파리협약 비준 이후 온실감축에 대한 중요성 및 국가 의무가 커짐에 따라 정부에서는 건축산업의 온실가스 감축을 위한 정책을 지속적으로 강화해 나가고 있으며, 특히 노후건축물에 대한 에너지 성능개선의 필요성을 강조하고 있다. 2014년 이후 정부에서는 공공 노후건축물 그린리모델링 사업의 시공비 지원 등으로 시범사업을 운영 중에 있으며 이를 통해 그린리모델링의 모범사례를 개발하여 민간에 그린리모델링을 활성 시키고자 한다. 본 연구에서는 공공 노후건축물의 그린리모델링을 통한 수준별 경제성을 분석하였으며, 해당건물의 대안을 계획하기 위해 건물 육안조사 및 장비측정을 수행하였다. 개선안은 대안을 종합한 그린리모델링 계획안으로 수준별 5개의 개선안을 개발하여 각 안에 대한 경제성을 분석하였다. 분석방법은 ECO2를 통한 1차 에너지소요량 산정 및 LCC 분석을 진행하였으며, LCC 측면에서는 개선 3, 4안(중간수준 안)이 가장 우수한 것으로 분석되었으며, 다음으로 최대비용안, 최소 비용 안 순으로 결과가 도출되었다. 이 결과로 향후 진행될 그린리모델링 성능계획 및 경제성 분석 시 기초자료로서 활용이 가능 할 것으로 예상된다.
파리협약 비준 이후 온실감축에 대한 중요성 및 국가 의무가 커짐에 따라 정부에서는 건축산업의 온실가스 감축을 위한 정책을 지속적으로 강화해 나가고 있으며, 특히 노후건축물에 대한 에너지 성능개선의 필요성을 강조하고 있다. 2014년 이후 정부에서는 공공 노후건축물 그린리모델링 사업의 시공비 지원 등으로 시범사업을 운영 중에 있으며 이를 통해 그린리모델링의 모범사례를 개발하여 민간에 그린리모델링을 활성 시키고자 한다. 본 연구에서는 공공 노후건축물의 그린리모델링을 통한 수준별 경제성을 분석하였으며, 해당건물의 대안을 계획하기 위해 건물 육안조사 및 장비측정을 수행하였다. 개선안은 대안을 종합한 그린리모델링 계획안으로 수준별 5개의 개선안을 개발하여 각 안에 대한 경제성을 분석하였다. 분석방법은 ECO2를 통한 1차 에너지소요량 산정 및 LCC 분석을 진행하였으며, LCC 측면에서는 개선 3, 4안(중간수준 안)이 가장 우수한 것으로 분석되었으며, 다음으로 최대비용안, 최소 비용 안 순으로 결과가 도출되었다. 이 결과로 향후 진행될 그린리모델링 성능계획 및 경제성 분석 시 기초자료로서 활용이 가능 할 것으로 예상된다.
Since the ratification of the Paris Agreement (COP21), the government is continuously strengthening policies for the reduction of greenhouse gas of the construction industry in accordance with the growing importance of reducing greenhouse gas and obligation of the government. Especially, the governm...
Since the ratification of the Paris Agreement (COP21), the government is continuously strengthening policies for the reduction of greenhouse gas of the construction industry in accordance with the growing importance of reducing greenhouse gas and obligation of the government. Especially, the government emphasizes the need to improve the energy performance of old public buildings. Since 2014, the government is running a pilot project in which the government supports the construction cost of the green remodeling project of old public buildings and it is intended to develop the best practice of green remodeling and activate the green remodeling in the private sector. In this study, we analyzed the economical efficiency of the old public buildings by each level through green remodeling and conducted building related investigation and equipment measurement to plan the alternatives of the corresponding buildings. The improvement plan is a green remodeling plan that integrates alternatives. Five improvement plans were developed for each level to analyze the economic feasibility of each plan. As for the analysis method, the first energy demand amount calculation and the LCC analysis were performed through ECO2. In the LCC aspect, the improved 3/4 plan (middle level plan) was the most excellent and results were obtained in the order of the highest cost plan followed by the lowest cost plan. As a result, it is expected that it can be utilized as a basic data for future green remodeling performance plan and economic feasibility analysis in the future.
