초록 ▼

연구의 목적 및 내용

PCM을 플레이트 형식의 “Cool Roof System”제품을 개발하여 건물옥상에 적용시켜 도시열섬현상 저하 효과 그리고 궁극적으로 온실가스 저감효과 도모

연구개발성과

1차 연도
▪ PCM Cool Roof System의 개념 및 개발현황 조사
▪ 옥상 마감유형별 표면온도 실태조사
▪ 시스템 적용 및 성능 평가를 위한 기존 도시의 현황분석
▪ 축열 플레이트 설계 및 축소모형 실험
▪ PCM Cool Roof System의 경제성 평가
▪ 최

연구의 목적 및 내용

PCM을 플레이트 형식의 “Cool Roof System”제품을 개발하여 건물옥상에 적용시켜 도시열섬현상 저하 효과 그리고 궁극적으로 온실가스 저감효과 도모

연구개발성과

1차 연도
▪ PCM Cool Roof System의 개념 및 개발현황 조사
▪ 옥상 마감유형별 표면온도 실태조사
▪ 시스템 적용 및 성능 평가를 위한 기존 도시의 현황분석
▪ 축열 플레이트 설계 및 축소모형 실험
▪ PCM Cool Roof System의 경제성 평가
▪ 최적의 상안정 PCM type 개발기술 확립
▪ PCM 적용 연구사례 조사 및 열적 성능 분석
▪ 도시의 적용 범위 및 적용가능성 분석
▪ 시뮬레이션분석을 통한 도심열섬저감 효과 분석
▪ 축열 플레이트의 축열성능 향상에 따른 냉방에너지 저감 분석

2차 연도
▪ 상안정 PCM의 열적 거동 분석
▪ PCM축열 플레이트 설계 및 축소모형 실험
▪ 축열성능 향상 방안 연구
▪ PCM축열 플레이트 설계 및 축소모형 실험
- 상안정 PCM이 들어간 축열 플레이트 설계
- 축소모형 실험을 통한 축열 플레이트의 열적 거동 분석
▪ Cool Roof System 변동에 따른 열적 거동 분석
- 데이터 로거 및 열류량 측정을 통한 축열 플레이트의 열적 거동 분석 실시

3차 연도
▪ 도시표면 마감재에 따른 태양열 반사율 및 표면온도 측정실험 및 미기후 분석 시뮬레이션 실시
▪ Test-bed 선정 및 현장적용 실물모형 실험을 통한 PCM Cool Roof System의 성능검증
▪ PCM Cool Roof System의 열성능 시뮬레이션 분석
▪ CFD시뮬레이션 분석을 통한 PCM Cool Roof System의 도시열섬효과 저감 검증
▪ 선행연구 및 본 연구에 대한 결론 분석 및 이론적 고찰을 바탕으로 설계기준안 개발
▪ PCM Cool Roof System 적용시의 난방에너지부하 변화 시뮬레이션 분석
▪ 미기후 분석시뮬레이션 프로그램을 활용한 최적의 PCM 적용 방안 고찰

연구개발성과의 활용계획(기대효과)

가. 상안정 PCM 축열 플레이트 개발
▪ 최종 PCM 축열 플레이트의 형태는 지붕에만 적용가능한 것이 아니라, 야외 테라스, 목재 데크 등이 사용되는 곳에 적용하여 도시 전체의 온도를 낮추는데 큰 영향을 줄 수 있을 것으로 기대한다. 또한 PCM의 종류에 따라 다양한 상변화온도를 갖는 MPPCM의 제조가 가능하기 때문에 건축분야 뿐만 아니라 다양한 산업 분야에 적용될 가능성이 있음
▪ 더 나아가 MPPCM을 WPC 중공층에 넣는 형태가 아닌 알루미늄 패널 등을 이용하여 PCM을 대용량으로 적용한 단일화 제품으로 개발할 수 있고, 이를 실내에 적용하여 도시열섬현상 저감 효과 뿐만 아니라, 실내 온열쾌적감 증가 및 건물 냉난방에너지 감소 효과 기대
나. PCM Cool Roof System 성능평가 및 열섬현상 저감 효과 분석
▪ PCM Cool Roof System을 플레이트의 형태로 기존건물 및 신축건물 옥상에 적용이 용이 하도록 설계하여 성능평가를 실시하고 궁극적으로 열섬효과 저감 효과 확인
▪ 경량이면서 고강도의 마감재로 제작하여 하중의 영향을 감소시키고 구조적 안정성을 확보하였으며 이는 다양한 용도의 건축물에 적용 가능성을 보여주며 시스템 유지관리⋅보수의 어려움을 감소시켜 현 시점 대비 향후 PCM Cool Roof 적용성 확대 기대
▪ 개발기술의 열 성능평가 및 온실가스 저감 효과 분석을 위해 실시한 실험 결과를 바탕으로 PCM을 활용한 건축자재 및 관련분야의 다양하고 심도 높은 연구에 기초자료로 활용될 수 있고 관련 산업의 활성화에 기여 예상
▪ 시제품 개발 시 합리적인 성능 발현이 가능하도록 성능지침으로서 활용 할 수 있을 것이며 궁극적으로 건물에너지절감과 온실 가스 저감 효과로 인한 열섬현상 저감 기대
다. PCM Cool Roof System 설계 기준(안)
▪ 현재 기존 건축물의 지붕 외피에 상변화물질(PCM)적용이 가능한 설계 방법 및 기준은 전무한 상태이며, 본 개발 기술 적용 시 설계 및 시공뿐만 아니라 지속적 유지관리를 위한 가이드라인으로 본 설계 기준(안) 작성을 통하여 기존건축물 전반에 걸쳐 적용 가능한 PCM Cool Roof System 적용 설계 기준안을 작성하여 본 기술의 보급 및 확산 유도
▪ 실무자뿐 아니라 관심을 갖는 일반인이 본 설계 기준(안)에 따라 PCM Cool Roof System의 기본개념⋅성능⋅시공방안⋅유지관리 및 보수⋅전문용어에 대한 이해를 도울 수 있는 자료로 활용 가능
(출처 : 국문 요약문 3P)

