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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 농촌노후주택의 체계적인 개선지원사업을 위해 에너지 진단의 필요성을 검토하고자 20년 이상이 지난 농촌주택의 일반적인 유형을 고려하여 대상 주택을 시범적으로 선정하여 기본적 에너지 기능을 점검하고 건물에너지 분석과 개 보수사업으로 인한 에너지 절감 효과 분석을 수행하였다. 또한 이 외에도 1인 가구 증가로 인해 주거비 부담 해소와 효율적인 공간 활용이 가능한 1인용 소형주택에 대한 수요가 늘면서(백혜선 외, 2016)6) 최근 농촌으로 이주를 희망하는 젊은 층을 중심으 로 수요가 생겨나고 있는 1인용 소형주택에 대해서도 시범적으로 건물 에너지 성능 분석을 수행해 보았다.
- 본 연구에서는 20년 이상이 지난 농촌주택의 일반적인 유형 을 고려하여 대상 주택 4호를 선정하여 기본적 에너지 성능을 진단하고 건물에너지 분석과 개보수사업으로 인한 에너지 절감 효과 분석을 수행하였다. 또한 최근 농촌에도 일부 젊은 층을 통해 도입되고 있는 1인용 소형주택을 현장조사하고 진단을 수 행하고 건축물 에너지 성능을 분석을 수행해 보았다.
제안 방법
- [Table 1]과 같이 저소득층 단독주택 표준모델(Baseline)의 에너지성능을 정량적인 목표치로 하여 개선효과를 산출하였다.
- 기밀성 측정은 Minneapolis Blower Door™ System(with DG-700) 장비를 사용하여 측정하였다.
- 대상 주택 벽체에 대한 에너지 성능 정밀진단은 현장에서 측정된 데이터가 준 정상 상태를 보일 경우, 비교적 신뢰성이 높은 결과를 얻을 수 있는 현장 측정 진단법(정밀진단)을 사용하였다.
- 따라서 본 연구에서는 농촌노후주택의 체계적인 개선지원사업을 위해 에너지 진단의 필요성을 검토하고자 20년 이상이 지난 농촌주택의 일반적인 유형을 고려하여 대상 주택을 시범적으로 선정하여 기본적 에너지 기능을 점검하고 건물에너지 분석과 개 보수사업으로 인한 에너지 절감 효과 분석을 수행하였다. 또한 이 외에도 1인 가구 증가로 인해 주거비 부담 해소와 효율적인 공간 활용이 가능한 1인용 소형주택에 대한 수요가 늘면서(백혜선 외, 2016)6) 최근 농촌으로 이주를 희망하는 젊은 층을 중심으 로 수요가 생겨나고 있는 1인용 소형주택에 대해서도 시범적으로 건물 에너지 성능 분석을 수행해 보았다. 이러한 농촌주택의 건물에너지 분석과 노후주택 개보수에 따른 경제성 효과 분석 결과는 농촌주택정비사업의 기초적인 자료로 활용될 수 있을 것 이며 더 나아가 연구결과를 바탕으로 농촌주택개량사업에 에너지 효율을 고려한 주택 개보수 프로그램을 도입한다면 에너지 컨설팅을 담당하는 전문 컨설턴트부터 기능공, 설치기사 등 농촌 에 새로운 일자리를 창출하는 고용효과도 볼 수 있을 것이다.
- 본 연구에서는 20년 이상이 지난 농촌주택의 일반적인 유형 을 고려하여 대상 주택 4호를 선정하여 기본적 에너지 성능을 진단하고 건물에너지 분석과 개보수사업으로 인한 에너지 절감 효과 분석을 수행하였다. 또한 최근 농촌에도 일부 젊은 층을 통해 도입되고 있는 1인용 소형주택을 현장조사하고 진단을 수 행하고 건축물 에너지 성능을 분석을 수행해 보았다. 본 연구 결과는 다음과 같이 요약될 수 있다.
- 본 연구 대상주택 4호를 중심으로 창호와 벽체 단열성능을 건축물에너지절약설계기준(2018.9.1.시행)20)의 지역별 건축물 부위의 열관류율표에서 중부2지역 기준으로 개선하였을 경우 난방에너지 절감 효과를 분석하였다. 그 결과 [Table 12]와 같 이 –1267.
대상 데이터
- 본 주택은 1991년에 준공되어진 지상 1층의 단독주택이며 건 물의 향은 북향, 건축면적은 71.16m2 , 층고 2.38m, 벽두께 220 mm 이며 평면형태는 장방형으로 Fig. 3과 같다.
- 본 주택은 1997년에 준공되어진 지상 1층의 단독주택이며 건 물의 향은 동향, 건축면적은 99.82m2 , 층고 2.48m, 벽두께 380mm 이며 평면형태는 Fig. 5와 같다.
