Energy saving has been main concern, thus government supporting policies which are based on Fundamentals of Low-carbon Green Growth Act', 'Green Building Support Act, have been prepared in Korea. The objective of this study is to estimate energy conservation effectiveness and economic advantage assu...
Energy saving has been main concern, thus government supporting policies which are based on Fundamentals of Low-carbon Green Growth Act', 'Green Building Support Act, have been prepared in Korea. The objective of this study is to estimate energy conservation effectiveness and economic advantage assuming that lighting equipments and heat source equipments would be retrofitted. Office building, which has total floor area of $30,000m^2$, was a subject of this study. From the estimations, electric rate will be decreased by 62,886,000 won per year due to lighting equipments retrofit, and gas rate will be decreased 11,141,000 won or 17,332,000 won per year due to heat source equipments retrofit (in case of COP 1.2 or 1.5). Payback period of each case that are calculated by energy saving cost and retrofit cost are estimated 27.9 year, 38.6 year and 29.2 year, thus economic supporting policies is necessary for effective energy saving in buildings. Meanwhile payback period of heat source equipment for new building is estimated 6.1 year and 8.3 year.
Energy saving has been main concern, thus government supporting policies which are based on Fundamentals of Low-carbon Green Growth Act', 'Green Building Support Act, have been prepared in Korea. The objective of this study is to estimate energy conservation effectiveness and economic advantage assuming that lighting equipments and heat source equipments would be retrofitted. Office building, which has total floor area of $30,000m^2$, was a subject of this study. From the estimations, electric rate will be decreased by 62,886,000 won per year due to lighting equipments retrofit, and gas rate will be decreased 11,141,000 won or 17,332,000 won per year due to heat source equipments retrofit (in case of COP 1.2 or 1.5). Payback period of each case that are calculated by energy saving cost and retrofit cost are estimated 27.9 year, 38.6 year and 29.2 year, thus economic supporting policies is necessary for effective energy saving in buildings. Meanwhile payback period of heat source equipment for new building is estimated 6.1 year and 8.3 year.
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문제 정의
본 연구는 기존 건축물을 대상으로 한 에너지효율화 추진 방법 중 하나로, 건축물에서의 에너지 사용기기 중 조명기기와 열원기기를 대상으로 하여, 기존 기기를 새로운 고효율 기기로 교체할 때의 경제성에 대해 검토하는 것이 목적이며, 연구는 건축물 중 높은 비율을 차지하고 있는 사무소건물을 대상으로 진행하였다.
사무소건물의 열원기기는 열원방식 및 공조방식에 따라 여러 조합이 있을 수 있으나, 본 연구에서는 일반적으로 적용되고 있는 흡수식냉온수기를 대상으로 하여 고효율의 기기로 교체할 때의 에너지절약 효과를 파악하기로 한다.
가설 설정
따라서 본 연구에서는 일반사무소 건물 중 비교적 대형이라 할 수 있는 연면적 30,000 m2를 건축적 조건으로 하였다. 기기에 관한 조건으로는, 일반적으로 보급되어 있는, 상대적으로 효율이 낮은 것을 교체 전 기기로, 가격이 비싸나 효율이 높은 것을 교체 후 기기로 가정하였다.
대상건물은 서울에 입지하는 것으로 가정하였다. 기존 사무소건축물의 열원기기 용량을 나타낸 문헌에, 일반사무소 건축물에 대해서는 3,000~35,000 m2를 대상으로 용량을 나타내고 있다[1].
수요율(수용률이라고도 함)이란 설비기기의 전 용량(본 연구에서는 전체 조명용량)에 대해 실제 사용되고 있는 부하의 최대전력비율을 나타내는 것으로, 부하설비용량이 10 kW 미만의 건물은 100%로, 그 이상인 건물은 70%를 적용하는 것이 일반적이다[2]. 또 에너지절약 효과 산정을 위한 계산의 편의를 위해 조명기기의 점등시간은 하루 9시간(8:00~12:00, 13:00~18:00)으로, 매달 사무소 사용일은 22일씩 동일하다고 가정하였다.
의 규모로 가정했는데, 이 규모의 사무소건물에 관한 대략적 열원기기 용량은 3,000 kW(약 860RT)로 가정할 수 있으므로[1], 본 연구에서는 이 용량을 기준으로 검토하기로 한다. 또 기기 대수는 부분부하 운전을 고려하여 설계사무소에서 일반적으로 적용하고 있는 방법에 따라 2대로 가정하였다.
