온실가스 배출량이 세계 6위인 우리나라는 건물의 운영과 유지 및 관리에 소비되는 에너지로 인한 온실가스 배출량을 줄이고자 공공건축물을 대상으로 신재생에너지 시스템을 통하여 에너지를 생산하도록 하는 공공의무화 제도(RPS)를 시행하고 있다. 이에 본 연구에서는 선행되었던 기존 연구의 동향을 분석하여 에너지원별로 적정 조합 및 적용 비율을 도출하였고, 동적 에너지 프로그램을 이용하여 에너지소비량을 시뮬레이션 하였으며, 산출된 결과를 토대로 초기투자비, 에너지비, 보수교체비, 유지관리비를 산출하였다. 분석결과 지열 100% 조합이 총 비용 2,105,974,344원으로 총 생애주기 비용이 가장 적은 것으로 나타났다.
온실가스 배출량이 세계 6위인 우리나라는 건물의 운영과 유지 및 관리에 소비되는 에너지로 인한 온실가스 배출량을 줄이고자 공공건축물을 대상으로 신재생에너지 시스템을 통하여 에너지를 생산하도록 하는 공공의무화 제도(RPS)를 시행하고 있다. 이에 본 연구에서는 선행되었던 기존 연구의 동향을 분석하여 에너지원별로 적정 조합 및 적용 비율을 도출하였고, 동적 에너지 프로그램을 이용하여 에너지소비량을 시뮬레이션 하였으며, 산출된 결과를 토대로 초기투자비, 에너지비, 보수교체비, 유지관리비를 산출하였다. 분석결과 지열 100% 조합이 총 비용 2,105,974,344원으로 총 생애주기 비용이 가장 적은 것으로 나타났다.
In Korea ranking sixth out of The world's greenhouse gas emissions, all Korean public buildings have to implement obligatorily renewable energy systems for energy production to reduce the greenhouse gas emissions from the energy consumed in operation, maintenance and management of buildings. The opt...
In Korea ranking sixth out of The world's greenhouse gas emissions, all Korean public buildings have to implement obligatorily renewable energy systems for energy production to reduce the greenhouse gas emissions from the energy consumed in operation, maintenance and management of buildings. The optimum combination and application rates for each energy source emerge from analyzing the trend of previous studies and the energy consumption is simulated by using a dynamic energy simulation program and the initial investment costs, the energy costs, the maintenance costs, the replacement costs emerge based on the calculated result. The result show that the total life cycle cost of 100% gerthermal is the lowest with \ 2,105,974,344 on the analysis results.
In Korea ranking sixth out of The world's greenhouse gas emissions, all Korean public buildings have to implement obligatorily renewable energy systems for energy production to reduce the greenhouse gas emissions from the energy consumed in operation, maintenance and management of buildings. The optimum combination and application rates for each energy source emerge from analyzing the trend of previous studies and the energy consumption is simulated by using a dynamic energy simulation program and the initial investment costs, the energy costs, the maintenance costs, the replacement costs emerge based on the calculated result. The result show that the total life cycle cost of 100% gerthermal is the lowest with \ 2,105,974,344 on the analysis results.
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문제 정의
온실가스 배출량이 세계 6위인 우리나라는 건물의 운영과 유지 및 관리에 소비되는 건물에너지로 인한 온실가스 배출량을 줄이고자 1,000㎡ 이상의 공공건축물을 신축, 증축, 개축하는 경우, 건물의 예상에너지 사용량(2015년 기준)의 15% 이상을 신재생에너지 시스템을 통하여 에너지를 생산하도록 하는 공공의무화 제도(RPS)를 시행하고 있다. 이에 본 연구에서는 신재생에너지의 건물 적용을 위한 최적화 연구를 선행하였던 기존 연구의 동향을 분석하여 적정 조합 및 적용 비율을 도출하였으며, 에너지 측면과 경제성 측면을 고려하여 최적의 신재생에너지 구성을 구하고자 하는데 연구의 목적이 있다.
제안 방법
LCC분석을 위한 에너지비용을 산출하기 위해 동특성 에너지 시뮬레이션을 수행하였다.
또한, 정확한 해석을 위해 Table 4과 같이 건물의 에너지 소비에 큰 영향을 미치는 실내발열 중 재실부하는 현열 65W/P, 잠열 55W/P, 조명부하는 10W/㎡, 기기부하는 5W/㎡를 입력하였으며, 환기횟수와 침기 횟수는 각각 0.3회와 0.5회를 입력하였다.
본 연구에서는 2015년 공급의무 비율 기준인 15%를 신재생에너지 공급의무 비율로 산정하였으며 다음과 같이 식(2)를 이용하여 대상 건물의 예상에너지 사용량을 산출하였다. 산출 결과 대상 건물의 예상에너지 사용량은 7,802,441 kWk/yr 로 나타났다.
본 연구에서는 신재생에너지 원별 기준단가를 적용하여 초기투자비를 산출하였다.
사무소 용도로 사용되는 공공건물에 신재생에너지 비율에 따른 최적 설계 방안을 비교하고자 동특성 시뮬레이션 해석 프로그램인 TRNSYS17을 이용하여 시뮬레이션 하였고, 시뮬레이션 결과와 관련 자료를 토대로 경제성을 비교하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
신재생에너지 공급의무 비율의 산정기준 및 방법에 따라 신재생에너지 공급의무 비율과 예상 에너지사용량을 산정하였다.
