선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 온실 냉난방시스템 설계용 외부기상조건의 분석 기준을 설정하기 위하여 ASHRAE의 연간 백분위 방식에 의한 냉난방 설계기온을 분석하고, 기존의 계절 백분위 방식에 의한 설계기온과 비교 검토하여 개선방안을 제시하고자 한다.
제안 방법
- 기존의 계절별 백분위 방식에서 냉방 설계기온은 하절기 백분위수 1%, 2.5%, 5%를 사용하였으나 연간 백분위 방식에서는 0.4%, 1%, 2%를 사용하므로 이들을 직접 비교하였다. 또한 난방 설계기온은 동절기 백분위수 99%, 97.
- Nam 등(2014)은 표준기상데이터가 제공되는 7개 지역을 대상으로 분석한 결과 30년간의 기상자료를 이용하여 구한 평균값이 표준기상데이터로 구한 결과와 잘 일치하는 것으로 보고하였으며, 또한 Nam과 Shin(2016)도 30년간의 전체 기상자료를 이용하여 설계용 기상조건을 구하고, 전체 자료기간의 평균값을 설계기준으로 제시하고 있다. 따라서 본 연구에서도 동일한 방법으로 30년간의 전체 기상자료를 이용하여 설계용 기상조건을 구하고, 전체 자료기간의 평균값을 분석에 사용하였다.
- 표준기상 데이터의 이용이 제한적이기 때문에 전체 기상자료를 이용하여 매년 설계용 기상조건을 구하고, 전체 자료기간의 평균값을 분석에 사용하였다. 연간 백분위 방식으로 1년 기준 총 8,760시간의 백분위수 0.4%, 1%, 2%를 냉방 설계 외기온으로, 99.6%, 99%를 난방 설계 외기온으로 제시하였다. 연간 백분위 방식을 채택할 경우 계절 백분위 방식에 비하여 전체적으로 난방설계 외기온은 6.
- 온실 냉난방시스템 설계용 외부기상조건의 분석 기준을 설정하기 위하여 연간 백분위 방식에 의한 냉난방 설계기온을 분석하고, 기존의 계절 백분위 방식에 의한 설계기온과 비교 검토하였다. 우리나라 전 지역을 대상으로 현재 기상청에서 제공하는 기후평년값 기준 30년간의 매 시각 기상자료를 분석에 사용하였다.
- 우리나라 전 지역을 대상으로 현재 기상청에서 제공하는 기후평년값 기준 30년간의 매 시각 기상자료를 분석에 사용하였다. 표준기상 데이터의 이용이 제한적이기 때문에 전체 기상자료를 이용하여 매년 설계용 기상조건을 구하고, 전체 자료기간의 평균값을 분석에 사용하였다. 연간 백분위 방식으로 1년 기준 총 8,760시간의 백분위수 0.
대상 데이터
- 기상청으로부터 국내 기상관측소 전체 78개 지점의 기상자료를 수집하였다. 현재 기후평년값 기준인 1981~2010년까지의 30년간 매 시각 기상자료를 사용하여 분석하였다(KMA, 2013).
- 6%의 외기온을 사용할 것을 추천하고 있으나, 온실의 투자수준이나 재배 작물의 부가가치에 따라 연간백분위수 99%의 값을 사용할 수도 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 기상관측소가 있는 국내 78개 지역의 기상자료를 모두 분석하였으나 여기서는 지면관계상 시설원예 면적이 많은 순으로 50개 지역만 표시하였다.
- 온실 냉난방시스템 설계용 외부기상조건의 분석 기준을 설정하기 위하여 연간 백분위 방식에 의한 냉난방 설계기온을 분석하고, 기존의 계절 백분위 방식에 의한 설계기온과 비교 검토하였다. 우리나라 전 지역을 대상으로 현재 기상청에서 제공하는 기후평년값 기준 30년간의 매 시각 기상자료를 분석에 사용하였다. 표준기상 데이터의 이용이 제한적이기 때문에 전체 기상자료를 이용하여 매년 설계용 기상조건을 구하고, 전체 자료기간의 평균값을 분석에 사용하였다.
- 기상청으로부터 국내 기상관측소 전체 78개 지점의 기상자료를 수집하였다. 현재 기후평년값 기준인 1981~2010년까지의 30년간 매 시각 기상자료를 사용하여 분석하였다(KMA, 2013). Nam과 Shin(2016)의 계절별 백분위 방식과 직접 비교하기 위하여 동일한 기상자료를 사용하였으며, 1999년 이전 자료 중 일부지역의 온습도는 3시간 간격으로 제공되므로 이들은 스프라인 보간법으로 시각별 온습도를 추정하여 사용하였다.
