난방도일 기반 대한민국 행정구역별 기후존 구분 기준 정립에 관한 연구 A Study on the Classification Criteria of Climatic Zones in Korean Building Code Based on Heating Degree-Days원문보기
Climatic zone in building code is an administrative district classification reflecting regional climatic characteristics. Use of Degree-Days is a fundamental method that can be used in various building design codes, analysis of building energy performance, and establishment of minimum thermal transm...
Climatic zone in building code is an administrative district classification reflecting regional climatic characteristics. Use of Degree-Days is a fundamental method that can be used in various building design codes, analysis of building energy performance, and establishment of minimum thermal transmittance of building envelopes. Many foreign countries, such as the USA, the EU, Australia, Italy, India, China, etc., have already adapted climatic zone classification with degree-days, precipitation or amount of water vapor based on the characteristics of their own country's climate. In Korea, however, the minimum requirements for regional thermal transmittance are classified separately for the Jungbu area, Nambu area and Jeju Island with no definite criterion. In this study, degree-days of 255 Korean cities were used for climatic zone classification. Outdoor dry-bulb temperature data from the Korea Meteorological Administration for 1981~2010 was used to calculate degree-days. ArcGIS and the calculated degree-days were utilized to analyze and visualize climatic zone classification. As a result, depending on the distribution and distinctive differences in degree-days, four climatic zones were derived : 1) Central area, 2) Mountain area of Gyeonggi and Gangwon provinces, 3) Southern area, and 4) Jeju Island. The climatic zones were suggested per administrative district for easy public understanding and utilization.
Climatic zone in building code is an administrative district classification reflecting regional climatic characteristics. Use of Degree-Days is a fundamental method that can be used in various building design codes, analysis of building energy performance, and establishment of minimum thermal transmittance of building envelopes. Many foreign countries, such as the USA, the EU, Australia, Italy, India, China, etc., have already adapted climatic zone classification with degree-days, precipitation or amount of water vapor based on the characteristics of their own country's climate. In Korea, however, the minimum requirements for regional thermal transmittance are classified separately for the Jungbu area, Nambu area and Jeju Island with no definite criterion. In this study, degree-days of 255 Korean cities were used for climatic zone classification. Outdoor dry-bulb temperature data from the Korea Meteorological Administration for 1981~2010 was used to calculate degree-days. ArcGIS and the calculated degree-days were utilized to analyze and visualize climatic zone classification. As a result, depending on the distribution and distinctive differences in degree-days, four climatic zones were derived : 1) Central area, 2) Mountain area of Gyeonggi and Gangwon provinces, 3) Southern area, and 4) Jeju Island. The climatic zones were suggested per administrative district for easy public understanding and utilization.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
따라서, 본 연구에서는 대부분의 국가에서 기후존 구분의 기준으로 활용하는 도일(degree-days)을 이용하여 국내의 부위별 열관류율 기준을 위한 기후존 구분기준을 평가하고, 법규정에서 활용할 수 있도록 행정구역별 기후존 구분기준을 제시하고자 한다.
제안 방법
기상관측 지점에서의 결측 데이터 발생이 도일의 계산 결과에 영향을 줄 수 있을 것으로 판단되어 결측 데이터가 발생하는 지점과의 거리 및 해발고도를 고려하여 거리상으로 가장 근접하며, 해발고도가 비슷한 조건을 갖는 지역의 측정 데이터를 결측 데이터가 발생한 날의 데이터로 처리하여 결측 데이터를 대체하였다.
기존의 국내 기후존 구분기준의 합리성을 평가하기 위하여 국내 및 국외의 기후존 구분기준을 수집 및 분석하고 도일계산법 관련 선행연구를 고찰한다. 기후존 구분을 위한 도일의 필요성을 확인하고, 기상청에서 입수한 255개 지점의 1981년부터 2010년까지의 30년간 월별/년별/평균 냉난방도일을 일평균 외기온 데이터를 이용하여 계산한다.
기후존 구분을 위한 도일의 필요성을 확인하고, 기상청에서 입수한 255개 지점의 1981년부터 2010년까지의 30년간 월별/년별/평균 냉난방도일을 일평균 외기온 데이터를 이용하여 계산한다. 지리정보분석 시스템인 ArcGIS를 활용하여 계산 결과를 시각화하고 기존의 지역 구분기준과의 비교를 통해 새로운 기후존 구분기준을 제시하고자 한다.
