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문제 정의
- 본 논문에서는 건물에 신재생에너지를 적용하기 위한 용량을 결정하는데 있어서 공공기관 신재생에너지설비 설치의무화제도와 건축물인증제도에 따라 각각 설치비용과 이산화탄소절감을 목적으로 태양열, 태양광, 지열히트펌프 등으로 구성되는 건물적용 신재생에너지설비에 대한 개념설계단계에서 최적용량을 산정하여 전체적인 설계에 반영될 수 있도록 하는 절차적 방안을 제시하였다. 본 논문에서 제시한 방법은 RETScreen과 ISO 13790의 성능평가기준을 기반으로 제작된 소프트웨어 툴을 함께 이용하는 방안을 제시하였으며, RETScreen을 이용하여 각각의 제도에 적용할 수 있는 설계용량을 제시할 수 있을 것이다.
- 그렇지만,개념설계단계에서 최적의 설계를 위한 지원프로그램4-7)은 국내에서 개발 중이거나 신재생전력원에 국한한 기능을 갖는 등 아직까지는 공개적으로 이용가능한 툴을 찾기 어려운 실정이다.신재생에너지설비를 평가하기 위한 목적으로 전세계적으로 널리 사용되어지는 프로그램 중의 하나는 RETScreen8)이라는 툴이 있으며,최근 Lee등9)은 이 툴을 이용하여 다양한 신재생에너지설비를 건물에 복합적으로 적용하는 경우에 최적용량설계를 위한 방법을 제안하였으며, 본 논문에서는 이 방법을 활용하여 국내 신재생설비 의무화제도와 신재생에너지이용 건축물 인증제도을 위하여 개념설계단계에 적용하기 위한 방안을 위한 기초적인 분석결과를 보이고자 한다.
- RETScreen을 이용한 최적설계를 위하여 필요한 대상건물의 입력파라메터로는 단위면적당 난방 및 냉방부하,단위면적당 조명/환기를 위한 전력부하,급탕부하 산정을 위한 건물 재실자 수 등이다.최적용량설계 결정을 위한 최적화 목적함수로는 태양열,태양광,지열히트펌프 등 신재생설비 및 터보냉동기와 보일러설비에 대한 초기설치비용과 년간 이산화탄소배출 절감량을 최대화하기 위한 목적함수도 고려하였다.물론,수명기간에 걸친 비용과 수익의 현가환산합을 목적함수로 둘 수도 있다.
가설 설정
- 본 논문에서 검토대상으로 한 건물은 단위 면적당 급탕,조명 및 환기부하12)를 가정하고 5층 규모의 연면적 10,000㎡ 건물이며, 터보냉동기와 가스보일러를 적용한 경우의 에너지소요량이 업무용건물에 대한 값으로서 371.66kWh/㎡-yr1)을 만족하도록 단위면적당 냉난방부하를 설정하였다.일사량 등 기상데이터는 서울지역으로 하였다.
- 태양열집열기와 태양광패널은 남향으로 경사각 30°로 설정하였으며, 태양열집열기 설치면적은 적정 태양열의존율인 60%가 되도록 면적을 312㎡로 고정하고 태양광(PV)모듈과 지열히트펌프(GSHP), 냉동기 및 보일러 용량을 결정하는 방식을 취하였다.터보냉동기의 COP와 가스보일러의 효율은 각각 4.0과 0.85로 가정하였으며, 설비별 설치비용 산정을 위하여 설치단가1)를 적용하였고, 터보냉동기와 가스보일러에 대해서는 각각 200천원/kWt, 50천원/kWt13)를 적용하였다.
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