이론/모형
- 본 연구에서는 미국공조학회에서 기준으로 채택하고 있는 연간 백분위 방식을 설계용 기상조건의 분석방법으로 설정하였다. 연간 백분위 방식은 1년 기준 총 8,760 시간의 백분위수 0.
성능/효과
- 온실의 규모와 자재 특성이 동일한 것으로 가정하면 최대 난방부하는 실내외 기온차에 비례한다(Shin과 Nam, 2015). 난방 설정온도를 16oC로 한 경우의 최대난방부하를 비교해 보면, 연간 백분위수 99.6%에서 철원은 제주에 비하여 최대난방부하가 2.1배 큰 것으로 나타났다. 연간 백분위수 99%의 설계 외기온을 채택할 경우 99.
- 1% 하강하는 것으로 나타났다. 동일한 온실 조건에서 최대난방부하는 연간 백분위 방식을 채택할 경우 기존의 계절 백분위 방식에 비하여 약 3.0~3.6% 정도 감소하는 것으로 나타났고, 최대냉방부하에 미치는 영향은 미미한 것으로 분석되었다. 따라서 난방설계 외기온은 연간 백분위 방식으로의 변경에 대하여 고려할 필요가 있지만, 냉방설계 외기온은 두 방법 간의 차이가 거의 없으므로 아직까지 변경할 필요는 없는 것으로 판단된다.
- 7% 상승하는 것으로 분석되었다. 앞에서와 동일한 방법으로 온실의 최대 난방부하를 비교해 보면 연간 백분위수 99.6%의 값을 사용할 경우 기존의 겨울철 백분위수 99%에 비하여 약 3% 정도 감소하는 것으로 나타났다.
- 6% 상승하는 것으로 분석되었다. 앞에서와 동일한 방법으로 온실의 최대난방부하를 비교해보면 연간 백분위수 99%의 값을 사용할 경우 기존의 겨울철 백분위수 97.5%에 비하여 약 3.6% 정도 감소하는 것으로 나타났다.
- 6%, 99%를 난방 설계 외기온으로 제시하였다. 연간 백분위 방식을 채택할 경우 계절 백분위 방식에 비하여 전체적으로 난방설계 외기온은 6.7~9.6% 상승하는 것으로 나타났으며, 냉방설계 외기온은 0.6~1.1% 하강하는 것으로 나타났다. 동일한 온실 조건에서 최대난방부하는 연간 백분위 방식을 채택할 경우 기존의 계절 백분위 방식에 비하여 약 3.
- 연간 백분위 방식을 채택할 경우 계절 백분위 방식에 비하여 전체적으로 난방설계 외기온은 6.7~9.6% 상승하는 것으로 나타났으며, 동일한 온실 조건에서 최대난방 부하는 연간 백분위 방식을 채택할 경우 기존의 계절 백분위 방식에 비하여 약 3.0~3.6% 정도 감소하는 것으로 분석되었다.
- 연간 백분위 방식을 채택할 경우 계절 백분위 방식에 비하여 전체적으로 냉방설계 외기온은 0.6~1.1% 하강하는 것으로 나타났으며, 동일한 온실 조건에서 최대냉방부하에 미치는 영향은 미미한 것으로 분석되었다.
- 2oC) 낮은 것으로 나타났다. 연간 백분위수 0.4%의 값을 사용할 경우 여름철 백분위수 1%에 비하여 냉방설계 외기온은 0.6% 하강하는 것으로 분석되었다.
- 8oC로 가장 낮았다. 연간 백분위수 0.4%의 냉방설계 외기온은 1%에 비하여 0.7~1.4oC(평균 1.2oC) 높았고, 연간 백분위수 2%의 냉방설계 외기온은 1%에 비하여 0.8~1.5oC(평균 1.2oC)낮은 것으로 나타났다.
- 5 및 Table 4는 연간 백분위 방식과 계절 백분위 방식으로 분석한 냉방설계 외기온을 비교하여 나타낸 것이다. 연간 백분위수 0.4%의 설계 외기온과 여름철 백분위수 1%의 설계 외기온을 비교하면 Fig. 3과 같이 거의 차이가 없는 것을 볼 수 있으며, Table 4와 같이 연간 백분위수 0.4%의 값이 0.1~0.2oC(평균0.2oC) 낮은 것으로 나타났다. 연간 백분위수 0.
- 3oC) 낮은 것으로 나타났다. 연간 백분위수 1%의 값을 사용할 경우 여름철 백분위수 2.5%에 비하여 냉방설계 외기온은 0.8% 하강하는 것으로 분석되었다.
