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Kafe 바로가기주관연구기관 | 한국에너지기술연구원 Korea Institute of Energy Research |
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연구책임자 | 김종규 |
참여연구자 | 채창우 , 이용준 , 최정만 , 장성주 , 안유준 , 최형진 , 조수환 , 민경천 , 양자강 , 홍태훈 , 최산호 , 김대환 , 김성두 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2024-05 |
과제시작연도 | 2023 |
주관부처 | 국토교통부 Ministry of Land, Infrastructure, and Transport |
등록번호 | TRKO202400001085 |
과제고유번호 | 1055001249 |
사업명 | 저탄소에너지고효율건축기술개발 |
DB 구축일자 | 2024-07-03 |
키워드 | 에너지공유 커뮤니티.클라우드 플랫폼.저탄소/고효율.리빙랩.제로에너지.Energy Share Community.Cloud Platform.Low Carbon/High Efficiency.Living Lab.Zero Energy. |
□ 연구개발 목표 및 내용
◎ 최종 목표
○ 국가 건물부문 온실가스 감축 및 건축물 에너지 절감을 위해 기존 건축물 제로에너지화 기술 및 마이크로그리드 기술을 적용한 최적 에너지 공유형 커뮤니티 및 도시 생태계 조성
○ 에너지 공유 커뮤니티 구축 : 커뮤니티 또는 도시 내 에너지 사용량 60% 감소를 위한 최적 에너지 연계 및 에너지 플랫폼 운영관리 기술 개발
○ 맞춤형 리모델링 기술 : 기존 건축물 제로에너지화 및 리모델링 공사비용 최대 30% 절감을 위한 수요 맞춤형 그린 리모델링 패키지기술 개발
○
□ 연구개발 목표 및 내용
◎ 최종 목표
○ 국가 건물부문 온실가스 감축 및 건축물 에너지 절감을 위해 기존 건축물 제로에너지화 기술 및 마이크로그리드 기술을 적용한 최적 에너지 공유형 커뮤니티 및 도시 생태계 조성
○ 에너지 공유 커뮤니티 구축 : 커뮤니티 또는 도시 내 에너지 사용량 60% 감소를 위한 최적 에너지 연계 및 에너지 플랫폼 운영관리 기술 개발
○ 맞춤형 리모델링 기술 : 기존 건축물 제로에너지화 및 리모델링 공사비용 최대 30% 절감을 위한 수요 맞춤형 그린 리모델링 패키지기술 개발
○ 실증단지 구축 : 규제 샌드박스 설치로 인해, 새로운 에너지 공유 생태계 조성이 가능한 스마트시티 실증도시(시흥시) 및 스마트시티 국가 시범도시(부산 EDC)를 대상으로 2개소의 커뮤니티 및 도시 통합실증과 조기 사업화
○ 리빙랩 실증 : 대국민 수용성 제고와 다양한 Biz. Model 개발
- 에너지 리빙랩 : 시흥시 코인 연계, 에너지 크래딧 등을 활용한 에너지 복지 생태계 조성
- 에너지 효율화 및 리모델링 패키지 기술 개발을 통합한 Cloud SHARE(Share, Humanity, Air, Renewable Energy, Efficiency) Platform 기술 및 Biz. Model 개발
○ 기존 건축물 대상으로 리모델링 단계별 공사비용 최대 30%, 냉난방부하 최대 50% 절감할 수 있는 맞춤형 저탄소 에너지효율화 기술 개발
◎ 전체 내용
■ 에너지공유 커뮤니티 실현을 위한 에너지 플랫폼 기술 개발 및 실증
■ 기존 건축물 저탄소 에너지효율화 리모델링 최적 모델 개발
◎ 1-3단계
● 목표
[에너지공유 커뮤니티 실현을 위한 에너지 플랫폼 기술 개발]
○ 에너지공유 커뮤니티 계획, 설계를 위한 기반 기술 개발
