초록 ▼

2015년 12월 파리협정 체결로 신 기후체제가 출범됨에 따라 우리나라는 2030년까지 국가 온실가스 감축목표를 수립하였고 건물부문은 기존(‘16년도)보다 대폭 강화된 64.5백만 톤을 목표로 감축 로드맵이 수정 발표되었음. 따라서 국가 온실가스 감축을 위해 체계적인 건축물 에너지 관리가 중요하고, 노후 연한으로 만이 아닌 다소비 건축물에 대하여 건축물 에너지 관리 대상 선별과 원인 인자 분석 및 해결방안을 토탈로 제시하여 체계적이고 정량적인 가이드적 성격의 서비스 개발이 요구됨

본 연구는 제로에너지건물 최적 설계·시공

2015년 12월 파리협정 체결로 신 기후체제가 출범됨에 따라 우리나라는 2030년까지 국가 온실가스 감축목표를 수립하였고 건물부문은 기존(‘16년도)보다 대폭 강화된 64.5백만 톤을 목표로 감축 로드맵이 수정 발표되었음. 따라서 국가 온실가스 감축을 위해 체계적인 건축물 에너지 관리가 중요하고, 노후 연한으로 만이 아닌 다소비 건축물에 대하여 건축물 에너지 관리 대상 선별과 원인 인자 분석 및 해결방안을 토탈로 제시하여 체계적이고 정량적인 가이드적 성격의 서비스 개발이 요구됨

본 연구는 제로에너지건물 최적 설계·시공 지원시스템을 구축하여, 대한민국 모든 건축물 대상으로 자동으로 선별하여 국가차원에서의 에너지 관리 및 건물부문 온실가스 감축을 이행하는데 기여하고자 서비스 핵심 기술을 확보하는 것을 목표로 기획함

(출처 : 서지자료 138p)

Abstract ▼

South Korea has established the national target of greenhouse gas (GHG) reduction by 2030 as the new climate regime has launched with the Paris Agreement in December 2015. The reduction road map in the building sector has been revised and announced with a much more reinforced target than the existin

South Korea has established the national target of greenhouse gas (GHG) reduction by 2030 as the new climate regime has launched with the Paris Agreement in December 2015. The reduction road map in the building sector has been revised and announced with a much more reinforced target than the existing one in 2016 as 64.5 million tons. Thus, systematic building energy management is important to reduce GHG in the nation. It is necessary to develop services that exhibit a systematic and quantitative guideline by presenting the target selection of building energy management, analysis of causal factors, and solution measures as a total solution for multi-consuming buildings rather than using a criterion based on building age.

This study aims to ensure a service key technology to contribute to the energy management at the national level and the fulfillment of GHG reduction in the building sector by building an optimal design and construction support system of zero-energy buildings and selecting all target buildings automatically in Korea.

