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문제 정의
- 본 연구는 대표적인 에너지 다소비형 건물인 병원 건축물에 건축적, 설비적인 에너지 효율을 위한 영향요소의 중요도와 적용 우선순위를 선정하는 것에 중점을 두었다. 먼저 에너지 효율 영향요소를 도출하기 위하여 건축물의 에너지 효율요소에 대한 선행 연구를 바탕으로 한 심층적 분석을 통하여 병원건물에 적용 가능한 영향요소를 조사하였다.
- 이에 본 연구는 병원 건축물에 영향을 미치는 에너지 효율 영향요소를 도출하고 전문가 설문조사를 통하여 도출된 영향요소의 중요도 및 적용 우선순위를 산출하여 향후 병원 건축물의 에너지절감 설계의 기초자료로서 활용하고자 한다.
가설 설정
- 넷째, 기대성(expectation)의 공리이다. 계층구조는 의사결정자의 합리적 기대에 부합하는 완전한 구조를 가지고 있는 것으로 가정한다. 즉, 계층구조는 의사결정에서 고려되는 모든 사항을 완전하게 포함하고 있어야 하는 것이다.
제안 방법
- 2.1절에서 도출된 병원 건축물 에너지 효율을 위한 영향요소는 AHP 방법을 통한 전문가 설문조사를 위해서 표 2와 같이 14개의 평가요소로 나누어서 정리하였다. 대분류는 표 1에서 나타난 주요 영향요소인 단열, 창호, 자연채광, 태양열에너지, 외피 등을 구분하기 위해서 건축, 기계, 빛환경, 신재생부문으로 크게 나누었으며, 중분류는 건축부문에서 대지, 외피, 단열, 창호, 일사 및 환기, 기계부문에서 열원, 시스템, 제어, 빛환경 부문에서 자연채광과 인공조명, 신재생부문에서 지열, 태양광 및 태양열로 세분화였다.
- 본 연구는 대표적인 에너지 다소비형 건물인 병원 건축물에 건축적, 설비적인 에너지 효율을 위한 영향요소의 중요도와 적용 우선순위를 선정하는 것에 중점을 두었다. 먼저 에너지 효율 영향요소를 도출하기 위하여 건축물의 에너지 효율요소에 대한 선행 연구를 바탕으로 한 심층적 분석을 통하여 병원건물에 적용 가능한 영향요소를 조사하였다. 조사된 영향요소들을 AHP 방법을 이용한 전문가의 설문조사를 통하여 각 요소의 중요도 및 적용 우선순위를 결정하였다.
- 본 설문지는 병원 건축물의 에너지 효율을 위한 영향요소 항목을 중심으로 질문하였으며 사용된 요소 항목은 국내의 기존 문헌을 조사, 분석하여 도출하였으며 브레인스토밍과정과 빈도분석을 통하여 병원 건축물에 적용 가능한 영향요소를 최종적으로 선정하였다.
- 본 연구는 병원 건축물의 에너지 효율을 위한 영향요소를 AHP방법에 의한 전문가 설문조사를 통해서 각 요소에 대한 중요도 및 적용 우선순위를 조사하였다. 이를 위해서 기존의 국내 문헌조사를 통해서 주요 에너지 효율 영향요소를 도출하여 이를 바탕으로 병원건축 설계 및 건설사업관리 전문가를 대상으로 한 설문조사를 실시하였다.
- 본 연구에서는 국내의 문헌조사와 병원 건축물의 특성 및 에너지 사용량 분석을 통하여 영향요소를 목록화하고 각 요소를 통합하는 방법으로 주요 에너지 효율 영향요소를 도출하였다. 우선 참고문헌을 조사, 분석하여 기술되었던 요소들을 나열한 후 빈도 수를 분석하여 1차적인 영향요소를 확인하였다.