Since the ratification of the Paris Agreement (COP21), the government is continuously strengthening policies for the reduction of greenhouse gas of the construction industry in accordance with the growing importance of reducing greenhouse gas and obligation of the government. Especially, the government emphasizes the need to improve the energy performance of old public buildings. Since 2014, the government is running a pilot project in which the government supports the construction cost of the green remodeling project of old public buildings and it is intended to develop the best practice of green remodeling and activate the green remodeling in the private sector. In this study, we analyzed the economical efficiency of the old public buildings by each level through green remodeling and conducted building related investigation and equipment measurement to plan the alternatives of the corresponding buildings. The improvement plan is a green remodeling plan that integrates alternatives. Five improvement plans were developed for each level to analyze the economic feasibility of each plan. As for the analysis method, the first energy demand amount calculation and the LCC analysis were performed through ECO2. In the LCC aspect, the improved 3/4 plan (middle level plan) was the most excellent and results were obtained in the order of the highest cost plan followed by the lowest cost plan. As a result, it is expected that it can be utilized as a basic data for future green remodeling performance plan and economic feasibility analysis in the future.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 실제 노후 공공건축물의 그린리모델링 진행 사례를 통해 건물 에너지 측면의 문제점 및 개선방안을 도출하였다. 각 개선안의 비용분석을 통해 수준별 그린리모델링 모델을 계획하여 LCC 분석을 통한 경제성을 비교하고자 한다.
정부에서는 2013년 이후 매년 그린리모델링 활성화를 위해 “공공건축물 그린리모델링 지원사업(구, 공공건축물 에너지성능개선 사업)”을 추진하고 있다. 본 사업의 목적은 노후 공공건축물의 시설개선을 위한 사업비 지원을 통해 그린리모델링 성공 모델을 창출하여 민간부문의 녹색건축물 확산을 유도하기 위함이다(국토교통부, 2017). 이러한 모범사례 개발에 힘쓰는 이유는 현재 운영 중인 민간건축물에 일방적인 규제를 통한 그린리모델링은 건물 소유자의 경제상황과 밀접한 연관이 있어 강제적일 수 없으므로, 공공에서 모범사례를 개발해 이를 적극적으로 활용하여 민간 건축주의 자발적인 참여를 만들기 위함이다.
본 연구에서는 공공기관 업무시설을 대상으로 현장조사 및 장치측정 결과를 기초로 대상건물의 에너지성능 및 노후교체 대안을 제안하고 각 대안에 대한 효과를 분석하였다. 또한 분석결과를 통해 5가지 수준별 개선안을 작성하여 각 안에 대한 LCC분석으로 경제성을 산출하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
가설 설정
3) 아래 표에서 보는 것과 같이 우리나라 전력요금은 계절별, 시간대로 금액이 다르게 산정된다. 계절별 전력요금의 ECO2분석 결과에 따라 기준건물 및 개선안 5가지의 냉난방 월별사용량 비율로 분류해 산정하였고, 시간대별 분류는 경부하(30%).
LCC분석은 전생애주기 동안 발생하는 총 비용을 말하며, LCC 비용범위는 초기투자비와 운영단계에서 발생하는 유지관리비, 에너지비용, 개보수 비용 뿐 아니라 잔존가치, 해체, 철거비용 등으로 구성된다. 본 연구에서는 유지관리 비용과 개보수 비용 및 잔존가치 등은 각 대안별로 동일하게 발생 될 것으로 가정하여, 건물의 그린리모델링에 따른 LCC 분석은 초기투자비와 에너지비용만을 대상으로 평가하였다.
제안 방법
따라서 본 연구에서는 실제 노후 공공건축물의 그린리모델링 진행 사례를 통해 건물 에너지 측면의 문제점 및 개선방안을 도출하였다. 각 개선안의 비용분석을 통해 수준별 그린리모델링 모델을 계획하여 LCC 분석을 통한 경제성을 비교하고자 한다.
각 모델은 추가공사비(견적을 통한 설계예가 기준, 철거비 및 공사비 포함금액) 및 에너지절감비용(기존 건물의 1차 에너지소비량 – 대안별 1차 에너지소비량)을 기초로 현금흐름 할인기법(Discounted Cash Flow Method) 중순 현재가치법(Net Present Value)에 의해 LCC (Life Cycle Cost)으로 경제성을 비교하였다.
본 연구에서는 건물현황 평가를 위해 육안조사, 장비측정 및 에너지 소비량를 분석해 문제점 및 개선부위를 도출하였으며, 각 개선부위는 1~3가지 수준의 개선안을 작성하였다. 각 부위별 개선안은 ECO2를 활용해 에너지 절감량과 추가비용을 도출해 비용효율을 검토하였으며, 이 결과를 기초로 건물 그린리모델링을 위한 1~5까지 수준별 그린리모델링 모델을 작성하였다. 각 모델은 추가공사비(견적을 통한 설계예가 기준, 철거비 및 공사비 포함금액) 및 에너지절감비용(기존 건물의 1차 에너지소비량 – 대안별 1차 에너지소비량)을 기초로 현금흐름 할인기법(Discounted Cash Flow Method) 중순 현재가치법(Net Present Value)에 의해 LCC (Life Cycle Cost)으로 경제성을 비교하였다.