대상 데이터
AWS에서 관측된 일평균 외기온 데이터의 경우 기계의 결함 또는 위치변경 등의 사유로 인한 기상관측이 이뤄지지 않아 결측 데이터가 발생하였다. 1981년부터 2010년까지 255개 기상관측 지점에서 발생한 결측 데이터는 전체 일평균 외 기온 데이터의 갯수를 기준으로 약 1.3%로 분석되었다.
기존의 국내 기후존 구분기준의 합리성을 평가하기 위하여 국내 및 국외의 기후존 구분기준을 수집 및 분석하고 도일계산법 관련 선행연구를 고찰한다. 기후존 구분을 위한 도일의 필요성을 확인하고, 기상청에서 입수한 255개 지점의 1981년부터 2010년까지의 30년간 월별/년별/평균 냉난방도일을 일평균 외기온 데이터를 이용하여 계산한다. 지리정보분석 시스템인 ArcGIS를 활용하여 계산 결과를 시각화하고 기존의 지역 구분기준과의 비교를 통해 새로운 기후존 구분기준을 제시하고자 한다.
데이터처리
한편, 계산결과의 검증을 위해 Lee et al.,(12) Kim et al.,(7) 에너지경제연구원의 에너지총조사보고서(13)에서 제시한 서울의 난방도일을 본 연구에서 계산한 결과와 비교하였다. 그 결과 Kim et al.
성능/효과
(1) 주석 1)에서 언급한 것과 같이 행정구역별 기후존을 구분할 경우 나타난 문제점은 1) 한 행정구역내 다수의 지점이 있을 경우, 2) 해발고도차가 심하거나 3) 해안 및 산지의 기상관측 지점이 혼재되어 있을 경우 해당 행정구역의 대표성을 가지는 도일값 결정방식이 필요하였다. 또한 서울, 인천, 대구, 광주, 울산, 부산 등의 대도시들의 경우 도시열섬화의 영향으로 인하여 도시 주변의 지역과 다른 존으로 나타나기도 하였으나 도시화로 인한 온도상승을 기후존에 반영한 사례가 없어 편의상 주변의 기후존과 동일한 존으로 편입시켰다.
(2) 현재의 기후존 구분은 건축산업 및 건물의 열적성능, 친환경-제로에너지 건축물 파급 정책 등에 미치는 영향이 지대함에도 불구하고 기후존 구분기준이 명확하지 못하였음을 밝혀내었다. 분석결과 경기 및 강원산간지역은 중부지역보다 더 난방도일이 높은 별도의 존으로 분리될 필요성이 있었으며, 현재 남부포 편입되어 있는 중부 및 남부산간 지역에서 기후존의 재조정이 필요함을 보여주었다.
(2) 현재의 기후존 구분은 건축산업 및 건물의 열적성능, 친환경-제로에너지 건축물 파급 정책 등에 미치는 영향이 지대함에도 불구하고 기후존 구분기준이 명확하지 못하였음을 밝혀내었다. 분석결과 경기 및 강원산간지역은 중부지역보다 더 난방도일이 높은 별도의 존으로 분리될 필요성이 있었으며, 현재 남부포 편입되어 있는 중부 및 남부산간 지역에서 기후존의 재조정이 필요함을 보여주었다.
후속연구
(3) 기후존 구분의 합리적 기준을 건물에너지 측면에서 제시하기 위하여 주택 및 상업용 건물에너지 모델을 활용한 기후존별 시뮬레이션을 통해 난방도일의 차이가 건물에너지 측면에서 어떠한 유의미한 차이를 보일지 분석한 후 최종 기후존을 제시할 예정이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
국내의 건축물 외피의 부위별 열관류율 기준은 어떻게 활용되어 왔는가?
국내의 건축물 외피의 부위별 열관류율 기준(녹색건축물조성지원법에 부속된 건축물에너지절약설계기준의 별표 1. 지역별 건축물 부위별 열관류율 기준)은 국가적으로 30년이 넘게 건축물의 에너지성능을 관리하는 가장 중요한 수단으로 활용되어 왔다. 하지만 중부, 남부, 제주도로 구분하는 기준에 대한 객관적인 근거를 제시하고 있지 않아 이 기준의 합리성을 평가하기 힘든 상황이다.
도일법은 어떻게 활용되는가?