- 본 연구는 병원 건축물의 에너지 효율을 위한 영향요소를 AHP방법에 의한 전문가 설문조사를 통해서 각 요소에 대한 중요도 및 적용 우선순위를 조사하였다. 이를 위해서 기존의 국내 문헌조사를 통해서 주요 에너지 효율 영향요소를 도출하여 이를 바탕으로 병원건축 설계 및 건설사업관리 전문가를 대상으로 한 설문조사를 실시하였다.
- 먼저 에너지 효율 영향요소를 도출하기 위하여 건축물의 에너지 효율요소에 대한 선행 연구를 바탕으로 한 심층적 분석을 통하여 병원건물에 적용 가능한 영향요소를 조사하였다. 조사된 영향요소들을 AHP 방법을 이용한 전문가의 설문조사를 통하여 각 요소의 중요도 및 적용 우선순위를 결정하였다. 전문가 설문조사는 병원건축에 대한 설계 및 건설관리업무를 수행한 경험이 있는 국내 S-종합건축 설계사무소 Bio & Healthcare 팀 및 S-CM건축사무소 실무진 및 임원들을 대상으로 2016년 9월 8일부터 2016년 9월 15일 총 1주간에 걸쳐 진행되었다.
대상 데이터
- 설문 대상자는 병원건축물의 설계, 시공 및 건설사업관리 업무를 수행한 경험이 있는 S-종합건축설계사무소 Bio & HealthCare 팀과 S-CM건축사무소 실무진 및 임원을 대상으로 하였으며 각 문항별 중요도 비율을 결정하기 위해서 쌍대비교를 통한 9점 척도의 설문지를 작성하였다.
- 조사된 영향요소들을 AHP 방법을 이용한 전문가의 설문조사를 통하여 각 요소의 중요도 및 적용 우선순위를 결정하였다. 전문가 설문조사는 병원건축에 대한 설계 및 건설관리업무를 수행한 경험이 있는 국내 S-종합건축 설계사무소 Bio & Healthcare 팀 및 S-CM건축사무소 실무진 및 임원들을 대상으로 2016년 9월 8일부터 2016년 9월 15일 총 1주간에 걸쳐 진행되었다. 설문조사방법으로는 이메일 및 우편을 통해 설문지를 송부한 후 회수하였으며 설문과 관련된 주요한 사항 및 AHP 평가방법시 유의사항 등을 자세하게 설명하였다.
데이터처리
- 본 연구에서는 국내의 문헌조사와 병원 건축물의 특성 및 에너지 사용량 분석을 통하여 영향요소를 목록화하고 각 요소를 통합하는 방법으로 주요 에너지 효율 영향요소를 도출하였다. 우선 참고문헌을 조사, 분석하여 기술되었던 요소들을 나열한 후 빈도 수를 분석하여 1차적인 영향요소를 확인하였다.(표 1 참조).
이론/모형
- 본 연구에서 가중치 분석방법은 AHP 방법의 공리 중의 하나인 행렬의 역수비교성을 유지하기 위하여 설문 응답자가 작성한 개별 비교행렬의 각 원소에 대하여 전체 응답자의 평가값을 기하 평균하여 통합하고 이를 원소로 하는 하나의 개별 비교행렬을 구 성하는 방식인 기하평균법을 사용하였다. 이를 바탕으로 작성된 각 비교행렬에 대한 일관성을 검증하였다.
성능/효과
- (1) 건축, 기계, 빛환경 및 신재생부문으로 구분된 대분류에서는 건축부문의 중요도가 55.4%로 가장 중요한 영향요소로 나타났다.
- (2) 건축부문의 중분류 영향요소(대지, 외피, 단열, 창호, 일사, 환기) 중에서는 단열과 창호부문의 중요도가 각각 18.7%, 18.5%로 다른 영향요소보다 중요한 것으로 나타났다.
- (3) 기계부문의 중분류 영향요소(열원, 시스템, 제어) 중에서는 열원부문의 중요도가 36.6%로 가장 중요한 영향요소로 나타났다.