부하밀도와 수요율 그리고 본 연구 대상 건물의 연면적을 곱한 것을 조명기기 교체 전의 소비전력으로 가정하였으며, 교체 후 소비전력은 서울시 자료를 참고하여 일반 조명기기의 69%를 적용하였다[3].
전기요금은 계약전력에 따라 기기 교체 이전과 이후의 기본요금이 다를 수 있으나, 계약전력은 조명외에도 공조방식 등 다른 요소에 따라서도 크게 변동될 수 있기 때문에, 현실적으로 계산의 일관성을 위해 기본요금은 동일한 것으로 가정하였다. 따라서 교체 이전과 이후의 전기요금은 전력사용량에 관한 요금만으로 산정하였으며, kWh당 요금은 한국전력공사의 전기요금 기준[4]에 의거하였다.
조명기기는 현재 널리 사용되고 있는 형광등과 같은 일반 조명기기를 효율이 높은 LED 조명기기로 전환하는 것으로 가정하였다. 현재 조명기기는 산업통상자원부에서 고시한 ‘공공기관 에너지이용 합리화 추진에 관한 규정’에 따라 공공건물을 중심으로 기존의 형광등에서 고효율 LED 조명기기로 전환하고 있는 추세로, 신축건물은 2017년까지, 기존 건물은 2020년까지 100% 보급하도록 되어 있다.
흡수식냉온수기의 효율은 종류에 따라 차이가 있으나, 기존에 널리 보급되어 사용되고 있는 기기(통칭 보급형 또는 표준형이라고 함)의 COP 1.0을 교체 전의 기기 성능으로, 그리고 현재 고효율 제품으로 일반적으로 적용되고 있는 기기의 COP 1.2 및 현재 최고 수준의 효율이라고 할 수 있는 COP 1.35를 교체 후의 기기 성능으로 가정하였다.
제안 방법
기기 교체로 인한 에너지절약 효과를 파악하기 위해 연간의 에너지사용량을 산정할 필요가 있으나, 연간의 부하에 관련된 국내 자료는 매우 부족하며, 국외의 일부 자료 또한 일관성이 결여되어 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 일본의 건축설비 관련 학회인 공기조화위생공학회에서 제안한 전부하 상당시간을 연간의 에너지사용량과 운전비 산정에 적용하였다[5].
본 연구는 앞에서 언급한 ‘녹색건축물 조성지원법’ 등 법적 제도적 지원은 고려하지 않고, 건축물물에서의 에너지절약 효과만을 대상으로 경제성 검토가 이루어졌으며, 본 연구의 취지에 따라 연구의 대상물은 ‘건축물의 에너지절약 설계기준’의 의무사항만 적용하여 건축된 건축물로 하였다.
흡수식냉온수기 또한 주요 제조업체별로 가격 차이가 있기 때문에, LED 조명기기의 경우와 같이 평균적인 가격을 적용하여 경제성 검토가 이루어졌다. Table 5에 나타낸 바와 같이 1,500 kW급 2대를 고려했으며, 1,500 kW급의 대당 가격은 COP 1.
대상 데이터
본 연구에서는 사용량이 미미할 것으로 예상되는 기타를 제외하고, 또 상기 전부하상당시간에 대해 설명한 것과 같은 이유로 동절기를 제외한 하절기 요금을 연간 가스요금 산정에 이용했다. 아울러 본 연구의 대상건물은 서울에 입지하는 것으로 가정하였으므로 서울 지역 도시가스 업체인 서울도시가스 2016.4.1. 현재의 가스요금을 산정 기준[6]으로 하였다.
성능/효과
(1) 현재의 전기요금과 가스요금 기준으로, 연면적 30,000 m2 규모의 사무소건물에 대한 고효율 기기로의 전환에 의한 연간 에너지비용 절감액은 조명기기가 55,697,000원, 열원기기가 11,141,000원(COP 1.2인 경우) 및 17,332,000원(COP 1.35인 경우)으로 산정되었다.
(2) 교체비용과 에너지비용 절감액에 의거한 투자비 회수기간은 조명기기가 33.4년, 열원기기가 38.6년(COP 1.2인 경우) 및 29.2년(COP 1.35인 경우)으로 산정되어, 사용자 입장에서 조명기기 및 열원기기 교체에 따른 경제적 이점은 없는 것으로 나타났다.