○ 커뮤니티 내 에너지 연계 및 공유/거래 최적화 기반 기술 개발
○ 에너지 인프라 연계 에너지공유 플랫폼 구성 기술 개발
○ 실증단지 구축
[기존 건축물 저탄소 에너지효율화 리모델링 최적 모델 개발]
○ 기존 건축물 저탄소 에너지효율화 최적 모델 기반 구축
○ 기존 건축물 저탄소 에너지효율화 기술 패키지 개발
○ 수요맞춤형 저탄소 에너지효율화 최적 모델 보급 기반 구축
● 내용
■ 에너지공유 커뮤니티 실현을 위한 에너지 플랫폼 기술 개발 및 실증
○ 에너지공유 커뮤니티 계획, 설계를 위한 기반 기술 개발
- 커뮤니티 內 대상 건축물 유형별(용도/연도/지역 등) 에너지부하 패턴 및 에너지 밸런스 분석 기술 개발
- 커뮤니티 內 대상 건축물 유형별(용도/연도/지역 등) 및 규모, 상주 인원, 용적율 등 연계 최적 에너지소요량 예측 기술 개발
- 커뮤니티 內 신재생에너지연계 기술, 에너지 생산/저장/사용량 모니터링 및 제어 등 통합 에너지관리 네트워크 기술 개발
- 커뮤니티 에너지 분석을 위한 설계 데이터베이스 구축
○ 커뮤니티 내 에너지 연계 및 공유/거래 최적화 기술 개발
- 커뮤니티 내 에너지공유 및 거래가 가능한 복합에너지 시스템 개발
- 신재생에너지와 에너지원(전력 및 열공급 계통 등) 시스템과 복합에너지 시스템의 연계 기술 개발
- 에너지 저장장치와 연계된 복합에너지 시스템 개발
- 복합에너지 시스템의 효율개선과 에너지공유를 고려한 최적운용기술 개발
- 피크부하 관리를 위한 복합전력 및 열에너지 시스템 개발
- 인공심층신경만 강화학습을 통한 ESS 최적운용 알고리즘 개발
- 커뮤니티 최적 에너지 믹스 의사결정지원 시스템 개발
○ 에너지 인프라 연계 에너지공유 플랫폼 구성 기술 개발
- 에너지 인프라 연계 에너지공유 플랫폼 구성 기술 개발
- 에너지공유 플랫폼 운영·관리시스템
- 에너지공유 플랫폼 관리주체,운영비 등을 포함한 경제성 분석 방안 개발
○ 실증단지 구축 및 리빙랩 실증
- 스마트시티 실증도시 및 시범도시(시흥시, 부산 EDC)를 대상으로 에너지 공유 커뮤니티 보급모델 활성화를 위한, 통합실증단지 구축 및 전기/열 에너지통합 공급 SPC 사업과 연계한 에너지 공유 커뮤니티 조기사업화 실증
- 에너지 공유/거래 사업의 관리주체, 구축비용, 설비운영비, 금융조건, 에너지 거래/공유 가격 분석
■ 기존 건축물 저탄소 에너지효율화 리모델링 최적 모델 개발
○ 기존 건축물 저탄소 에너지효율화 최적 모델 기반 구축
- 기존 건축물 유형별(용도/연도/지역 등) 국내·외 best practice/보급형 리모델링 설계·시공 사례 및 에너지효율화 성능수준별 유형 DB 구축
- 기존 건축물 유형별(용도/연도/지역 등) 저탄소 에너지효율화 건축자재/설비 정보 구축 및 개선안 도출
- 저탄소 에너지효율화 최적 모델 구현을 위한 설계/관리 융합 프로세스 개발
- 시장·현장기반의 기존 건축물 에너지성능 진단 및 평가방법, 프로세스 개발
- 기존 건축물 에너지 수요 및 개보수 효과(에너지 및 실내환경) 예측 지원 tool 개발
○ 기존 건축물 저탄소 에너지효율화 기술 패키지 개발
- 기존 건축물 유형별(용도/연도/지역 등) 패시브/액티브/신재생 에너지를 활용한 보급형 저탄소 에너지효율화 기술패키지 개발
- 기존 건축물 에너지성능 개선 목표수준별 기술패키지, 가이드라인, 설계, 표준 시공법, 지침서 개발(고단열, 고기밀, 고효율 창호/외단열 기술, 열교차단 기술, 기밀성능 향상 기술, 일사차단 기술 등, 환기 효율향상 기술, 냉/난방 설비성능 개선 및 커미셔닝 기술, 실내공기질 개선 기술, 신재생에너지 활용 기술 등)
- 비용절감을 위한 이주형/비이주형 저탄소 에너지효율화 기술패키지 및 표준시공법, 지침서, 가이드라인 도출
