[논문]ECO2 프로그램을 이용한 공동주택의 단위세대 평면 형태에 따른 에너지 효율 평가

김창성

doi:10.12813/kieae.2015.15.5.089

ECO2 프로그램을 이용한 공동주택의 단위세대 평면 형태에 따른 에너지 효율 평가
The Influence of Unit Plan Shapes to the Energy Efficiency of Collective Housing Simulated by ECO2 Software 원문보기

KIEAE journal = 한국생태환경건축학회논문집, v.15 no.5, 2015년, pp.89 - 94

김창성 (Dept. of Architectural Engineering, HyupSung Univ.)

Abstract ▼ AI-Helper

Purpose: Various policies to reduce the energy consumption have been carried out to save Earth environment against global warming and environmental pollution in many countries. Energy consumption of buildings in Korea has reached 24% of total energy consumption, and energy consumption of apartment has been continuously increasing. Therefore, Korea government has executed building energy efficiency rating certification system to control energy consumption of buildings. Method: This study was conducted to evaluate the energy performance of apartment unit plans according to the increasement of front width of unit plans, and tried to present the basic data to design more energy conscious unit plans for apartments. For the study, three shapes of unit plans -the 2Bay, 3Bay and 4bay unit- were selected for imput models. They were simulated using ECO2 software to assess building energy efficiency rating certification in Korea. Result: According to the results, in cases that balcony windows were not installed, the primary energy consumption of the 3Bay and 4Bay units were less than 2Bay unit, respectively, 0.1% and 2,5%. The primary energy consumption of the 3Bay and 4Bay units, in cases that balcony windows were installed, was less than 2Bay unit, respectively, 1.7% and 3.2%.

주제어

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문제 정의

단위세대 전면 폭의 증가는 일조, 채광, 조망, 환기 등의 거주환경을 향상시키는 긍정적인 측면과 함께 외벽 및 창호 면적의 증가로 인한 열손실과 열취득으로 난방 및 냉방 부하를 증가시키는 부정적인 요인을 동시에 갖는다. 따라서 본 연구에서는 ECO2 프로그램을 이용하여 아파트 단위세대의 전면 폭 증가에 따른 에너지 성능을 평가하여 보다 에너지 절약적이고 친환경적인 아파트 단위세대 개발을 위한 기초 자료를 제시하고자 한다.

가설 설정

9) 에너지 요구량은 건축 조건만을 고려하며 설비 등의 기계 효율은 계산되지 않는다. 따라서 실 용도를 고려한 냉·난방 설정온도, 사용시간, 내부 발열량, 외피 열관류율, 방위 등을 고려해서 각 요소들의 건축적 대안을 통해 요구량을 줄일 수 있다.

제안 방법

ECO2 프로그램은 ISO13790⁷⁾과 DIN V185998)를 기준으로 건물에 대한 에너지 평가기법을 마련하고, 월별 평균 기상 데이터를 바탕으로 난방, 냉방, 조명, 급탕, 환기시스템의 5가지 항목에 대하여 단위면적당 건물의 에너지 요구량, 에너지 소요량 및 1차 에너지 소요량을 계산한다. 초기의 ECO2 프로그램은 엑셀기반으로 개발되었으나 사용자 편의를 위해 윈도우 기반으로 구현되어 사용되고 있다.
넷째, 이상의 프로세스를 통해 계산된 입력모델의 1차 에너지소요량 비교분석을 통해 각 입력모델의 에너지 성능을 평가하였다.
둘째, ECO2 프로그램에 의한 평가모델로서 2Bay, 3Bay, 4Bay 평면형식의 단위세대를 입력모델로 선정하고 입력모델의 물리적 변수를 정리하였다.
본 논문에서는 에너지 절약 적이고 친환경적인 아파트 건설을 위하여 국내 건축물에너지효율등급인증 평가에 이용되고 있는 ECO2 프로그램을 사용하여 단위세대 전면 폭 증가에 따른 에너지 성능을 평가하였다. 본 논문의 결과를 요약하면 다음과 같다.
셋째, 각 입력모델에 대하여 발코니 창이 설치되기 전과 발코니 창이 설치된 후의 경우에 대해 에너지 요구량, 에너지 소요량 및 1차 에너지 소요량을 계산하였다.
첫째, 국내 공동주택 에너지효율등급 인증 현황을 파악하고 에너지성능 평가를 위해 이용되는 ECO2 프로그램의 특성을 분석하였다.