Abstract ▼

Purpose & Contents

Reduction Effect of urban heat island and greenhouse gas by applying “Cool Roof System” which was developed by PCM plate to roof of the buildling

Results

1st year
▪ Analysis of concept and present condition of PCM Cool Roof System
▪ Analysis of surface t

Purpose & Contents

Reduction Effect of urban heat island and greenhouse gas by applying “Cool Roof System” which was developed by PCM plate to roof of the buildling

Results

1st year
▪ Analysis of concept and present condition of PCM Cool Roof System
▪ Analysis of surface temperature by roof finishing materials
▪ Analysis of current situation of existing city for system application and performance test
▪ Design of heat storage plate and scale model test
▪ Economic evaluation of PCM Cool Roof System
▪ Development of optimal state-stable-PCM type
▪ Case study of PCM application and analysis of thermal performance
▪ Analysis of a range of application and applicability to city
▪ Analysis of reduction Effect of urban heat island by simulation
▪ Analysis of reduction of cooling energy by improving thermal performance of heat storage plate

2nd year
▪ Analysis of thermal behavior of state-stable-PCM
▪ Research of improving heat storage performance
▪ Design of heat storage plate and scale model test
- Design of heat storage plate with state-stable-PCM
- Analysis of thermal behavior of heat storage plate by scale model test
▪ Analysis of thermal behavior by change of Cool Roof System
- nalysis of thermal behavior of state-stable-PCM through measuring heat flow by data-logger

3rd year
▪ Measurement of albedo and surface temperature by finishing of building and analysis of microclimate
▪ Performance test of PCM Cool Roof System by selecting Test-bed and mock-up test
▪ Thermal simulation of PCM Cool Roof System
▪ Reduction of urban heat island effect by PCM Cool Roof System through CFD simulation
▪ Development of standard of design by preceding research analysis and theory consideration
▪ Study on heating energy of PCM Cool Roof System by energy simulation
▪ Consideration of application methods for optimal PCM by microclimate simulation

Expected Contribution

가. Development of state-stable-PCM heat storage plate
▪ Ultimate form of PCM heat storage plate can be applied to roof, as well as, terraces, wood deck, etc. so that it is expected to have effects on reducing temperature of whole city. It is possible to apply PCM plate to various industry fields as well as architectural field, as MPPCM which have various phase change temperature could be produced by type of PCM.
▪ Furthermore, a single-product with large amount of PCM could be developed by aluminum panel and it could reduce not only urban heat island also building energy 나. Performance test of PCM Cool Roof System and anaylsis of reduction of urban heat island phenomenon
▪ Designing PCM plate for application to existing building and newly-built building and verifying reduction of urban heat island
▪ Reducing the effect of load and improving structural safety by light weight & high strength finishing, it could be applied to various type of building and reduce the difficulties of maintenance
▪ Utilization as basic data for PCM research of materials and related fields and it is expected to contribute to vitalization of related industry
다. Design criteria of PCM Cool Roof System
▪ There are no methods and standards of PCM application to roof of building, therefore, one of the results of this study is to make guideline of design criteria of PCM Cool Roof System and maintenance management
▪ it is expected to be utilized as base data of understanding concept, performance, construction method, maintenance and technical terms of PCM Cool Roof System for the public as well as experts
(출처 : SUMMARY 5P)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• SUMMARY ... 5
• Contents ... 7
• 목차 ... 8
• 제1장. 연구개발과제의 개요 ... 9
• 1.1 연구개발 목적 ... 9
• 1.2 연구개발의 필요성 ... 10
• 1.3 연구개발 범위 ... 14
• 제2장. 국내외 기술 개발 현황 ... 15
• 2.1 Cool Roof System의 연구 동향 ... 15
• 제3장. 연구 수행 내용 및 성과 ... 18
• 3.1 연구개발결과 요약 ... 18
• 3.2 연차별 연구수행 내용 및 결과 ... 21
• 제4장. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 177
• 1. 목표 달성도 ... 177
• 2. 관련 분야 기여도 ... 186
• 제5장. 연구개발성과의 활용계획 ... 187
• 1. 연구개발성과 활용계획 ... 187
• 2. 연구개발성과 기술개요 및 실용화 방안 ... 188
• 제6장. 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 190
• 1. PCM의 건물 적용 연구 동향 ... 190
• 2. PCM Cool Roof System 관련 연구 동향 ... 195
• 제7장. 연구개발성과의 보안등급 ... 197
• 제8장. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 197
• 제9장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 198
• 제10장. 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 201
• 제11장. 기타 사항 ... 202
• 제12장. 참고 문헌 ... 203
• 끝페이지 ... 207