○ 수요맞춤형 저탄소 에너지효율화 최적 모델 보급 기반 구축
- 공공과 민간펀드 연계한 사업모델 개발
- 기존 건축물 리모델링 타당성/사업성 예측 통합 프로그램 개발
- 저탄소 에너지효율화 기반 자산가치평가 기준 및 방법론 개발
- 녹색건축물 조성 촉진과 시장 활성화를 위한 기존 건축물 저탄소 에너지효율화 사업 제도, 인센티브, 수요자 맞춤형 교육 프로그램 및 교육자료 등 개발
◎ 4단계
● 목표
[에너지공유 커뮤니티 실현을 위한 에너지 플랫폼 기술 개발 및 실증]
○ 에너지공유 커뮤니티 계획, 설계를 위한 기반 기술 개발 및 검증
○ 커뮤니티 내 에너지 연계 및 공유/거래 최적화 기술 실증
○ 에너지 인프라 연계 에너지공유 플랫폼 구성 기술 개발 및 실증
○ 실증단지 구축 및 리빙랩 실증
[기존 건축물 저탄소 에너지효율화 리모델링 최적 모델 개발 및 검증]
○ 기존 건축물 저탄소 에너지효율화 최적 모델 기반 구축 및 검증
○ 기존 건축물 저탄소 에너지효율화 기술 패키지 개발 및 적용
○ 수요맞춤형 저탄소 에너지효율화 최적 모델 보급 활성화방안 구축
● 내용
■ 에너지공유 커뮤니티 실현을 위한 에너지 플랫폼 기술 개발 및 실증
○ 에너지공유 커뮤니티 계획, 설계를 위한 기반 기술 개발
- 커뮤니티 內 대상 건축물 유형별(용도/연도/지역 등) 에너지공유 목적 성능 기준 및 지침서, 가이드라인 개발
- 지구단위계획, 커뮤니티계획 등에서 활용할 수 있는 에너지 공유 유형별 에너지공유 커뮤니티 계획, 설계 기술 및 가이드라인 개발
- 에너지공유 커뮤니티 구축 및 활성화를 위한 도시계획 및 관리, 지구단위계획 등 법령·제도개선안 발굴, 정책제안
○ 커뮤니티 내 에너지 연계 및 공유/거래 최적화 기술 개발
- 커뮤니티 내 에너지공유 및 거래가 가능한 복합에너지 시스템 개발 및 실증
- 신재생에너지와 에너지원(전력 및 열공급 계통 등) 시스템과 복합에너지 시스템의 연계 기술 개발 및 실증
- 에너지 저장장치와 연계된 복합에너지 시스템 개발 및 실증
- 복합에너지 시스템의 효율개선과 에너지공유를 고려한 최적운용기술 개발 및 실증
- 피크부하 관리를 위한 복합전력 및 열에너지 시스템 개발 및 실증
- 인공심층신경만 강화학습을 통한 ESS 최적운용 알고리즘 개발 및 실증
- 커뮤니티 최적 에너지 믹스 의사결정지원 시스템 개발 및 검증
○ 에너지 인프라 연계 에너지공유 플랫폼 구성 기술 개발
- 에너지공유 플랫폼 운영·관리시스템 및 가이드라인 개발
- 에너지공유 플랫폼 기반 에너지공유 비즈니스모델 및 에너지 거래시스템 비즈니스모델 개발
- 에너지공유 플랫폼 관리주체,운영비 등을 포함한 경제성 분석 방안 개발 및 실증
- 에너지공유 보급모델 활성화를 위한 관련 정책·제도·규제 등 제·개정(안) 개발
○ 실증단지 구축 및 리빙랩 실증
- 스마트시티 실증도시 및 시범도시(시흥시, 부산 EDC)를 대상으로 에너지 공유 커뮤니티 보급모델 활성화를 위한, 통합실증단지 구축
- 에너지공유 플랫폼 기반 에너지 공유/거래 비즈니스모델 개발 및 시장 운영 가이드라인 확보
- 에너지 공유/거래 사업의 관리주체, 구축비용, 설비운영비, 금융조건, 에너지 거래/공유 가격 및 효과분석(경제적/사회적 편익 등)을 고려한 사업타당성 분석 방안 수립(초기비용 및 생애주기비용 등)
- 에너지공유 보급모델 활성화를 위한 관련 정책·제도·규제 등 제·개정(안) 개발
■ 기존 건축물 저탄소 에너지효율화 리모델링 최적 모델 개발
○ 기존 건축물 저탄소 에너지효율화 최적 모델 기반 구축 및 검증
- 건축물 리모델링 설계/시공 지원 Case Base 구축 및 글로벌 활용모델 도출