(source : Bibliographic Data 139p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 11
• 1.1 연구개요 ... 11
• 1.2 연구배경 및 필요성 ... 11
• 2. 연구개발과제의 수행과정 및 수행내용 ... 14
• 2.1 연구개발의 최종목표 ... 14
• 2.2 성과지표 및 목표치 ... 16
• 2.3 수행내용 ... 19
• 3. 연구개발과제의 수행결과 및 목표달성 정도 ... 123
• 3.1 정성적 연구개발성과 ... 123
• 3.2 정량적 연구개발성과 ... 127
• 4. 연구개발 성과의 관리 및 활용계획 ... 130
• 4.1 성과활용방안 ... 130
• 4.2 기대효과 ... 135
• 서지자료 ... 138
• Bibliographic Data ... 139
• 표목차 ... 5
• 표 2-1 업무시설의 에너지사용 용도 분류 ... 29
• 표 2-2 시설물 용도별 용도프로필 ... 37
• 표 2-3 시설물 용도별 용도프로필 ... 38
• 표 2-4 표준월 산출방법 및 기상요소별 가중치 비교 ... 40
• 표 2-5 일사량 계산모델 비교 ... 41
• 표 2-6 기상청 관측지점 정보 및 확보된 자료 현황 (2021년 07월 기준) ... 42
• 표 2-7 선정한 기상요소 및 관측시간 ... 42
• 표 2-8 ISO 15927-4의 표준년 도출 작업 흐름도 ... 43
• 표 2-9 66개 지역의 표준 기상데이터 구축 (표준년) - 1 ... 45
• 표 2-10 66개 지역의 표준 기상데이터 구축 (표준년) - 2 ... 46
• 표 2-11 ISO TRY 대표월 선정결과 비교 (서울) ... 47
• 표 2-12 ISO TRY 월평균 기온 (서울) ... 47
• 표 2-13 ISO TRY 월평균 상대습도 비교 (서울) ... 49
• 표 2-14 월평균 수평면 전일사량 (서울) ... 50
• 표 2-15 일사량 데이터 미관측 지역의 매칭 현황 (선행연구 방식) ... 52
• 표 2-16 일사량 데이터 미관측 지역의 매칭 현황 (본 과제 방식) ... 53
• 표 2-17 추적가스를 이용한 실내 환기량(침기량) 산정 기준 ... 77
• 표 2-18 추적가스를 이용한 측정방법 ... 77
• 표 2-19 Living-lab Test Case ... 79
• 표 2-20 건축물 에너지 성능 정보 도출 위한 분석 대상 칼럼 레이블 ... 90
• 표 2-21 단열(벽체)공사 수행 관련 에너지 성능 정보 분석 위한 변수 설정 ... 92
• 표 2-22 단열(벽체)공사 관련 에너지 성능 정보 분석 결과 ... 92
• 표 2-23 단열(최상층 지붕)공사 관련 에너지 성능 정보 분석 결과 ... 93
• 표 2-24 단열(최하층 바닥)공사 관련 에너지 성능 정보 분석 결과 ... 93
• 표 2-25 창호공사 수행 관련 에너지 성능 정보 분석 위한 변수 설정 ... 94
• 표 2-26 건축물 에너지효율등급 자료 및 에너지절약설계기준에 준거한 창호 분석 기준 구성 ... 95
• 표 2-27 창호공사 관련 에너지 성능 정보 분석 결과 ... 95
• 표 2-28 조명공사 수행 관련 에너지 성능 정보 분석 위한 변수 설정 ... 96
• 표 2-29 건축물 에너지효율등급 자료 및 에너지절약설계기준에 준거한 실조도 분석 기준 구성 ... 97
• 표 2-30 조명공사 관련 에너지 성능 정보 분석 결과 ... 97
• 표 2-31 설비(냉방)공사 수행 관련 에너지 성능 정보 분석 위한 변수 설정 ... 98
• 표 2-32 설비(냉방)공사 관련 에너지 성능 정보 분석 결과 ... 99
• 표 2-33 설비(난방)공사 수행 관련 에너지 성능 정보 분석 위한 변수 설정 ... 100
• 표 2-34 설비(난방)공사 관련 에너지 성능 정보 분석 결과 ... 101
• 표 2-35 설비(급탕)공사 수행 관련 에너지 성능 정보 분석 위한 변수 설정 ... 102
• 표 2-36 설비(급탕)공사 관련 에너지 성능 정보 분석 결과 ... 103
• 표 2-37 신재생(On-site)공사 수행 관련 에너지 성능 정보 분석 위한 변수 설정 ... 103
• 표 2-38 제로에너지건축물 인증등급 획득 위한 대안 설정 ... 105