(3) 열원기기의 경우, 신축건물에서 처음 설치할 때 및 기기의 교체시기가 당도하여 새로운 기기를 도입할 때 고효율기기를 선택할 경우의 투자비 회수기간은 6.1년 및 8.3년으로 대폭 줄어들어 정책적 수단 및 홍보에 따라서는 도입의 가능성이 크다고할 수 있다. 다만, 조명기기의 경우 LED 조명기기와 일반 형광등의 가격 차이가 매우 커서 상당한 정책적 고려가 없다면 민간건물에의 도입은 용이하지 않을 것으로 판단되며, 따라서 국가의 적극적인 정책적 지원이 필요하다.
후속연구
(4) 최근 원유가 등 국제 에너지가격이 저렴해져 고효율 기기로의 교체에 대한 경제성이 낮은 편이나, 미래의 실정을 고려한다면 고효율 기기로의 교체에 의한 에너지절감에 대해 보다 적극적인 관심이 필요하다고 여겨진다.
3년으로 대폭 줄어들어 정책적 수단 및 홍보에 따라서는 도입의 가능성이 크다고할 수 있다. 다만, 조명기기의 경우 LED 조명기기와 일반 형광등의 가격 차이가 매우 커서 상당한 정책적 고려가 없다면 민간건물에의 도입은 용이하지 않을 것으로 판단되며, 따라서 국가의 적극적인 정책적 지원이 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
우리나라는 규모의 성장과 함께 어떤 소비증가가 이루어졌는가?
경제규모가 세계 10위권에 다다를 정도로 경제적으로 성장한 우리나라는 규모의 성장과 함께 지속적인 에너지소비 증가가 이루어졌으며, 그 속도는 세계에서도 손꼽을 정도로 급격하게 이루어져, 우리의 에너지소비 규모는 경제 규모를 상회한다고 일컬어지고 있다. 현재 세계 경제가 침체되어 있고 셰일가스와 같은 대체에너지의 개발과 함께 에너지공급의 주도권 싸움 등으로 인해 일시적으로 에너지의 공급이 수요를 초과하고 있으나, 불과 수년 전까지 일반화되었던 ‘에너지안보’라는 말은 향후의 에너지현실 측면에서 여전히 유효하다고 할 수 있다.
에너지안보로 인해 저탄소 녹색성장을 정부는 어떻게 추진했는가?
정부에서는 이러한 정책의 추진을 위한 법적 수단으로 ‘저탄소 녹색성장 기본법’을 제정했고, 특히 건축물에 대해서는 ‘녹색건축물 조성지원법’의 제정을 통해 에너지절약 정책을 보다 실질적이면서도 구체적으로 추진하고 있다. 더욱이 ‘제로에너지건축물’이라는 용어를 법에서 정의하는 등 건축물에서의 에너지절약에 대해 지속적이면서도 점진적 강화를 도모하고 있다.
녹색건축물 조성에 관해 다섯 가지의 기본원칙은 무엇인가?
더욱이 ‘제로에너지건축물’이라는 용어를 법에서 정의하는 등 건축물에서의 에너지절약에 대해 지속적이면서도 점진적 강화를 도모하고 있다. ‘녹색건축물 조성지원법’에서는 녹색건축물 조성에 관해 다섯 가지의 기본원칙을 규정하고 있는데, 온실가스의 배출량을 감축하고, 환경 친화적이고 지속 가능, 신재생에너지의 활용 등과 같이 비교적 신축 건축물에 적용 가능한 원칙과 함께, 기존 건축물을 대상으로 한 에너지효율화의 추진이 있다.
참고문헌 (7)
The Society of Air-Conditioning and Refrigerating Engineers of Korea, 2001, Handbook of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol. 1, pp. 2.4-4-2.4-7
Yoon, J. G., 2001, A Study on the Load Density and Estimation of Transformer Capacity in Large Building, Master's thesis, Hanyang University, p. 19, 41
LED lighting supply policy of public institution, Seoul City, 2015.
Electric rates table at home page of Korean Electric Power Corporation Cyber Branch, 2016.
Japan District Heating & Cooling Association, 2002, Handbook of District Heating and Cooling, pp. 47.
Gas rates table at home page of Seoul City Gas, 2016.
General prices information, 2016. 3, Korea Price Information.
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