- (4) 빛환경부문의 중분류 영향요소(자연채광, 인공조명)중에서는 자연채광부문의 중요도가 77.6%로 인공조명부문의 중요도보다 약 3배 가량 더 중요한 요소로 나타났다.
- (5) 신재생부문의 중분류 영향요소(지열, 태양광, 태양열) 중에서는 태양광부문의 중요도가 49.6%로 다른 영향요소보다 중요한 영향요소로 나타났다.
- (6) 대분류에서의 중요도와 중분류에서의 중요도를 곱한 종합 중요도에서는 건축부문의 창호, 단열, 환기, 빛환경부문의 자연채광의 종합 중요도가 각각 10.4%, 10.2%, 10.1%, 9.5%로 다른 영향요소보다 병원 건축물의 에너지 효율에 큰 영향을 미치는 요소로 나타났다.
- 중분류 영향요소의 각 항목의 중요도(Y)는 표 11과 같다. 건축부문에 대한 중분류에서 각 요소의 세부적인 중요도를 살펴보면 대지 16.2%, 외피 14.9%, 단열 18.5%, 창호 18.7%, 일사 13.5%, 환기 18.2%로 나타나서 벽체 및 지붕의 열획득/손실 효율을 의미하는 단열이 가장 중요한 건축부문에서의 영향요소로 나타났다. 기계부문의 경우 열원 35.
- AHP 방법에 의한 대분류 항목의 중요도(X)와 중분류 항목 간의 중요도(Y)의 값을 곱하여 각 영향요소의 상대적인 종합 중요도(Z)를 계산한 그 결과는 표 12와 같다. 건축부문의 창호 10.4%, 단열 10.2%, 환기 10.1%, 빛환경부문의 자연채광이 9.5% 순으로 나타나서 상기 네 가지 영향요소가 전체의 약 40% 의 중요도를 차지하여 병원 건축물의 에너지 효율을 위한 중요한 영향요소로 나타났다. 반면에 빛환경부문의 인공조명(2.
- 2%로 나타나서 벽체 및 지붕의 열획득/손실 효율을 의미하는 단열이 가장 중요한 건축부문에서의 영향요소로 나타났다. 기계부문의 경우 열원 35.6%, 시스템 33.6%, 제어 30.8%로 나타나서 연료, 장비종류, 장비효율 개선을 의미하는 열원이 가장 중요한 영향요소로 나타났으며 빛환경부문에서는 중요도가 77.6%인 자연채광이 22.4%인 인공조명보다 약 3배나 더 중요한 영향요소로 나타났다. 마지막으로 신재생부문의 경우 지열 21.
- 4%인 인공조명보다 약 3배나 더 중요한 영향요소로 나타났다. 마지막으로 신재생부문의 경우 지열 21.5%, 태양광 49.6%, 태양열 28.9%로 나타나서 태양에너지를 이용한 전력생산시스템을 포함하는 태양광이 가장 중요한 영향요소로 나타났다.
- 5% 순으로 나타나서 상기 네 가지 영향요소가 전체의 약 40% 의 중요도를 차지하여 병원 건축물의 에너지 효율을 위한 중요한 영향요소로 나타났다. 반면에 빛환경부문의 인공조명(2.7%), 신재생 부문의 지열(3.3%), 태양열(4.3%), 기계부문의 제어 (5.3%)는 다른 영향요소보다 병원 건축물의 에너지 효율을 위한 중요도에서 상대적으로 낮게 평가되는 것으로 나타났다.
- 본 설문에 통해 병원 건축물에서의 에너지 효율을 위한 대분류 영향요소인 건축, 기계, 빛환경, 신재생의 4개 항목에 대한 중요도(X)는 표 10과 같이 각각 0.554, 0.171, 0.122, 0.154로 나타났다. 이는 전체 항목의 중요도 합이 1이기 때문에 건축, 기계, 빛환경 및 신재생부문의 중요도가 각각 55.