개선안은 기존 건물의 에너지 성능 개선을 위한 그린리모델링 전략으로“필수대안만 적용 된 최소 비용 안”부터“에너지 절감성능이 우수한 최대 비용 안”까지를 수준별로 총 5가지로 분류하였다.
건축물의 에너지 성능과 관련해 각 요소의 노후화를 육안으로 판단하기 힘든 부위의 경우, 장비를 통하여 현장 측정을 실시하였다. 현장측정 부분은 크게, “외피성능”, “실내환경 및 쾌적성”, “건강 및 생활안전성”으로 구분할 수 있다.
3) 아래 표에서 보는 것과 같이 우리나라 전력요금은 계절별, 시간대로 금액이 다르게 산정된다. 계절별 전력요금의 ECO2분석 결과에 따라 기준건물 및 개선안 5가지의 냉난방 월별사용량 비율로 분류해 산정하였고, 시간대별 분류는 경부하(30%). 중간부하(40%), 최대부하(30%)로 비율로 적용하였다.
대상 건물의 에너지 성능은 ECO2를 활용하였으며, 분석은 도면성능을 기반으로 분석한 결과[Table 5]와 측정치를 기반으로 분석한 결과[Table 6]을 분석하였다. 측정치로 분석한 결과에서는 외피단열 및 기밀에 대한 사항을 [Table 4]의 내용으로 분석한 결과로 도면기준과의 1차 에너지소요량 대비 7.
대안별 비용효율을 비교하기 위해, 대안의 추가공사비 및 1차 에너지소요량을 분석해 에너지 절감률을 산정하였다. 분석은 대안 Alt가 두 개 이상인 외벽 및 천정단열, 창호, 차양장치, 실내공기질에 대하여 분석을 진행하였으며, 추가공사비는 도면 및 설치환경을 고려해 철거 및 설치비 등이 포함된 공사비다.
따라서 대안별 연간 1차 에너지소요량(=kWh/㎡⦁y * 공조면적(㎡))을 기존 건물의 연간 1차 에너지소요량(=kWh/㎡⦁y *공조면적(㎡))으로 절감량을 도출해 추가공사비로 나누어 비교하였다.
따라서 본 연구에서는 초기투자비와 에너지비용에 대하여 실질할인율 0.45%를 기준으로 –5%~5% 범위에서 1% 씩 변화시켜 누적 NPV를 산출하였으며, 그 결과는 아래와 같다.
본 연구에서는 공공기관 업무시설을 대상으로 현장조사 및 장치측정 결과를 기초로 대상건물의 에너지성능 및 노후교체 대안을 제안하고 각 대안에 대한 효과를 분석하였다. 또한 분석결과를 통해 5가지 수준별 개선안을 작성하여 각 안에 대한 LCC분석으로 경제성을 산출하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
또한, LCC 산정 시, 건물의 운영단계에서 발생하는 비용은 시간의 흐름에 따른 화폐 가치변화를 고려해야 하며, 본 연구에서는 기존 건물 및 개선안과의 비교를 위해 순 현재가치(Net Present Value)로 변환한 비용(NPV)의 누적 합계(누적 NPV)로 산정하였다. 순 현재가치법은 식 (1)을 활용하여 운영단계 동안 발생하는 비용을 현재가치로 환산 하였다.
차양설치, 6. 실내공기 질 개선 및 7. 통합형 EHP 교체로 분류하였으며, 대안 부위별로 1가지에서 3가지로 작성 하였다. 아래 [Table 6]은 대안별 성능 및 세부내용을 정리한 것이다.
본 연구에서는 건물현황 평가를 위해 육안조사, 장비측정 및 에너지 소비량를 분석해 문제점 및 개선부위를 도출하였으며, 각 개선부위는 1~3가지 수준의 개선안을 작성하였다. 각 부위별 개선안은 ECO2를 활용해 에너지 절감량과 추가비용을 도출해 비용효율을 검토하였으며, 이 결과를 기초로 건물 그린리모델링을 위한 1~5까지 수준별 그린리모델링 모델을 작성하였다.
대안별 비용효율을 비교하기 위해, 대안의 추가공사비 및 1차 에너지소요량을 분석해 에너지 절감률을 산정하였다. 분석은 대안 Alt가 두 개 이상인 외벽 및 천정단열, 창호, 차양장치, 실내공기질에 대하여 분석을 진행하였으며, 추가공사비는 도면 및 설치환경을 고려해 철거 및 설치비 등이 포함된 공사비다. 이렇게 대안별 공사비 및 1차 에너지소요량을 비교하는 이유는 수준별 개선안 작성 시 정략적인 비교를 통해 개선안을 선정하기 위함이다.