도일법은 건물의 에너지 성능평가 뿐만 아니라 기후의 변화를 파악할 수 있는 지표로서 활용되고 있다. 도일법을 활용하여 건물의 에너지 수요예측 및 분석을 한 Tony(2)는 도일법 계산 방법과 이를 활용한 건물의 에너지 예측 및 관리에 관한 연구 등 도일법을 활용한 다양한 분야의 연구 방법론을 제시하였다.
국내의 건축물 외피의 부위별 열관류율 기준이 안고 있는 문제는 무엇인가?
지역별 건축물 부위별 열관류율 기준)은 국가적으로 30년이 넘게 건축물의 에너지성능을 관리하는 가장 중요한 수단으로 활용되어 왔다. 하지만 중부, 남부, 제주도로 구분하는 기준에 대한 객관적인 근거를 제시하고 있지 않아 이 기준의 합리성을 평가하기 힘든 상황이다. 다시 말해, 세 개의 존으로 나눈 근거가 제시되면 이에 따른 지역별로 건축물 부위별 열관류율 기준의 적정성을 평가할 수 있으며, 나아가 평가결과를 확장하여 건축물의 에너지 수요감축량 평가 및 건축물에너지 성능평가의 객관성을 확보할 수 있다.
참고문헌 (17)
Lee, K., 2007, Architectural Environmental Science, third edition, Munundang.
Tony, D., 2006, Degree-days : theory and application, The Chartered Institution of Building Services Engineers(CIBSE).
Christenson, M., Manz, H., and Gyalistras, D., 2006, Climate warming impact on degree-days and building energy demand in Switzerland, Energy Conversion and Management, Vol. 47, pp. 671-686.
Al-hadhrami, L. M., 2013, Comprehensive review of cooling and heating degree days characteristics over Kingdom of Saudi Arabia, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 27, pp. 305-314.
Rosa, M., Bianco, V., Scarpa, F., and Tagliafico, L., 2014, Heating and cooling building energy demand evaluation; a simplified model and a modified degree days approach, Energy, Vol. 128, pp. 217-229.
Altan Dombayci, O., 2009, Degree-days maps of Turkey for various base temperatures, Energy, Vol. 34, pp. 1807-1812.
Kim, S. S., Cho, S. H., Choi, C. Y., Kim, S. H., and Kim, Y. H., 2007, Study on the revision of Heating Degree-days for Korea, Proceedings of the SAREK 2007 Winter Annual Conference, pp. 17-22.
Kim, J. B., Kang, S. M., Sung, H. S., Kim, Y. K., Doe, G. Y., and Lee, J. J., 2001, A Basic Study on Framing climate Zone using the AWS weather data in Pusan-Kyeongnam Area, Bull. Proceeding of Architectural Institute of Korea 2001 Conference, Vol. 21, pp. 661-664.
Seo, D. H. and Song, Y. J., 2013, A Study on Heating and Cooling Degree-days Calculation Methods with NCDC Data, Journal of the Korea Solar Energy Society, Vol. 33, pp. 77-84.
Seo, D. H., 2013, A Study on Heating and Cooling Degree-Days Calculation Methods for South Korean Cities, Proceedings of the Korea Solar Energy Society 2014 Autumn Annual Conference, Vol. 33, pp. 198-201.
Cho, S. H., Kim, S. S., and Choi, C. Y., 2010, Study on the Revision of HDD for 15 Main Cities of Korea, Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol. 22, pp. 436-441.
Lee, H. R. and Jung, J. H., 2011, Calculation of cooling and heating degree days using the method of weighting factor per 10 years, Proceedings of the AIK 2011 Autumn Annual Conference, pp. 421-426.
Korea Energy Economics Institute, 2011, 2011 Energy Consumption Survey.
Halverson, M., Athalye, R., Rosenberg, M., Xie, Y., Wang, W., Hart, R., Zhang, J., Goel, S., Mendon, V., 2014, ANSI/ASHRAE/IES Standard 90.1-2013 Determination of Energy Savings : Quantitative Analysis, PNNL.
ASHRAE(American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning), 2004, Energy Standard for Building Except Low-Rise Residential Buildings.
Trevor, L. and Mark, S., 2005, The Australian climate data bank project.
Huang, J. and Deringer, J., 2007, Status of Energy Efficient Building Codes in Asia.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.