신재생에너지 생산량은 신재생에너지 공급의무 비율을 만족하는 예상에너지 사용량의 15%인 1,170,366 kWh/yr로 산출되었으며, 산출된 신재생에너지 생산량을 기준으로 Case1 ~ Case5와 같이 신재생에너지 조합을 구성하였다.
유지관리비는 설비공학편람 등을 참고하여 초기투자비의 3%를 적용하여 산출하였으며, 산출된 결과는 다음과 같다.
해석 도구로는 동적 에너지 해석을 목적으로 모듈화되어 개발된 TRNSYS(Transient System Simulation) 프로그램을 이용하였으며, 기상 조건은 TRNSYS에서 제공되는 서울 지역 기상 데이터인 KR-Seoul-471080.tm2를 입력하였고, 입력한 재료의 물성치 및 벽체 구성은 설계 도서와 설계 기준을 참고하여 실제 건물의 설계 조건에 맞게 구성하였다. 시뮬레이션을 위한 대상 건물의 벽체 구성은 Table 3과 같다.
대상 데이터
또한, 대상 건물의 주요 열원설비와 열원공급시스템은 EHP를 이용한 냉난방방식과 전기온수기를 이용한 급탕방식이다.
시뮬레이션 대상 건물은 서울시에 위치한 공공시설물로 가로 77.8m, 세로 29.8m, 지하1층, 지상 6층, 연면적 12,800㎡ 규모의 사무실 용도로 사용되고 있는 건물이며, 건물 모델링은 Google Sketchup 프로그램을 이용하여 3D로 모델링 하였다.
성능/효과
(1) 초기투자비 산출결과 지열 100% 조합인 Case1이 1,030,680,000원으로 가장 적은 것으로 나타났다.
(2) 에너지비 산출결과 지열 50%, 태양광 50% 조합인 Case3이 348,543,820원으로 가장 적은 것으로 나타났다.
(3) 보수교체비 산출결과 지열 80%, 태양열 20% 조합인 Case4가 30,823,620원으로 가장 적은 것으로 나타났다.
(4) 유지관리비 산출결과 지열 100% 조합인 Case1이 607,578,144원으로 가장 적은 것으로 나타났다.
(5) 초기투자비, 에너지비, 보수교체비, 유지관리비를 더한 총 생애주기비용 산출결과 지열 100% 조합인 Case1이 2,105,974,344원으로 가장 적은 것으로 나타났다.
본 연구에서는 2015년 공급의무 비율 기준인 15%를 신재생에너지 공급의무 비율로 산정하였으며 다음과 같이 식(2)를 이용하여 대상 건물의 예상에너지 사용량을 산출하였다. 산출 결과 대상 건물의 예상에너지 사용량은 7,802,441 kWk/yr 로 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
RPS란?
온실가스 배출량이 세계 6위인 우리나라는 건물의 운영과 유지 및 관리에 소비되는 에너지로 인한 온실가스 배출량을 줄이고자 공공건축물을 대상으로 신재생에너지 시스템을 통하여 에너지를 생산하도록 하는 공공의무화 제도(RPS)를 시행하고 있다. 이에 본 연구에서는 선행되었던 기존 연구의 동향을 분석하여 에너지원별로 적정 조합 및 적용 비율을 도출하였고, 동적 에너지 프로그램을 이용하여 에너지소비량을 시뮬레이션 하였으며, 산출된 결과를 토대로 초기투자비, 에너지비, 보수교체비, 유지관리비를 산출하였다.
경제성 분석에 포함되는 초기투자비와 유지관리비를 위해 고려되는 것은?
경제성 분석은 초기투자비와 유지관리비의 2가지 항목으로 분류할 수 있다. 초기투자비에는 장비비, 건축공사비, 설치공사비, 수전설비비, 지원금 등이 고려될 수 있으며, 기기와 설비는 수명이 한정되어 있으므로 수명이 고려된다. 유지관리비에는 계약전력, 에너지사용료, 공간사용료, 인건비, 장비 보험료, 수선비 등이 고려될 수 있다.
RPS를 시행하는 이유는?
온실가스 배출량이 세계 6위인 우리나라는 건물의 운영과 유지 및 관리에 소비되는 에너지로 인한 온실가스 배출량을 줄이고자 공공건축물을 대상으로 신재생에너지 시스템을 통하여 에너지를 생산하도록 하는 공공의무화 제도(RPS)를 시행하고 있다. 이에 본 연구에서는 선행되었던 기존 연구의 동향을 분석하여 에너지원별로 적정 조합 및 적용 비율을 도출하였고, 동적 에너지 프로그램을 이용하여 에너지소비량을 시뮬레이션 하였으며, 산출된 결과를 토대로 초기투자비, 에너지비, 보수교체비, 유지관리비를 산출하였다.
참고문헌 (10)
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Hong, J. H., al 3, A Study on the Application Ratio by the New and Renewable Energy Systems Fit for Public Medical Facilities, Journal of the Korea Soler Energy Society Vol. 34, No 2, 32-43 (2014)
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