앞서 분석한 결과를 기초로 수준별 개선안 5가지를 작성해, ECO2를 통한 1차 에너지소요량 분석 및 LCC분석을 진행하였다. 분석결과 개선 4안이 에너지절감측면에서 가장 우수하였으나, LCC측면에서는 개선 3안이 우수한 것으로 분석되었다.
연간 에너지사용량은 각 대안의 1차 에너지소요량(kWh/㎡*y)에서 냉/난방면적(2600㎡)을 곱하여 연간 1차 에너지 사용량을 산정하였다. [Table 13]은 연간 1차 에너지 사용량 산정 결과이다.
외벽마감은 대상건물 본관동의 마감과 같은 테라코타 및 세라믹 사이딩을 적용하였으며, 설계비 및 감리비는 “공공발주사업에 대한 건축사의 업무범위와 대가기준”을 기초로 산정하였다.
2%의 차이를 보였다. 이 두 값 중 측정치로 분석한 결과값이 보다 현실적인 에너지 사용량에 근접한 결과로 판단되어 대상 건물의 에너지 성능은 측정치로 분석한 값으로 선정해 비교하였다.
앞서 분석한 결과로 각 개선안의 개략적인 비교는 가능하나 각 개선안의 비용 대비 효율의 크기 및 경제성을 확인하는 것은 힘든 부분이 있다. 이를 비교하기 위해, 기존 건물과 각 개선안의 LCC (Life Cycle Cost) 분석을 통해 비용 대비 효율과 경제성을 산정하였다. LCC분석은 전생애주기 동안 발생하는 총 비용을 말하며, LCC 비용범위는 초기투자비와 운영단계에서 발생하는 유지관리비, 에너지비용, 개보수 비용 뿐 아니라 잔존가치, 해체, 철거비용 등으로 구성된다.
계절별 전력요금의 ECO2분석 결과에 따라 기준건물 및 개선안 5가지의 냉난방 월별사용량 비율로 분류해 산정하였고, 시간대별 분류는 경부하(30%). 중간부하(40%), 최대부하(30%)로 비율로 적용하였다.
초기투자비는 건물의 에너지 성능개선 추가공사비 뿐 아니라, 마감변경 및 설계비, 감리비를 추가하여 산정하였다. 외벽마감은 대상건물 본관동의 마감과 같은 테라코타 및 세라믹 사이딩을 적용하였으며, 설계비 및 감리비는 “공공발주사업에 대한 건축사의 업무범위와 대가기준”을 기초로 산정하였다.
총 7가지 부위별 대안을 작성하였으며, 대안은 현재 법적 기준(Alt-1), 법적기준 30% 상향안(Alt-2), 패시브하우스 기준(Alt-3)로 구분하여 도출하였다. 대안부위는 앞서 조사한 내용을 근거로 1.
현장 육안조사 및 장비측정을 위해, 사전현장 답사를 통하여 측정항목, 부위 및 방법을 도면에 표현하여 체크리스트와 함께 현장조사를 실시하였다. 효율적인 조사를 위하여 공종별 노후도 조사 조와 실내외 장비측정 조로 분할해 동시에 진행하였으며, 이를 통해 조사기간 단축 및 조사에 따른 사용자 불편을 최소화 하였다.
현장 육안조사 및 장비측정을 위해, 사전현장 답사를 통하여 측정항목, 부위 및 방법을 도면에 표현하여 체크리스트와 함께 현장조사를 실시하였다. 효율적인 조사를 위하여 공종별 노후도 조사 조와 실내외 장비측정 조로 분할해 동시에 진행하였으며, 이를 통해 조사기간 단축 및 조사에 따른 사용자 불편을 최소화 하였다.
대상 데이터
[Fig. 3]은 최근 3년간 남부권역의 연면적 3,000㎡~5,000㎡ 미만의 공공업무 시설 중 사용용도가 유사한 청사 용도의 20개 데이터를 비교한 데이터이다. 대상건물은 20개 데이터 중 가장 많은 에너지 소비량을 보이며, 유사 청사 평균 대비 약 2.
대상 건물은 “일반용 전력(을) 고압 A 선택 I”의 전력요금이 부과되는 건물로 [Table 12]는 해당 요금표를 정리한 것이다.
시설물 생애의 개념 중 경제 분석에서 유용한 개념은 경제적 생애 개념이며, 이는 시설물이 다른 대안에 비해서 경제적으로 가장 효율적인 방법으로 기능할 수 있는 때까지를 생애로 보고 있다. 분석기간은 LCC 분석에 별로 큰 영향을 미치지 않는 임의기간, 보통 25년에서 40년으로 정하는 데(LEE et al., 1999), 본 연구에서는 최대 기간을 고려한 40년으로 산정하였으며, 실제 분석한 개선안에 대한 투자비 회수 기간 범위도 28년~32년[Table 16]으로 설정된 기간 내에 들어왔다.