- 3oC) 낮은 것으로 나타났다. 연간 백분위수 2%의 값을 사용할 경우 여름철 백분위수 5%에 비하여 냉방설계 외기온은 1.1% 하강하는 것으로 분석되었다.
- 0oC) 높은 것으로 나타났다. 연간 백분위수 99%의 값을 사용할 경우 겨울철 백분위수 97.5%에 비하여 난방설계 외기온은 9.6% 상승하는 것으로 분석되었다. 앞에서와 동일한 방법으로 온실의 최대난방부하를 비교해보면 연간 백분위수 99%의 값을 사용할 경우 기존의 겨울철 백분위수 97.
- 연간 백분위수 99%의 설계 외기온과 겨울철 백분위수97.5%의 설계 외기온을 비교하면 Fig. 2에서와 같이 온도가 낮을수록 편차가 커지는 것을 볼 수 있으며, Table 2에서와 같이 연간 백분위수 99%의 값이 0.5~1.4oC(평균 1.0oC) 높은 것으로 나타났다. 연간 백분위수 99%의 값을 사용할 경우 겨울철 백분위수 97.
- 1배 큰 것으로 나타났다. 연간 백분위수 99%의 설계 외기온을 채택할 경우 99.6%에 비하여 최대난방부하는 평균 6.2% 줄어드는 것으로 나타났다.
- 8oC) 높은 것으로 나타났다. 연간백분위수 99.6%의 값을 사용할 경우 겨울철 백분위수 99%에 비하여 난방설계 외기온은 6.7% 상승하는 것으로 분석되었다. 앞에서와 동일한 방법으로 온실의 최대 난방부하를 비교해 보면 연간 백분위수 99.
- 연간 백분위 방식으로 분석한 온실의 난방 설계 외기온은 Table 1과 같다. 온실의 난방설계 기준은 연간 백분위수 99.6%의 외기온을 사용할 것을 추천하고 있으나, 온실의 투자수준이나 재배 작물의 부가가치에 따라 연간백분위수 99%의 값을 사용할 수도 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 기상관측소가 있는 국내 78개 지역의 기상자료를 모두 분석하였으나 여기서는 지면관계상 시설원예 면적이 많은 순으로 50개 지역만 표시하였다.
- 이상을 종합하면 난방설계 외기온은 계절 백분위 방식에서 연간 백분위 방식으로의 변경에 대하여 고려할 필요가 있지만, 냉방설계 외기온은 두 방법 간의 차이가 거의 없으므로 아직까지 분석방법의 변경이 필요하지는 않은 것으로 판단된다. 전체적으로 현재의 계절 백분위 방식으로 분석한 설계 외기온을 사용하여도 큰 문제가 없을 것으로 생각되며, 추후 장기적으로 외기온 이외의 다른 기상요인에 대하여도 심층적인 분석과 검토를 통하여 설계기준 개정 시 반영할 필요가 있을 것으로 판단 된다.
후속연구
- 이상을 종합하면 난방설계 외기온은 계절 백분위 방식에서 연간 백분위 방식으로의 변경에 대하여 고려할 필요가 있지만, 냉방설계 외기온은 두 방법 간의 차이가 거의 없으므로 아직까지 분석방법의 변경이 필요하지는 않은 것으로 판단된다. 전체적으로 현재의 계절 백분위 방식으로 분석한 설계 외기온을 사용하여도 큰 문제가 없을 것으로 생각되며, 추후 장기적으로 외기온 이외의 다른 기상요인에 대하여도 심층적인 분석과 검토를 통하여 설계기준 개정 시 반영할 필요가 있을 것으로 판단 된다.
- 따라서 난방설계 외기온은 연간 백분위 방식으로의 변경에 대하여 고려할 필요가 있지만, 냉방설계 외기온은 두 방법 간의 차이가 거의 없으므로 아직까지 변경할 필요는 없는 것으로 판단된다. 전체적으로 현재의 계절 백분위 방식으로 분석한 설계 외기온을 사용하여도 큰 문제는 없을 것으로 생각되지만, 기후변화의 영향을 고려하여 주기적인 설계용 기상자료의 분석 및 설계기준의 개정이 필요하고, 현재의 기후평년값 기준연도가 바뀌는 2021년 이후에는 이 기간의 기상자료를 분석하여 새로운 설계기준으로 제공 해야 할 것이므로, 그 때 연간 백분위 방식에 대한 전문가 그룹의 검토를 통하여 반영할 필요가 있을 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.