- 기존 건축물 유형별(용도/연도/지역 등) 저탄소 에너지효율화 건축자재/설비 정보 표준화 기술 개발
- 저탄소 에너지효율화 최적 모델 구현을 위한 설계/관리 융합 프로세스(시스템) 개선항목 적용 및 검증
- 시장·현장기반의 기존 건축물 에너지성능 진단 및 평가방법, 프로세스 검증 및 Test-Bed 성능 진단
- 기존 건축물 에너지 수요 및 개보수 효과(에너지 및 실내환경) 예측 S/W(웹기반) 시험 운용
○ 기존 건축물 저탄소 에너지효율화 기술 패키지 개발 및 적용
- 기존 건축물 유형별(용도/연도/지역 등) 패시브/액티브/신재생 에너지를 활용한 보급형 저탄소 에너지효율화 기술패키지 보완 및 현장 적용
- 기존 건축물 적용 가능한 리모델링 기술패키지 시공법, 가이드라인, 지침서 종합 및 보급
- 리모델링 기술패키지 실증건축물 성능검증
- 용도별, 연도별, 지역별 표준시공법 및 가이드라인 개발 및 적용
○ 수요맞춤형 저탄소 에너지효율화 최적 모델 보급 활성화방안 구축
- 기존 건축물 유형별(용도/연도/지역 등) 저탄소 에너지효율화 비용 최적모델 개발(기존 건축물 제로에너지화 리모델링 공사비 30% 절감 포함)
- 제로에너지화 리모델링 비용 최적모델 및 사업성 예측 프로그램 검증 및 보급 활성화
- 에너지효율화 건축물 감정평가법 기준 가치 평가방법 및 기준 수립, 시범운영
- 기존 건축물 저탄소 에너지효율화 관련 인증제도 개정 및 운영 검토, 수요자 맞춤형 교육 프로그램 운영
□ 연구개발성과
■ 에너지공유 커뮤니티 실현을 위한 에너지 플랫폼 기술 개발 및 실증
<에너지공유 커뮤니티 계획, 설계를 위한 기반 기술 개발>
○ 기존 건축물 유형별, 규모별 연계 커뮤니티 에너지소요량 예측 및 분석 툴 보고서 1건
○ 커뮤니티 내 통합 에너지관리 네트워크 기술 논문 1건
○ 커뮤니티 내 통합 에너지관리 네트워크 기술 검토 보고서 2건
○ 커뮤니티 에너지 최적 설계지원 데이터베이스 구축 검토 보고서 1건
<커뮤니티 내 에너지 연계 및 공유/거래 최적화 기술 개발>
○ 커뮤니티 내 복합에너지 시스템 설계안 도출 논문 1건
○ 에너지원 시스템 연계 및 효율개선 기술 논문 1건
○ 복합에너지 시스템과 연계한 에너지 저장장치 활용 기술 검토 보고서 1건
○ 커뮤니티 내 피크부하 관리 및 연계기술 특허출원 1건
○ 커뮤니티 내 피크부하 관리 및 연계기술 검토 보고서 2건
○ 커뮤니티 단위의 에너지시스템 최적화 설계방안 논문 3건
<에너지 인프라 연계 에너지공유 플랫폼 구성 기술 개발>
○ 에너지공유 및 거래(정산) 비즈니스모델 가이드라인 논문 1건
<실증단지 구축 및 리빙랩 실증>
○ 에너지공유 커뮤니티 사업 리빙랩 구축 보고서 1건
○ 기존 건축물 에너지효율화 기반 에너지공유형 커뮤니티 실증 보고서 1건
○ 기존 건축물 에너지효율화 기반 에너지공유형 커뮤니티 실증 학술발표 1건
○ 리모델링 실증 구축 및 성능향상지원(실내환경 모니터링) 관련 보고서 1건
○ 리모델링 실증 구축 및 성능향상지원(성능검증) 관련 보고서 1건
○ 리모델링 실증 구축 및 성능향상지원(성능검증) 논문 1건
○ 공유 EV를 활용한 V2G 시뮬레이터 개발 및 검증 보고서 1건
○ 에너지공유형 커뮤니티를 위한 재생에너지 설비 및 열저장장치 실증 보고서 1건
■ 기존 건축물 저탄소 에너지효율화 리모델링 최적 모델 개발
○ 건축물 리모델링 설계/시공 지원용 Case Base 구축 및 TB 대상 적용성 평가 논문 2건
○ 저탄소 에너지효율화 건축자재/설비 DB 개발 보고서 2건
○ 저탄소 에너지효율화 설계/관리 융합 프로세스 1건
○ 건축물 에너지 성능 진단 및 평가법 개발 논문 3건
○ 건축물 에너지 성능 진단 및 평가법 개발 보고서 1건