분석대상 건물은 2003년 6월 OO은행으로부터 증여받아 구청의 행정사무 용도로 사용되는 관청으로 준공 후 14년이 경과한 건축물이다. 해당건물은 단열성능 저하와 설비 노후화 등으로 에너지 손실량이 크며, 유사용도 및 규모의 공공기관 중 1차 에너지소비량 기준 상위 3%(공공건축물 연간 단위면적당 1차 에너지소비량 3개년 평균 기준.
성능/효과
(2) 단열, 천정, 창호, 차양장치 및 전열교환 환기장치에 대한 세부 대안을 Alt 1~Alt 3까지 작성하여 비용 대비 에너지효율 분석 한 결과, 단열개선이 가장 효율이 높았으며 전열교환 환기장치, 창호 및 차양장치 순으로 효과가 분석되었다. 이 결과를 통하여 개선안 작성 시 효율적인 개선안을 조합하는데 도움이 되었다.
(3) 분석결과에서는 그린리모델링 수준이 높아질수록 LCC 기간은 줄어들지만, 일정 성능 이상이 되면 LCC기간이 다시 늘어나는 것을 알 수 있다. 이는 일정 수준이상 에너지 성능을 개선한 경우 이후 추가적인 에너지 절감에 소요되는 비용 대비 효율이 낮아지는 것을 예상 할 수 있으며, 적정 그린리모델링 성능을 도출하고자 하는 경우 추가적인 에너지성능 및 추가적인 혜택을 정량적으로 도출해 LCC 등 경제성 분석을 수행하는 것이 필요하다.
Alt-1 고정형 수평차양 장치의 경우 대상건물의 향 특성상 에너지절감 효과는 낮았으며, 외부 전동 블라인드는 비용은 높았으나 냉방에너지 절감에 효과가 높았다. 마지막으로 실내공기질의 적극적인 개선을 위해 전열교환 환기장치는 냉난방에너지 모두 절감하는 효과를 가지고 있었다.
개선 5안은 패시브하우스 기준을 만족하기 위하여, 외벽, 천정 및 창호 단열성능을 높이는 대안으로 외피 단열성능은 난방 에너지요구량을 줄여 효과는 우수하나 일정 성능 이상이 되면 내부 발열을 보호하는 성능이 가지게 되어 하절기 냉방 에너지요구량을 높일 수 있다. [Table 10]에서 보는 것과 같이 개선 4안과 개선 5안의 상세 에너지요구량을 확인해 보면 개선 4안의 난방에너지 요구량은 8.4, 개선 5안의 에너지요구량은 7.9로 개선 5안이 0.5가 낮게 분석되었지만, 냉방에너지 요구량을 확인해보면 개선4 안은 49.1, 개선 5안은 50.0으로 개선 4안이 0.9보다 낮게 분석되어 전체 에너지요구량 측면에서 0.4 정도 더 유리하게 나온 것을 확인할 수 있다.
2%로 분석되었으며, 특이한 것은 추가공사비가 가장 높은 개선 5안이 개선 4안 보다 낮게 나타났다. 개선 5안은 패시브하우스 기준을 만족하기 위하여, 외벽, 천정 및 창호 단열성능을 높이는 대안으로 외피 단열성능은 난방 에너지요구량을 줄여 효과는 우수하나 일정 성능 이상이 되면 내부 발열을 보호하는 성능이 가지게 되어 하절기 냉방 에너지요구량을 높일 수 있다. [Table 10]에서 보는 것과 같이 개선 4안과 개선 5안의 상세 에너지요구량을 확인해 보면 개선 4안의 난방에너지 요구량은 8.
4]는 개선안별 추가공사비 및 1차 에너지소요량과 절감비율을 나타내고 있다. 개선별 1차 에너지소요량 절감비율은 최저 17.5%에서 최고 25.2%로 분석되었으며, 특이한 것은 추가공사비가 가장 높은 개선 5안이 개선 4안 보다 낮게 나타났다. 개선 5안은 패시브하우스 기준을 만족하기 위하여, 외벽, 천정 및 창호 단열성능을 높이는 대안으로 외피 단열성능은 난방 에너지요구량을 줄여 효과는 우수하나 일정 성능 이상이 되면 내부 발열을 보호하는 성능이 가지게 되어 하절기 냉방 에너지요구량을 높일 수 있다.
그 원인은 “일사(주향이 동/서향), 외벽 단열 및 기밀성능 저하”에 따른 것으로 예상 할 수 있었으며, 실내 공기질의 경우 실 면적대비 높은 재실인원으로 이산화탄소 수치가 높게 측정되었다.