이론/모형
- 단열의 건물 기밀성 측정 정밀진단은 벽체의 U-value 측정으로 U-Value Measurements with the gSKIN® U-Value Kit 장비를 사용 하였다.
- 본 연구의 에너지 성능 분석은 국제규격으로 통용되는 ISO 13790 기준으로16) 단위면적당 난방에너지요구량을 계산하였으 며, 에너지성능 분석에 사용된 시뮬레이션 프로그램은 ‘한국에 너지기술연구원’에서 ISO 13790 로직을 사용하여 개발한 ECO-HOUSE(한국에너지 재단 저소득층 에너지 효율개선 사업 공식 툴 사용)를 사용하여 분석하였다.
성능/효과
- house 3이 house 2에 비해 실내 열취득 값이 큰 이유는 실내 열취득 값은 크나 전용 난방 면적이 house 2가 현저히 작기 때 문에 면적 대비 산출되는 온도 상승 값이 더 상승하는 결과를 보이는 것으로 나타났다. 또한 가변 난방도일 값이 차이나는 이 유는 벽체에 의한 열손실이 house 3이 house 2에 비해 열관류율 이 더 낮으며, 손실량이 house 3이 더 높게 분석되어 가변 난방 도일의 값이 더 큰 것으로 분석되었다.
- 87% 낮게 나타났다. 기밀성능 측정결과 대상 가구는 시간당 0.868회의 환기가 이루어지고 있어 기밀성능이 약 13.20% 높은 것으로 나타났다[Table 6].
- 87% 낮은 것으로 나타났다. 기밀성능 측정결과 대상가구는 시간당 0.868회의 환기가 이루어지고 있어 기밀성능이 약 13.20% 높은 것으로 나타났다 [Table 4].
- 네 번째 대상주택 정밀진단 결과, 벽체 열관류율은 1.59 W/m2 K로 저소득층 표준주택 대비 약 51.43% 창호 열관류율은 5.3W/m2 K로 18.83% 높다.
- 이는 연평균에너지소비량으로 나타난다. 단독주택의 경우 11,212천Kcal로 아파트, 연립주택, 다세대 주택 등 모든 주택 유 형 중에서 가장 낮은 것으로 나타났다.
- 두 번째 대상주택의 정밀진단 결과, 벽체 열관류율은 저소득 층 표준주택 대비 약 17.14% 창호 열관류율은 2.86W/m2 K로 35.87% 낮은 것으로 나타났다.
- 둘째, 30년 이상이 지난 한옥주택은 에너지 성능이 매우 낮은 것으로 나타났다. 농촌의 대수선이 이루어지지 않은 40년 이 상의 주택의 경우 대부분 한옥주택과 유사한 상황일 것으로 추 정된다.
- house 3이 house 2에 비해 실내 열취득 값이 큰 이유는 실내 열취득 값은 크나 전용 난방 면적이 house 2가 현저히 작기 때 문에 면적 대비 산출되는 온도 상승 값이 더 상승하는 결과를 보이는 것으로 나타났다. 또한 가변 난방도일 값이 차이나는 이 유는 벽체에 의한 열손실이 house 3이 house 2에 비해 열관류율 이 더 낮으며, 손실량이 house 3이 더 높게 분석되어 가변 난방 도일의 값이 더 큰 것으로 분석되었다.
- 열화상측정 결과 단열재 끊김 부위에서 열교현상이 발생함에도 불구하고 앞 절의 노후주택 4호의 열화상분포와 상당히 다른 양상을 보이는 것을 육안으로 확인할 수 있다[Table 11]. 또한 기밀성능 측정결 과 단위면적당 난방에너지 요구량이 85.14kWh/m2 ･yr로 2.5배 이 상 성능이 좋은 것으로 확인되었으며 난방, 냉방, 급탕, 조명, 환기 등 1차 에너지 소요량을 산정해 본 결과 234.14 kWh/m2 ･yr 로 앞 절 노후주택 4호의 난방에너지에 비해 낮은 것으로 나타났다.
- 본 대상주택의 에너지원은 기름보일러를 사용하고, 평균 난 방비가 60만원 수준으로 난방에너지가 과다하여 여러 차례 보수 공사를 했음에도 난방 개선효과가 없었다. 보일러 30분 가동 후 열화상카메라 측정 결과 외피의 단열성능이 낮아 열교현상이 발생하는 것을 확인할 수 있었다[Table 3].보일러 배관 측 정결과 배관상의 문제는 없는 것으로 확인되어 외피 단열성능 개선이 필요할 것으로 판단된다.