• 표 2-39 시나리오별 공사비 단가 및 부문별 연간 단위면적당 1차에너지소요량 산출 결과(단열공사) ... 106
• 표 2-40 상위 25%, 50%, 75%에 해당하는 시나리오별 공사비 단가 및 에너지 성능 ... 106
• 표 2-41 제로에너지건축물 인증등급 획득 대안별 경제성 평가 위한 지표 설정 ... 107
• 표 2-42 On-site 신재생에너지 활용 단가: 일빈용전력(갑) I – 계약전력 300kW 미만 ... 109
• 표 2-43 Off-site 신재생에너지 활용 단가 ... 109
• 표 2-44 On-site 신재생에너지 활용에 따른 에너지 성능 및 운용비용 산출 프로세스 ... 109
• 표 2-45 Off-site 신재생에너지 활용에 따른 에너지 성능 및 운용비용 산출 프로세스 ... 109
• 표 4-1 예상성과 활용시기 및 효과 ... 133
• 표 4-2 개발 성과의 경제적 연도별 파급효과 예상(안) ... 135
• 표 4-3 개발 시스템의 사회적 기대효과 ... 137
• 그림목차 ... 7
• 그림 1-1 제로에너지 건물 최적설계·시공 연구 개요도 ... 11
• 그림 1-2 국내·외 제로에너지 빌딩 로드맵 ... 12
• 그림 2-1 MOU 체결 의약서 ... 19
• 그림 2-2 설치 기기스팩 ... 23
• 그림 2-3 센서 설치 예시 (건설기술연구원 도로실험동) ... 24
• 그림 2-4 관제시스템 예시(건설기술연구원 도로실험동) ... 26
• 그림 2-5 서울시 공공건축물 관제 GUI를 통한 계측 화면 캡쳐 ... 27
• 그림 2-6 계측데이터 샘플예시 ... 27
• 그림 2-7 비대면 에너지사용량 분석체계 도식도 ... 28
• 그림 2-8 인자별 추세식 및 결정인자 도출 ... 30
• 그림 2-9 인자별 추세식 그래프 ... 33
• 그림 2-10 건물에 따른 동계/하계 전력, 온도 및 조도 ... 36
• 그림 2-11 표준년 선정절차 (ISO TRY) ... 39
• 그림 2-12 표준 기상데이터 산출방법 비교 ... 40
• 그림 2-13 ISO TRY 월 평균 기온 변화 (서울) ... 48
• 그림 2-14 ISO TRY 연평균 기온의 상관도 (서울) ... 48
• 그림 2-15 ISO TRY 월평균 상대습도 변화 (서울) ... 49
• 그림 2-16 ISO TRY 월평균 상대습도 상관도 (서울) ... 49
• 그림 2-17 월평균 수평면 전일사량 변화 (서울) ... 50
• 그림 2-18 월평균 수평면 전일사량 상관도 (서울) ... 50
• 그림 2-19 경사면 전일사량 산출 프로세스 ... 55
• 그림 2-20 선별 개념(좌) 및 백분위 의미(우) (김덕우 외, 2019) ... 57
• 그림 2-21 선별 개념(좌) 및 백분위 의미(우) (김덕우 외, 2019) ... 57
• 그림 2-22 고지서 사용기간 vs 달력 맞춤 사용기간 개념 ... 59
• 그림 2-23 달력맞춤 프로토타입 ... 60
• 그림 2-24 Calendarization 전후 R2 분포 비교 (전: 44%, 후: 65%) ... 60
• 그림 2-25 실내환경성능 진단 평가서(정성) 예시 ... 67
• 그림 2-26 실내환경센서 설치 건물명(23개동)과 위치 ... 68
• 그림 2-27 건물별 시간에 따른 실내온도 분포 ... 68
• 그림 2-28 건물별 시간에 따른 이산화탄소 농도 분포 ... 69
• 그림 2-29 근무시간대 실내 및 외기온도 시간대별 시각화 (중부여성발전센터) ... 69
• 그림 2-30 우수(green), 양호(yellow), 보통(orange), 불량(red) 분포도 시각화 ... 70
• 그림 2-31 실내환경 개별 및 종합 등급(안) ... 70
• 그림 2-32 목 업주택 평면 도 및 가스 농도 측정 지점 ... 72
• 그림 2-33 SF_{6} 및 CO₂ 기반 침기량 도출 방법 검증 실험 결과 ... 73
• 그림 2-34 Segmented Linear Regression 기반 침기량 추정 ... 74
• 그림 2-35 Hampel 필터를 활용한 이상치 제거 예시 결과 ... 74
• 그림 2-36 월별 대표 침기량 산정 예시 ... 75
• 그림 2-37 모니터링 건물의 월별 ACH 분석 결과 ... 76