분석결과 개선 4안이 에너지절감측면에서 가장 우수하였으나, LCC측면에서는 개선 3안이 우수한 것으로 분석되었다. 그 이유는 개선 4안에 반영 된 외부전동 블라이드가 비용대비 에너지 절감효과가 낮은 것으로 판단 할 수 있었다. 그렇지만 외부전동 블라인드의 용도는 에너지 절감 및 실내 일사조절의 효과가 크기 때문에 단순히 에너지 절감측면으로 단순 판단은 할 수 없다.
3]은 최근 3년간 남부권역의 연면적 3,000㎡~5,000㎡ 미만의 공공업무 시설 중 사용용도가 유사한 청사 용도의 20개 데이터를 비교한 데이터이다. 대상건물은 20개 데이터 중 가장 많은 에너지 소비량을 보이며, 유사 청사 평균 대비 약 2.2배 이상, 최저 청사 대비 7배 이상 에너지를 소비량을 보여주고 있다.
첫째, 5층 전체가 두 구역으로 분리되어 북측은“CCTV관제센터+서버실” 및 남측은 “구청(본관동 및 별관동)의 전산실”로 운영하여 24시간 가동되는 항온항습기 운영에 따른 것으로 예상 할 수 있다. 둘째, 시설의 사용연수가 길어지면서 실의 레이아웃 변경에 따른 PAC 에어콘 추가설치는 추가적인 에너지 소비와 구획이 되지 않은 실외기로 외관상 나쁜 영향을 주고 있다. 이는 냉난방 설비 개선 시, 건물 외관을 동시에 고려한 설비 선택이 필요 할 것으로 판단된다.
Alt-1 고정형 수평차양 장치의 경우 대상건물의 향 특성상 에너지절감 효과는 낮았으며, 외부 전동 블라인드는 비용은 높았으나 냉방에너지 절감에 효과가 높았다. 마지막으로 실내공기질의 적극적인 개선을 위해 전열교환 환기장치는 냉난방에너지 모두 절감하는 효과를 가지고 있었다. Alt-2는 수동적인 개선방법으로 CO₂감지센서를 실내에 비치하여 일정 농도 이상인 경우 경보음을 울려 사용자가 자연환기를 시키는 방식으로 비용적인 부담은 적으나 편의성에서 불리한 대안이다.
비교 결과로는 외벽 및 천장단열이 비용 대비 에너지절감 효율이 높았으며, 다음은 전열교환 환기장치 효율이 우수하였다. 마지막으로 창호 및 차양 장치의 에너지 절감 효율은 유사한 수준이었으며, 고정형 수평차양(차양장치 Alt-1)을 제외하고 에너지절감 효과는 있었으나 설비비용이 너무 높은 것이 효율을 낮게 만들었다. 특이사항으로는 트리플로이(창호 Alt-3)가 적용된 대안은 가장 높은 비용에도 불구하고 창호 대안 중 가장 우수한 것으로 나타났다.
본 연구에서 실질할인율은 에너지비용(전력) 상승률이 높고 이자율이 낮을수록 감소되나 최근 3년간 전기요금 인상률은 평균에 근접하며, 이자율 산정을 위한 기준 금리는 조금씩 높아지는 추세에 따라 실질할인율의 큰 감소는 어려울 것으로 판단된다.
앞서 분석한 결과를 기초로 수준별 개선안 5가지를 작성해, ECO2를 통한 1차 에너지소요량 분석 및 LCC분석을 진행하였다. 분석결과 개선 4안이 에너지절감측면에서 가장 우수하였으나, LCC측면에서는 개선 3안이 우수한 것으로 분석되었다. 그 이유는 개선 4안에 반영 된 외부전동 블라이드가 비용대비 에너지 절감효과가 낮은 것으로 판단 할 수 있었다.
분석결과에서는 그린리모델링 수준이 높아질수록 LCC기간은 줄어들지만, 일정 성능이상이 되면 LCC기간이 다시 늘어나는 것을 알 수 있다. 이는 일정 수준이상 에너지 성능을 개선한 경우 이후 추가적인 에너지 절감에 소요되는 비용 대비 효율이 낮아지는 것을 예상 할 수 있으며, 적정 그린리모델링 성능을 도출하고자 하는 경우 추가적인 에너지성능 및 혜택을 정량적으로 도출해 LCC 등 경제성 분석을 수행하는 것이 필요하다.
비교 결과로는 외벽 및 천장단열이 비용 대비 에너지절감 효율이 높았으며, 다음은 전열교환 환기장치 효율이 우수하였다. 마지막으로 창호 및 차양 장치의 에너지 절감 효율은 유사한 수준이었으며, 고정형 수평차양(차양장치 Alt-1)을 제외하고 에너지절감 효과는 있었으나 설비비용이 너무 높은 것이 효율을 낮게 만들었다.