- 셋째, 독립성(independence)의 공리이다. 상대적인 중요도를 평가하는 동일 수준의 요인은 특성이나 내용 측면에서 서로 관련성이 없어야 한다.
후속연구
- 그러나 병원 건축물의 경우 24시간 운영되어야 하는 점과 환자의 치유환경을 우선시해야 하는 특수성이 있기 때문에 이에 맞게 단열수준과 자연채광, 차양 등 기타 요소들을 고려하여 최적으로 사용되어야 할 것으로 판단된다.
- 본 연구에서 AHP방법을 이용한 전문가 설문조사의 결과로서 도출된 병원 건축물의 에너지 효율에 영향을 미치는 요소의 중요도와 적용 우선순위는 향후 병원 건축물의 에너지 절감 및 효율 설계의 기초자료로서 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 그러나 향후 추가적인 연구주제로서 본 연구에서 선정된 주요 영향요소를 가지고 실제 병원 건물에 적용하는 에너지 시뮬레이션을 통하여 실질적인 에너지 절감량을 산출하여 영향요소별 적정성을 검증하는 연구가 필요할 것으로 사료된다. 또한 에너지 시뮬레이션에서 개별 영향요소를 순차적으로 통합하였을 경우 최대한 절감할 수 있는 단계별 에너지량을 분석하는 종합적인 연구가 수반되어야 할 것으로 사료된다.
- 그러나 향후 추가적인 연구주제로서 본 연구에서 선정된 주요 영향요소를 가지고 실제 병원 건물에 적용하는 에너지 시뮬레이션을 통하여 실질적인 에너지 절감량을 산출하여 영향요소별 적정성을 검증하는 연구가 필요할 것으로 사료된다. 또한 에너지 시뮬레이션에서 개별 영향요소를 순차적으로 통합하였을 경우 최대한 절감할 수 있는 단계별 에너지량을 분석하는 종합적인 연구가 수반되어야 할 것으로 사료된다. 마지막으로 병원건축에서의 에너지 효율화를 달성하기 위해서는 한정된 예산 내에서 영향요소를 적용 할 수 있는 경제성을 고려하는 것이 중요하다.
- 그러나 병원의 사용 형태 및 기능 유지에 관한 사항은 예측할 수 없을 정도로 다양하게 전개, 변화되고 있어서 건물의 내구연수 증대와 경제적 운영을 위한 설비 및 에너지 소비에 관한 자료 정리가 체계적으로 이 뤄지지 못하는 결과, 병원건물에 대한 에너지 절약적 설계 및 효율적인 관리체계는 현재 만족할 만한 수준이라고 할 수 없다. 또한 현대적인 의료시설을 갖춘 대규모 병원의 에너지 절약을 위한 기준과 규정이 미흡한 실정이기 때문에 이 부문과 관련된 연구가 요구되고 있다.
- 본 연구에서 AHP방법을 이용한 전문가 설문조사의 결과로서 도출된 병원 건축물의 에너지 효율에 영향을 미치는 요소의 중요도와 적용 우선순위는 향후 병원 건축물의 에너지 절감 및 효율 설계의 기초자료로서 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 그러나 향후 추가적인 연구주제로서 본 연구에서 선정된 주요 영향요소를 가지고 실제 병원 건물에 적용하는 에너지 시뮬레이션을 통하여 실질적인 에너지 절감량을 산출하여 영향요소별 적정성을 검증하는 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 마지막으로 병원건축에서의 에너지 효율화를 달성하기 위해서는 한정된 예산 내에서 영향요소를 적용 할 수 있는 경제성을 고려하는 것이 중요하다. 이에 향후 연구에서는 경제성을 고려한 영향요소에 대한 설계기술의 개발 및 이를 적용시 경제성을 확인할 수 있는 연구가 추가적으로 필요할 것으로 판단된다.
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