• 그림 2-38 실내환경(환기(침기)) 성능 진단 프로세스 ... 76
• 그림 2-39 Living Lab. 개요 ... 78
• 그림 2-40 Case A 전체 CO2 농도 데이터 및 실내 평균 데이터 ... 80
• 그림 2-41 Case A 센서 위치에 따른 CO2 농도 기반 침기량 산정 ... 81
• 그림 2-42 Case B 전체 CO2 농도 데이터 및 실내 평균 데이터 ... 82
• 그림 2-43 Case B 센서 위치에 따른 CO_{2} 농도 기반 침기량 산정 ... 83
• 그림 2-44 Case C 전체 CO₂ 농도 데이터 및 실내 평균 데이터 ... 84
• 그림 2-45 Case C 센서 위치에 따른 CO₂ 농도 기반 침기량 산정 ... 85
• 그림 2-46 기존 건축물 에너지 성능 평가 프로그램(ECO2-EB) 소프트웨어 등록 ... 86
• 그림 2-47 서울시 가족센터 3D 스캐닝 ... 87
• 그림 2-48 건물에너지 시뮬레이션 해석 결과 ... 88
• 그림 2-49 에너지사용량 기반 건물에너지 성능 분석 (BEPA) 결과 ... 88
• 그림 2-50 서울시 가족센터 난방설비 ... 89
• 그림 2-51 벽체 부위 단열공사 에너지 성능 정보 산출 프로세스 ... 91
• 그림 2-52 창호공사 에너지 성능 정보 산출 프로세스 ... 94
• 그림 2-53 조명공사 에너지 성능 정보 산출 프로세스 ... 96
• 그림 2-54 설비(냉방)공사 에너지 성능 정보 산출 프로세스 ... 98
• 그림 2-55 설비(난방)공사 에너지 성능 정보 산출 프로세스 ... 100
• 그림 2-56 설비(급탕)공사 에너지 성능 정보 산출 프로세스 ... 102
• 그림 2-57 그린리모델링 〈대안 1〉에 대한 경제성 평가 프로세스 ... 108
• 그림 2-58 데이터 입력 화면 - 기존 건축물 기본 정보 ... 110
• 그림 2-59 데이터 입력 화면 - 그린리모델링 공종별 물량 정보 ... 110
• 그림 2-60 데이터 입력 화면 - 신재생(자재구성) ... 111
• 그림 2-61 데이터 입력 화면 - 신재생(건축공사방법) ... 111
• 그림 2-62 입력 데이터 확인 및 이에 따른 에너지 성능 산출 결과 화면 ... 112
• 그림 2-63 그린리모델링 대안별 공사비 산출 및 건축물 에너지 성능, 경제성 분석 결과 화면 ... 112
• 그림 2-64 BIM/IFC기반 구조정보 자동추출 ... 113
• 그림 2-65 구조정보 편집 및 하중입력 ... 114
• 그림 2-66 구조해석모델 변경(자동화) ... 114
• 그림 2-67 구조해석 결과 확인(요구내력, Demand 산정) ... 115
• 그림 2-68 RC부재 설계(보유내력, Capacity 산정) ... 115
• 그림 2-69 구조안전 등급평가 결과 확인 ... 116
• 그림 2-70 옥상 PV패널의 설치가능 용량산정(자동화) ... 117
• 그림 2-71 대상건축물 위치도 및 전경 ... 118
• 그림 2-72 대상건축물 도면 ... 118
• 그림 2-73 대상건축물 현장조사(파노라마 이미지 촬영, HootScan) ... 119
• 그림 2-74 대상건축물 현장조사 이미지를 활용한 실단위 3D 모델링 ... 119
• 그림 2-75 대상건축물 BIM 구축 ... 120
• 그림 2-76 대상건축물 BIM 기반 구조정보 추출 및 구조해석 수행 ... 121
• 그림 2-77 대상건축물 구조안전 등급평가 결과 ... 121
• 그림 2-78 PV 패널 종류/특성 선택 및 설치가능 용량 자동 산출 ... 122
• 그림 2-79 옥상 PV패널 설치 후 대상건축물 구조검토 ... 122
• 그림 3-1 본 주요사업 성과의 KBS 다큐온(2023.10.28. 방송) 소개 ... 123
• 그림 3-2 본 주요사업 성과의 YTN사이언스(2023.10.11. 방송) 소개 ... 124
• 그림 3-3 기존 건축물의 구조안전 등급평가 및 옥상 PV패널 용량산정 자동화SW ... 126
• 그림 4-1 데이터 기반 건물 에너지 성능 평가 활용 방안 ... 130
• 그림 4-2 건물효율을 높이기 위한 목표에너지원단위 활용 예시 ... 131
• 그림 4-3 기존 건물의 리모델링 효과 검증 툴 제안 ... 131
• 끝페이지 ... 140