- 본 대상주택의 에너지원은 기름보일러를 사용하고, 평균 난 방비가 60만원 수준으로 난방에너지가 과다하여 여러 차례 보수 공사를 했음에도 난방 개선효과가 없었다. 보일러 30분 가동 후 열화상카메라 측정 결과 외피의 단열성능이 낮아 열교현상이 발생하는 것을 확인할 수 있었다[Table 3].
- 본 연구의 1인용 소형주택의 에너지 성능 분석결과 [Table 10]에서 볼 수 있듯이 일사열취득에 의한 온도 상승이 8.60%로 노후 주택 4호의 3.60∼5.70%에 비해 약 벽체 열관류율은 1.5배에서 2.3배에 달하는 것으로 나타나 성능이 우수하며 벽체열관류율, 창호열관류율 모두 다 매우 우수한 것으로 나타났다.
- 세 번째 대상주택 정밀진단 결과, 벽체 열관류율은 0.93 W/m2 K로 저소득층 표준주택 대비 약 11.14% 창호 열관류율은 2.86W/m2 K로 35.87% 낮게 나타났다. 기밀성능 측정결과 대상 가구는 시간당 0.
- 셋째, 컴팩트 주택의 에너지성능 분석결과 청년들이 직접 건축한 주택임에도 불구하고 매우 양호한 에너지성능을 가지고 있는 것으로 평가되었다. 농촌의 1인가구 증가와 주택의 노후 화에 따른 문제점을 해결하는데 본 연구결과에 나타난 소형 컴 팩트 주택의 에너지성능의 효율성을 통해 가능성을 파악할 수 있었고, 향후 소형 컴팩트 주택의 친환경에너지 또는 대체에너지 사용에 대한 연구 및 기술 개발이 필요한 것으로 판단된다.
- 55% 낮아 에너지 성능이 좋은 것으로 분석되었다. 열 화상측정결과 모든 공간에서 내벽, 창호, 천장 모든 공간에서 열 이 균일하지 않는 것으로 나타났다. 이는 창호와 벽체의 단열성 능이 낮기 때문에 나타난 결과라 판단된다[Table 5].
- 3배에 달하는 것으로 나타나 성능이 우수하며 벽체열관류율, 창호열관류율 모두 다 매우 우수한 것으로 나타났다. 열화상측정 결과 단열재 끊김 부위에서 열교현상이 발생함에도 불구하고 앞 절의 노후주택 4호의 열화상분포와 상당히 다른 양상을 보이는 것을 육안으로 확인할 수 있다[Table 11]. 또한 기밀성능 측정결 과 단위면적당 난방에너지 요구량이 85.
- 80% 낮아 에너지 성 능이 좋은 것으로 분석되었다. 열화상측정결과 창호열관류율이 높아 모든 공간에서 창호 부분에 열이 균일하지 않은 것으로 나 타나며 특히 방1이 더욱 나쁜 것으로 나타났다[Table 7]
- 정밀진단 결과를 이용 한 에너지성능 분석결과, 저소득층 표준주택 대비 일사열취득에 의한 온도상승이 6.56% 낮고, 가변난방도일 산정결과 약 38.63% 많은 것으로 분석되어 난방에너지요구량이 저소득층 표준주택 에 비해 7.55% 낮아 에너지 성능이 좋은 것으로 분석되었다. 열 화상측정결과 모든 공간에서 내벽, 창호, 천장 모든 공간에서 열 이 균일하지 않는 것으로 나타났다.
- 정밀진단 결과를 이용한 에너지성능 분석결과, 대상가구가 저소득층 표준주택에 비해 1.65% 높은 난방에너지요구량이 필요한 것으로 나타났다. 이러한 이유는 일사열취득에 의한 온도 상승이 6.
- 정밀진단 결과를 이용한 에너지성능 분석결과, 저소득층 표 준주택 대비 일사열취득에 의한 온도상승이 11.48% 낮고, 가변 난방도일 산정결과 약 39.43% 많은 것으로 분석되어 난방에너 지요구량이 저소득층 표준주택에 비해 24.80% 낮아 에너지 성 능이 좋은 것으로 분석되었다. 열화상측정결과 창호열관류율이 높아 모든 공간에서 창호 부분에 열이 균일하지 않은 것으로 나 타나며 특히 방1이 더욱 나쁜 것으로 나타났다[Table 7]
- 정밀진단 결과를 이용한 에너지성능 분석결과, 저소득층 표 준주택 대비 일사열취득에 의한 온도상승이 40.98% 낮고, 가변 난방도일 산정결과 약 68.64% 많은 것으로 분석되어 난방에너 지요구량이 저소득층 표준주택에 비해 64.49% 높아 에너지 성 능이 매우 나쁜 것으로 분석되었다. 열화상측정결과에서도 벽 체, 창호, 천장 등 모든 공간에서 열교현상이 발생하고 있어 단 열성능 보강이 필요할 것으로 판단된다[Table 9].
