2Bay 확장형 평면을 기준으로 하여 계산한 3Bay, 4Bay 단위세대의 상대적 난방에너지 소비율(그림 2)을 비교해보면, 3Bay 평면은 2Bay 평면에 비해 98%, 4Bay 평면은 95%의 난방에너지 소비율을 보여, 3Bay 평면은 2Bay 평면에 비해 2%, 4Bay 평면은 2Bay 평면에 비해 5%의 난방에너지 절감이 있는 것으로 계산되었다.
발코니가 확장되지 않은 기본형 단위세대의 난방 에너지 절감율을 계산하여 표 13에 나타내었다. 계산 결과에 의하면, 기본형 단위세대 형태에 따른 유효 열 취득은 2Bay 형태는 1,433.48(W), 3Bay는 1,623.70(W), 4Bay가 1,588.92(W)으로 계산되어, 2Bay보다 3Bay, 4Bay 단위세대에서 열취득과 열손실이 동시에 증가하였고, 3Bay와 4Bay 단위세대 상호간의 열취득과 열손실 차이는 크지 않았다. 난방부하6)계산에 직접적으로 영향을 주는 단위 세대 열손실계수는 2Bay 경우 160.
계산 결과에 의하면, 확장형 단위세대 형태에 따른 유효 열 취득은 2Bay 형태는 1,445.48(W), 3Bay는 1,649.09 (W), 4Bay가 1,603.21(W)으로 계산되어, 2Bay보다 4Bay, 3Bay 순으로 열취득과 열손실이 증가하였으며, 단위세대 열손실계수는 2Bay 경우 161.98, 3Bay 172.86, 4Bay 168. 28로 계산되었다.
기본형 대비 확장형 단위세대의 상대적 난방에너지 소비율(그림 3)을 비교해보면, 2Bay 평면의 확장형 평면은 기본형 평면에 비해 102%의 난방에너지 소비를 하고 있으며, 3Bay 평면은 105%, 4Bay 평면은 102%의 난방에너지 소비율을 보여 발코니 확장에 따른 에너지 소비는 3Bay 평면이 상대적으로 많은 것으로 계산되었다.
확장 전과 확장후의 창호면적은 동일하며, 외기에 면한 벽체의 면적은 확장 전보다 확장 후 증가하였다. 난방공간 바닥 면적은 기본형의 경우 2Bay, 3Bay, 4Bay 모두 84.99㎡로 적용되었으며, 확장형의 경우에는 Bay는 94.25㎡, 3Bay는 102.96, 4Bay는 99.835㎡로 계산되어 3Bay 형태가 발코니 확장으로 인한 바닥면적 증가가 제일 많았다.
65로 계산되었다. 이에 따라 난방에너지 소요량을 계산해 보면, 2Bay는 19.47(GJ/년), S3Bay는 18.53(GJ/년), 4Bay는 18.30(GJ/년)으로 계산되었으며, 표준주택 대비 총에너지 절감율은 2Bay는 26.93%, S3Bay는 35.60%, 4Bay는 36.26%로 계산되어 단위세대 전면 폭이 증가함에 따라 난방 에너지효율도 함께 증가하는 것으로 나타났다.
28로 계산되었다. 이에 따라 난방에너지 소요량을 계산해 보면, 2Bay는 19.84(GJ/년), S3Bay는 19.45(GJ/년), 4Bay 는 18.75(GJ/년)으로 계산되었으며, 표준주택 대비 총에너지 절감율은 2Bay는 25.17%, S3Bay는 30.40%, 4Bay는 34.35%로 계산되어 확장형 평면도 기본형과 마찬가지로 단위세대 전면 폭이 증가함에 따라 난방 에너지효율도 함께 증가하였다.
후속연구
신축 공동주택의 경우에만 의무 시행하였으나, 2013년 ‘녹색건축물 조성 지원법‘ 제정으로 인해 의무대상이 단독주택 및 기존 공동주택도 포함하여 2013년 9월이후 강화된 기준이 확대 시행될 예정이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
주거용 건축물의 에너지 성능을 평가하는 평가 방법에는 무엇이 있는가?
현재 국내에서 주거용 건축물의 에너지 성능을 평가하는 평가 방법으로는 에너지성능지표(Energy Performance Index : EPI), 건물에너지효율등급인증(Building Energy Efficiency Rating), 친환경주택 건설기준 및 성능평가 (Green Home Assessment System), 친환경건축물인증 (Green Building Certification Criteria) 등이 있으며, 이들 제도에 대한 특징을 표 1에 요약하여 나타내었다.
친환경건축물인증제도란 무엇인가?
친환경건축물인증제도는 건축 환경에 영향을 미치는 요소에 대한 평가를 통해 건축물의 환경성능을 인증하는 제도로서 2002년 공동주택을 대상으로 처음 시행되었다. 평가항목으로는 토지이용, 교통, 에너지, 재료 및 자원, 수자원, 환경오염, 유지관리, 생태환경, 실내환경 분야가 있으며 각 건물의 인증등급 산정표에 의거하여 합산한 점수를 이용한다.
우리나라의 에너지 절감을 위한 전략은?
2008년 정부는 ‘저탄소녹색성장’ 정책을 발표하여 산업 부분별 탄소감축 전략 수립을 추진하였으며, 건물부문에서는 건축물의 에너지 소비총량을 기존대비 2017년까지 30%, 2020년까지 60% 절감하여 2025년까지 제로에너지 건물 의무화를 목표로 하고 있다.1)국내 건축물 부문의 에너지 소비는 전체 에너지의 24% 정도를 차지하고 있어 건축물의 에너지 감축이 절실한 상황이며 그 가운데 주거용 건축물의 에너지 소비량은 전체의 54% 정도로 절반 이상을 차지하고 있다.
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