○ 개보수 효과 예측 프로그램 개발 SW 1건
○ 개보수 효과 예측 프로그램 개발 SW 보고서 1건
○ 기존 건축물에 적용 가능한 보급형 기술 패키지 적용(실증) 특허출원 2건
○ 리모델링 기술패키지(건축부문) 보고서 2건
○ 기술패키지 시공법, 지침서, 가이드라인(설비) 논문 1건
○ 기술패키지 시공법, 지침서, 가이드라인(설비) 보고서 1건
○ 용도별, 연도별, 지역별 표준시공법 및 가이드라인 개발 보고서 1건
○ 기존 건축물 유형별 저탄소 에너지효율화 리모델링 비용 최적모델 개발 논문 1건
○ 기존 건축물 유형별 저탄소 에너지효율화 리모델링 비용 최적모델 개발 SW 1건
○ 기존 건축물 유형별 저탄소 에너지효율화 리모델링 비용 최적모델 개발 보고서 3건
○ 에너지효율화 건축물 가치평가 기준 보고서 1건
○ 최적모델보급기반(활성화제도/인센티브) 보고서 2건
○ 최적모델보급기반(활성화제도/인센티브) 논문 1건
○ 교육프로그램운영 및 에너지효율화 교육 프로그램 운영 보고서 2건
<예상되는 연구개발성과 유형>
□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ 에너지 수요패턴이 상이한 다양한 건축물로 구성된 커뮤니티를 대상으로, 에너지효율화 및 CO2 저감을 위한 에너지 믹스기반의 복합에너지 시스템 구현을 통한 제로에너지 공유 커뮤니티 조성
○ 커뮤니티 내 건축물의 정량적인 성능수준 및 거주 쾌적성 향상과 에너지 공유, 거래 등을 통한 새로운 에너지 복지 생태계 조성과 이를 통한 신사업 발굴
○ 국내 건축물 중 98%를 차지하는 10층 이하의 롱테일 마켓과 스마트시티 에너지 효율화 사업연계를 통한 지속발전 가능한 저탄소 에너지 효율화 사회구현
○ 기존 건축물 대상 저탄소 에너지효율화 기술은 국내 녹색건축 인증제도를 뒷받침 할 수 있으며, 에너지공유 커뮤니티 보급모델 개발 등을 통해 스마트시티 시범도시, 도시재생사업 등과 연계 추진 가능
○ 저탄소 에너지효율화 투자 및 지원사업 의사결정 프로세스 구축 및 보급/확산을 위한 기초자료로 활용
○ 커뮤니티 내 주택단지 에너지원과 기반시설의 상호 에너지 교류를 통해 필요한 에너지양을 단지 내부와 인근에서 자체적으로 공급할 수 있는 미래형 커뮤니티 모형 개발에 연계 확대적용 가능
○ 공공/민간 노후 건축물에 대한 정량적인 진단을 통한 에너지 수요 및 리모델링 효과 예측 제시
○ 설계자와 시공업체의 리모델링 기획 및 설계 초기부터 협력이 가능하게 통합 프로세스를 구성함으로써 리모델링을 추진할 수 있는 경제적, 정책적인 판단 자료로 활용 가능
○ 공공건축물 대상 저탄소 에너지효율화 추진을 통한 국가 정책사업 선도적 역할 수행에 기여
○ 그린리모델링 시공지원을 통해 총 1,400억원 규모의 건축투자를 유발하고, 냉·난방 비용 절감(연간 31억원), 연간 14,800톤의 온실가스 감축 효과, 전산업 부문 연 12.6천명의 고용유발에 기여
○ 리모델링을 통한 건축물의 가치 상승, 유지/보수 비용 절감, 투자회수 기간 감소로 인해 리모델링 및 에너지 산업에 대한 투자 확대 및 시장 성장
(출처 : 요약문 16p)
과제명(ProjectTitle) : | - |
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연구책임자(Manager) : | - |
과제기간(DetailSeriesProject) : | - |
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연구목표(Goal) : | - |
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