대상 데이터

공동주택 단위세대의 전면 폭 변화에 따른 에너지 효율을 평가하기 위해 전용면적 85㎡ 이하 단위세대 평면의 2Bay, 3Bay, 4Bay 형태의 기본형 평면을 평가모델로 선정하였으며, 각 평가모델의 전면 폭은 2Bay 평면 9.3 m, 3Bay 평면 12.4m, 4Bay 평면 13.4m 로 설계되었다. 이러한 입력모델의 에너지 성능을 평가하기 위해 적용된 물리적 개요를 [표 3] 에 나타내었다.
기상데이터는 ECO2서버로부터 표준프로파일을 가져오는 방식으로 국내 13개 지역¹²⁾의 외기온도와 수평면/수직면 전일사량을 선택할 수 있다. ECO2의 기상데이터는 TMY - 기상데이터를 근거로 산출한 월별 평균값으로 되어 있어 냉난방 피크 부하를 산출할 수 없다.
본 논문에서는 ECO2 프로그램의 입력모델로서 국내에서 가장 보편적 규모로 공급되는 전용면적 85m² 이하의 평면을 선정하였으며, 다음과 같은 프로세스에 의해 진행되었다.

성능/효과

1) 평가 단위세대의 창호 및 벽체의 외피 열손실 면적을 계산해 보면, 창 면적은 3Bay 평면이 27.36㎡로 가장 많았으며, 2Bay 평면과 4Bay 평면은 각각 22.86㎡, 23.80㎡로 계산되었다. 외부 벽 면적은 2Bay 평면 46.
2) 발코니 창이 설치되지 않았을 경우의 1차 에너지 소요량은 3Bay 평면이 2Bay 평면보다 0.1% 적은 것으로 상호간 큰 차이가 없었고, 4Bay 평면은 2Bay 평면에 대하여 2.5% 감소하는 것으로 계산되었다. 발코니 창이 설치된 경우, 3Bay 평면은 2Bay 평면에 대하여 1.
3) 난방 및 냉방의 1차 에너지 소요량은 단위세대 전면 폭 증가에 따라 많은 변화가 있었다. 발코니 창이 없는 경우의 난방 및 냉방의 1차 에너지 소요량 합은 2Bay 평면에 비해 3Bay 0.
4) 발코니 창을 설치한 경우의 1차 에너지 소요량은 발코니 창을 설치하지 않은 경우보다 2Bay 평면은 4.4%, 3Bay 평면 5.9%, 4Bay 평면 5.8% 감소하였다. 또한, 발코니를 설치하지 않은 경우의 에너지 효율등급은 2Bay, 3Bay, 4Bay 평면 모두 2등급으로 평가되었고, 발코니 창을 설치한 경우의 에너지효율등급은 2Bay, 3Bay 평면은 2등급, 4Bay 평면은 1등급을 취득하는 것으로 나타났다.
5) 이상에서와 같이, 공동주택 단위세대의 전면 폭 중가에 따른 에너지 성능은 발코니 창의 설치 여부에 따라 최소 1,7%∼최대 9.6% 증가하였다. 따라서 추가적인 에너지 성능 개선을 위해서는 외부 벽체 및 창호의 열 성능 강화를 통한 패시브 디자인이 보다 적극적으로 도입되어야 할 것으로 판단된다.
결과에 의하면, 단위면적당 에너지 요구량은 2Bay 평면 108.3 kWh/m², 3Bay 110.9 kWh/m², 4Bay 110.3 kWh/m²의 값을 나타내 3Bay 평면의 에너지 요구량은 2Bay 평면에 대하여 2.4%, 4Bay 평면은 1.8 % 증가하는 것으로 계산되었다.
8% 감소하였다. 또한, 발코니를 설치하지 않은 경우의 에너지 효율등급은 2Bay, 3Bay, 4Bay 평면 모두 2등급으로 평가되었고, 발코니 창을 설치한 경우의 에너지효율등급은 2Bay, 3Bay 평면은 2등급, 4Bay 평면은 1등급을 취득하는 것으로 나타났다.
5% 감소하는 것으로 계산되었다. 발코니 창이 설치된 경우, 3Bay 평면은 2Bay 평면에 대하여 1.7%, 4Bay 평면은 3.9% 1차 에너지 소요량이 감소하는 것으로 계산되었다.
3) 난방 및 냉방의 1차 에너지 소요량은 단위세대 전면 폭 증가에 따라 많은 변화가 있었다. 발코니 창이 없는 경우의 난방 및 냉방의 1차 에너지 소요량 합은 2Bay 평면에 비해 3Bay 0.2%, 4Bay 6.6% 감소하였고, 발코니 창이 있는 경우는 2Bay 평면에 비해 3Bay 평면 3.1%, 4Bay 평면 9.6% 감소하는 것으로 나타났다.
이상의 결과를 종합해보면, 전용면적이 동일한 상태에서 단위 세대 전면 폭이 증가함에 따라 전체적인 에너지 성능은 개선됨을 나타내었다. 또한, 발코니 창을 설치한 경우의 1차 에너지 소요량은 발코니 창을 설치하지 않은 경우보다 2Bay 평면은 4.
9% 증가하여 전면 폭이 넓은 평면의 에너지 성능이 불리함을 나타내었다. 전체적으로, 난방 및 냉방의 1차 에너지 소요량 합은 2Bay 평면에 비해 3Bay 0.2%, 4Bay 6.6% 감소하여 전면 폭이 넓은 평면의 에너지 성능이 유리함을 알 수 있었다.