실질할인율에 따른 민감도 분석 결과 할인율이 증가할수록 비용대비 효과가 감소하였으며, 투자비 회수 기간은 점점 늘어나 3.45% 부터는 최대 분석기간 40년을 초과하기 시작하여 경제성 확보가 어려운 것으로 분석되었다. 다만, 최근 전기요금 인상률과 기준 금리의 상승을 고려하였을 때 실질할인률의 큰 감소는 어려울 것으로 판단된다.
기존안, 개선안별 초기투자비 그리고 40년간 연간 에너지비용을 현재가치로 환산하여 누적된 현재가치 합산금액으로 LCC를 산출한 결과이다. 에너지절감량 측면에서는 개선 4안이 가장 유리하게 분석되었으나, LCC 및 투자비 회수기간 측면에서 개선 3안이 가장 유리하게 분석되었다. 그 이유는 개선 3안과 개선 4안의 에너지절감 비율에 비해 추가되는 비용의 영향이 높기 때문으로 판단된다.
외피성능은 모든 요소에서 부적합한 것으로 측정되었으며, 특히 외벽단열 및 기밀성능이 기준 대비 매우 열악하였고, PMV 및 PPD 역시 부적합 한 것으로 측정되었다. 그 원인은 “일사(주향이 동/서향), 외벽 단열 및 기밀성능 저하”에 따른 것으로 예상 할 수 있었으며, 실내 공기질의 경우 실 면적대비 높은 재실인원으로 이산화탄소 수치가 높게 측정되었다.
(2) 단열, 천정, 창호, 차양장치 및 전열교환 환기장치에 대한 세부 대안을 Alt 1~Alt 3까지 작성하여 비용 대비 에너지효율 분석 한 결과, 단열개선이 가장 효율이 높았으며 전열교환 환기장치, 창호 및 차양장치 순으로 효과가 분석되었다. 이 결과를 통하여 개선안 작성 시 효율적인 개선안을 조합하는데 도움이 되었다.
장비측정결과 단열, 창호 성능저하로 열교 및 기밀 성능이 매우 낮아 냉난방 성능저하의 주원인으로 예상되었다. 또한 PMV부적합 및 이산화탄소 농도는 기준보다 높아 실내 환경개선을 위한 환기설비 보완이 필요하였으며, 주향이 동서향인 대상건물의 일사 개선이 필요한 것으로 조사되었다.
대상 건물의 에너지 성능은 ECO2를 활용하였으며, 분석은 도면성능을 기반으로 분석한 결과[Table 5]와 측정치를 기반으로 분석한 결과[Table 6]을 분석하였다. 측정치로 분석한 결과에서는 외피단열 및 기밀에 대한 사항을 [Table 4]의 내용으로 분석한 결과로 도면기준과의 1차 에너지소요량 대비 7.2%의 차이를 보였다. 이 두 값 중 측정치로 분석한 결과값이 보다 현실적인 에너지 사용량에 근접한 결과로 판단되어 대상 건물의 에너지 성능은 측정치로 분석한 값으로 선정해 비교하였다.
마지막으로 창호 및 차양 장치의 에너지 절감 효율은 유사한 수준이었으며, 고정형 수평차양(차양장치 Alt-1)을 제외하고 에너지절감 효과는 있었으나 설비비용이 너무 높은 것이 효율을 낮게 만들었다. 특이사항으로는 트리플로이(창호 Alt-3)가 적용된 대안은 가장 높은 비용에도 불구하고 창호 대안 중 가장 우수한 것으로 나타났다.
후속연구
장비측정결과 단열, 창호 성능저하로 열교 및 기밀 성능이 매우 낮아 냉난방 성능저하의 주원인으로 예상되었다. 또한 PMV부적합 및 이산화탄소 농도는 기준보다 높아 실내 환경개선을 위한 환기설비 보완이 필요하였으며, 주향이 동서향인 대상건물의 일사 개선이 필요한 것으로 조사되었다.
그러나 사용자 측면의 만족도 및 쾌적성 증대 부분을 고려한다면 투자비 회수기간은 더욱 짧아질 수 있을 것이다. 또한, 전력사용 비용 역시, 지속적으로 증대하는 추세를 고려 할 때 발주자 혹은 사용자 측면에서 그린리모델링 경제성은 더욱 높아 질 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서는 그린리모델링에 따른 수준별 경제성 분석을 통해 성능개선에 따른 경제성 및 투자비 회수기간을 확인 할 수 있었으며, 향후 그린리모델링 사업초기 성능수준을 판단하는데 활용 할 수 있겠다.