- 첫째, 20~30년 된 농촌주택의 일반적인 유형인 조적조 벽체 구조의 주택인 house 1~3호는 단위면적당 난방에너지요구량이 210kWh/m2 ･yr에서 280kWh/m2 ･yr 수준으로 창호의 종류, 면적, 기밀상태에 따라 기밀성능이 0.8에서 1.3으로 편차가 크게 나타 나고 기밀성능이 떨어지는 주택의 경우 단열성능이 매우 낮고 난방비가 매우 높은 수준이었다. 따라서 일반적으로 주택노후 의 기준으로 이용하는 준공년도 외에 겨울철 난방비 등의 지표 가 농촌주택개량의 수선정도 측정의 기준으로 적용될 필요가 있다고 판단된다.
후속연구
- 셋째, 컴팩트 주택의 에너지성능 분석결과 청년들이 직접 건축한 주택임에도 불구하고 매우 양호한 에너지성능을 가지고 있는 것으로 평가되었다. 농촌의 1인가구 증가와 주택의 노후 화에 따른 문제점을 해결하는데 본 연구결과에 나타난 소형 컴 팩트 주택의 에너지성능의 효율성을 통해 가능성을 파악할 수 있었고, 향후 소형 컴팩트 주택의 친환경에너지 또는 대체에너지 사용에 대한 연구 및 기술 개발이 필요한 것으로 판단된다.
- 농촌의 대수선이 이루어지지 않은 40년 이 상의 주택의 경우 대부분 한옥주택과 유사한 상황일 것으로 추 정된다. 따라서 농촌주거복지 차원에서 정부가 실태조사를 수 행하고 시급한 조치를 취하기 위한 기준으로 본 연구의 결과를 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
- 또한 노후화된 농촌 주택의 개보수, 리모델링 진행 시 적절 한 진단을 통해서 적합한 유지보수 계획이 수립되어 사업이 시 행될 수 있다면 농촌주택개량사업이 보다 사업효과를 높이고 나아가 거주자의 만족도 개선효과가 제고될 수 있을 것으로 판 단된다. 이를 위해서는 향후 농촌주택의 에너지성능을 평가할 수 있는 진단기준, 진단체크표 개발 등에 대한 연구가 수행되어야 할 것이다.
- 보일러 30분 가동 후 열화상카메라 측정 결과 외피의 단열성능이 낮아 열교현상이 발생하는 것을 확인할 수 있었다[Table 3].보일러 배관 측 정결과 배관상의 문제는 없는 것으로 확인되어 외피 단열성능 개선이 필요할 것으로 판단된다.
- 1980년 당시 법규 기준과 비교했을 경우에도 법규 기준에 훨씬 못 미치는 결과로 도출되었기 때문에 이를 개선할 수 있다면 단위면적당 난방에너지요구량이 가장 낮은 것으로 분석되었다. 이러한 결과에 대한 원인 분석은 추후 연구가 진행 되어야 할 것으로 판단된다.
- 또한 이 외에도 1인 가구 증가로 인해 주거비 부담 해소와 효율적인 공간 활용이 가능한 1인용 소형주택에 대한 수요가 늘면서(백혜선 외, 2016)6) 최근 농촌으로 이주를 희망하는 젊은 층을 중심으 로 수요가 생겨나고 있는 1인용 소형주택에 대해서도 시범적으로 건물 에너지 성능 분석을 수행해 보았다. 이러한 농촌주택의 건물에너지 분석과 노후주택 개보수에 따른 경제성 효과 분석 결과는 농촌주택정비사업의 기초적인 자료로 활용될 수 있을 것 이며 더 나아가 연구결과를 바탕으로 농촌주택개량사업에 에너지 효율을 고려한 주택 개보수 프로그램을 도입한다면 에너지 컨설팅을 담당하는 전문 컨설턴트부터 기능공, 설치기사 등 농촌 에 새로운 일자리를 창출하는 고용효과도 볼 수 있을 것이다.
- 또한 노후화된 농촌 주택의 개보수, 리모델링 진행 시 적절 한 진단을 통해서 적합한 유지보수 계획이 수립되어 사업이 시 행될 수 있다면 농촌주택개량사업이 보다 사업효과를 높이고 나아가 거주자의 만족도 개선효과가 제고될 수 있을 것으로 판 단된다. 이를 위해서는 향후 농촌주택의 에너지성능을 평가할 수 있는 진단기준, 진단체크표 개발 등에 대한 연구가 수행되어야 할 것이다.
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