후속연구

따라서 추가적인 에너지 성능 개선을 위해서는 외부 벽체 및 창호의 열 성능 강화를 통한 패시브 디자인이 보다 적극적으로 도입되어야 할 것으로 판단된다. 따라서 이에 대한 연구는 발코니 확장에 따른 에너지 성능 평가와 함께 후속 연구로 진행하고자 한다.
6% 증가하였다. 따라서 추가적인 에너지 성능 개선을 위해서는 외부 벽체 및 창호의 열 성능 강화를 통한 패시브 디자인이 보다 적극적으로 도입되어야 할 것으로 판단된다. 따라서 이에 대한 연구는 발코니 확장에 따른 에너지 성능 평가와 함께 후속 연구로 진행하고자 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	1차 에너지 소요량이란?	1차 에너지 소요량은 에너지 소요량에 연로를 채취, 가공, 운송, 변환, 공급과정 등의 손실을 포함한 에너지 량으로서 에너지 소요량에 환산계수를 곱하여 계산된다.11)국내 에너지효율등급 산정을 위한 1차 에너지 소요량은 연료 1.
	우리나라 건물부문의 에너지 소비량의 비율은 어떠한가?	전 세계적으로 건물부문의 에너지 소비량은 전체 에너지 소비량의 40%를 넘어서고 있으며, 국내의 경우 건물부분은 총에너지 소비의 24%를 넘어서고 있다. 이 중에서 가정 부분이 54%, 상업 부분 36%, 공공 및 기타 부분이 10%를 차자하고 있다. 또한, 가정 부분은 아파트 53%, 단독주택 32%의 에너지 소비를 나타내고 있어 공동주택의 에너지 소비 절약에 대한 대책이 중요하다할 수 있다.
	ECO2 프로그램에서 에너지소요량은 어떻게 계산하는가?	에너지소요량은 건물이 필요로 하는 에너지 량을 공급하기 위해 각종 설비의 효율을 고려하여 에너지 요구량에 설비 효율을 합산하여 계산된다.10) 즉, 건물에 필요한 에너지를 공급할 때의 배관손실, 보일러 효율 등을 고려하여 에너지 소요량을 계산한다.

참고문헌 (9)

김창성, 국내 공동주택 부문의 친환경건축 인증평가 항목 및 사례분석, 한국생태환경건축학회논문집, 2013. 04 // (C. S. Kim, The Analysis on the Evaluation Items of Korea Green Building Certification Criteria by the Case Studies of Collective Housing, Journal of KIEAE, 2013. 04)
김창성, 서경욱, 아파트 단위세대 평면 형태에 따른 건물에너지효율 평가, 한국생태환경건축학회논문집, 2013. 08 // (C. S. Kim, K. W. Seo, A Study on the Evaluation of the Building Energy Efficiency in Accordance with the Shapes of the Apartment Unit Plans, KIEAE Journal, 2013. 08)
전지운, ECO2를 활용한 업무용 공공건축물의 에너지절약 설계에 관한 연구, 중앙대학교 석사, 2013.8 // (J.W. Jeon, A Study on the Energy Saving Design for Public Office Buidlings Using ECO2 Program, Joongang Univ. Master Thesis, 2013. 08)
박상원, 건축물 에너지효율등급 인증제도 개정에 따른 공동주택 에너지효율등급 변화에 따른 연구, 한양대학교 석사, 2015. 02 // (A Study on Changes of the Energy Efficiency Rating according to the Revised Building Energy Efficiency Rating Certification System, Hanyang Univ. Master Thesis, 2015. 02)
안기언, 김영진, 박철수, 동적 건물 에너지 성능 분석의 쟁점들, 대한 건축학회논문집, 2012. 12 // (K. U. Ahn, Y. J. Kim, C. S. Park, Issues on Dynamic Building Energy Permance Assessment in Design Process, Journal of AIK, 2012. 12)
이아람, 김정국, 김종훈, 정학근, 장철용, 송규동, 건축물에너지효율등급 평가프로그램에 의한 공동주택 난방에너지 소요량과 실제 사용량비교, KIEAL Journal, 2015. 04 // (A. R. Lee, J. G. Kim, J. H. Kim, H. G. Jeong, C. Y. Jang, K. D. Song, Comparing the Actual Heating energy with calculated energy by the amended standard building energy rating system for apartment buildings. KIEAE Journal, 2015. 04)
건축물에너지효율인증등급규정, 2013. 09 // (Korean Regulations for Building Energy Efficiency Rating Certification, 2013. 08)
한국에너지공단, 에너지절약계획서 작성 가이드 기준, 2011 // (Korea Energy Agency, Guideline for preparation of Building Energy Saving plan, 2011), http://www.kemco.or.kr/building/v2/
에너지효율등급 평가프로그램 ECO2 와 독일의 프로그램 개발 사례 분석, http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_tablez3_01&wr_id812

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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