(3) 분석결과에서는 그린리모델링 수준이 높아질수록 LCC 기간은 줄어들지만, 일정 성능 이상이 되면 LCC기간이 다시 늘어나는 것을 알 수 있다. 이는 일정 수준이상 에너지 성능을 개선한 경우 이후 추가적인 에너지 절감에 소요되는 비용 대비 효율이 낮아지는 것을 예상 할 수 있으며, 적정 그린리모델링 성능을 도출하고자 하는 경우 추가적인 에너지성능 및 추가적인 혜택을 정량적으로 도출해 LCC 등 경제성 분석을 수행하는 것이 필요하다.
분석결과에서는 그린리모델링 수준이 높아질수록 LCC기간은 줄어들지만, 일정 성능이상이 되면 LCC기간이 다시 늘어나는 것을 알 수 있다. 이는 일정 수준이상 에너지 성능을 개선한 경우 이후 추가적인 에너지 절감에 소요되는 비용 대비 효율이 낮아지는 것을 예상 할 수 있으며, 적정 그린리모델링 성능을 도출하고자 하는 경우 추가적인 에너지성능 및 혜택을 정량적으로 도출해 LCC 등 경제성 분석을 수행하는 것이 필요하다.
향후 연구에서는 실내 쾌적성에 따른 사용자 생산성 향상과 같은 정성적인 부분에 대한 정량화 연구가 필요할 것으로 예상된다. 이러한 내용이 반영되면 보다 정확한 그린리모델링의 경제성을 판단할 수 있고 이를 통해 노후 건물성능개선이 활성화 되는데 기여 할 것으로 예상한다.
향후 연구에서는 실내 쾌적성에 따른 사용자 생산성 향상과 같은 정성적인 부분에 대한 정량화 연구가 필요할 것으로 예상된다. 이러한 내용이 반영되면 보다 정확한 그린리모델링의 경제성을 판단할 수 있고 이를 통해 노후 건물성능개선이 활성화 되는데 기여 할 것으로 예상한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
그린리모델링이란 무엇인가요?
건축 산업에서는 2013년 녹색건축물조성법을 통하여 건축 산업에서의 온실가스 배출 절감을 위해 친환경(저에너지 포함), 신재생에너지 및 그린리모델링 등 관련 사항을 법 및 기준 등을 통해 점진적으로 강화시켜나가고 있다. 그 중 그린리모델링은 전통적인 리모델링에서 정량적인 에너지 성능 및 효율개선을 포함한 건축행위로 건물의 운영을 통해 배출되는 온실가스 절감을 위한 필수적인 방안이다(Jung et al., 2015).
그린리모델링 성공 모델은 무엇인가요?
이러한 그린리모델링 성공 모델은 기존 건물의 노후화를 효과적으로 개선해, 건물 가치상승 및 운영비 절감(에너지절감비용 등) 등을 통해 투자비를 적정 기간 내에 회수 할 수 있는 모델이라고 할 수 있다.
파리협정 비준동의안이 발효되면서 건축 산업의 변화 방향은 무엇인가요?
또한 2016년 12월 3일 파리협정 비준동의안이 발효됨에 따라(외교부, 2016) 2020년 이후 신기후체제 이행 및 목표달성이 의무화되었다. 이에 따라, 건축 산업에서도 건축물의 온실가스 배출규제 범위 및 기준은 확대 될 것이고 특히 기존 건축물에 대한 강화를 예상 할 수 있다.
참고문헌 (7)
Choi, S. W., Kim, J. H., and Park, H. S. (2012). "The Energy Saving Effect and Economic Assessment of Office Building according to the Building Envelope." Journal of KIEAE, 12(6), pp. 85-92.
Gu, B. K., Park, B. R. and Kim, K. T. (2014). "Economi c Analysis of Additional Window Installation Method for Green Remodeling." Proceedings of AIK Annual Conference 2014, AIK, 34(2), pp. 317-318.
Jung, S. Y., and Yu, J. H., (2015). "Method of Evaluating Green Value for Activating Green Remodeling Project." Proceedings of AIK Annual Conference 2015, AIK, 35(2), pp. 527-528.
Son, W. D. and Lee, G. H. (2015). "A Study on the Optimization of Green Remodeling by Energy Performance Analysis in the Pubilc Buildings." Proceedings of SAREK Annual Conference 2015, SAREK, pp. 388-391.
Son, W. D., Chun, J. g., Yoon, D. W. and Park, S. K. (2015). "A Study on the Energy Saving Techniques and Energy Performance Improvement through Green-Remodeling of Office Building." Proceedings of SAREK Annual Conference 2015, SAREK, pp. 374-377.
Lee, J. G., Tae, S. H. and Chae, C. U. (2016). "A Study on the Establish Environmental Impact of Database of the Envelope System for Green Remodeling of Apartment Housing." KIEAE Journal, 16(5), pp. 73-79.
Lee, U. S. and Choi, M. S. (1999). "LCC Analysis Technique and Application method on Construction Industry." Research Report of CERIK.
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