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표제지
목차
제1장 서론 10
1.1. 연구의 배경 및 목적 10
1.2. 연구의 범위 및 방법 12
1) 이론적 고찰 12
2) 대지조사 및 건물분석 요소 12
3) 대상건물 분석 12
4) Passive 요소의 개선 12
5) Active 요소의 개선 13
6) 신재생 에너지 도입 13
7) 결론 13
제2장 이론적 고찰 15
2.1. 리모델링 건물의 특성 및 에너지절약 요소 고찰 15
2.1.1. 리모델링의 개념 15
2.1.2. 건물 리모델링 17
2.2. 건물 리모델링과 에너지성능 향상 관계 19
2.2.1. 오피스 건물의 에너지 소비특성과 요소 19
2.2.2. 건물 리모델링 시 에너지성능향상 요소 21
제3장 사례조사 23
3.1. 국내·외 에너지 저감형 리모델링 사례조사 23
3.1.1. 국외 사례 분석 23
3.1.2. 국내 사례 분석 26
3.2. 소결 29
제4장 에너지 성능 개선 시뮬레이션 30
4.1. 시뮬레이션 개요 30
① 대지조사 30
② 건물분석 30
③ 문제점 파악 31
④ Passive 요소 31
⑤ Active 요소 31
⑥ 신재생 에너지 도입 31
⑦ 최종 검토 31
4.2. 표준모델 선정 32
4.2.1. 입지 및 기후분석 32
4.2.2. 건물 개요 35
4.2.3. Base Model 분석 39
4.3. Passive 요소 48
4.3.1. 벽체 두께 및 종류 변화 48
4.3.2. 창호 성능 개선 50
4.3.3. 벽체와 단열재 조합 53
4.3.4. 창면적비 변화 55
4.3.5. Passive 변화 합계 57
4.4. Active 변화 59
4.4.1. GHP 59
4.4.2. EHP 60
4.4.3. Passive 변화와 Active 변화 합계 61
4.5. 신재생 에너지 적용 63
(1) 신재생 에너지 선정 63
(2) 태양광 모듈 이격거리 산출 63
(3) 최종결과 합계 64
4.6. 소결 67
제5장 결론 69
참고문헌 71
부록 73
국문초록 76
Abstract 78
〈표 2.1〉 리모델링의 법규상 유형 16
〈표 2.2〉 『2011년 건축물 현황통계』중 전국 건축물연한 비율 17
〈표 3.1〉 엠파이어스테이트빌딩 리모델링의 적용요소 및 내용 24
〈표 3.2〉 Audubon Headquarter Building 리모델링의 적용요소 및 내용 25
〈표 3.3〉 노원에코센터 리모델링의 적용요소 및 내용 27
〈표 3.4〉 교보빌딩 본사사옥 리모델링의 적용요소 및 내용 28
〈표 4.1〉 서울시 기온 월평년값 33
〈표 4.2〉 서울시 강수량 월평년값 34
〈표 4.3〉 해당건물 정보 35
〈표 4.4〉 건물평면개요 36
〈표 4.5〉 Base model 분석 1층 입력값 40
〈표 4.6〉 Base model 분석 2층 입력값 42
〈표 4.7〉 Base model 분석 3층 입력값 44
〈표 4.8〉 Base model 분석 지하1층 입력값 45
〈표 4.9〉 Base Model 결과표 46
〈표 4.10〉 Base Model 결과표 49
〈표 4.11〉 콘크리트(250㎜) 적용 결과표 49
〈표 4.12〉 시뮬레이션 적용 창호 열성능 입력 값 50
〈표 4.13〉 Base Model 결과표 52
〈표 4.14〉 Low-e 유리 적용 결과표 52
〈표 4.15〉 콘크리트(250㎜)적용 결과표 54
〈표 4.16〉 단열재 적용(벽체150㎜+단열재100㎜)시 변화 결과표 54
〈표 4.17〉 Base Model 결과표 56
〈표 4.18〉 창면적비 변화 결과표 56
〈표 4.19〉 Base Model 결과표 58
〈표 4.20〉 Passive 변화 합계 결과표 58
〈표 4.21〉 Passive요소 적용결과에 따른 에너지 변화량 58
〈표 4.22〉 Base Model 결과표 59
〈표 4.23〉 GHP시스템 일치 결과표 59
〈표 4.24〉 Base Model 결과표 60
〈표 4.25〉 EHP시스템 일치 결과표 60
〈표 4.26〉 Passive 적용요소와 Active 적용요소 61
〈표 4.27〉 Base Model 결과표 62
〈표 4.28〉 Passive + Active 결과표 62
〈표 4.29〉 Passive요소와 Active요소 적용결과에 따른 에너지 변화량 62
〈표 4.30〉 동지의 태양고도 64
〈표 4.31〉 Base Model 결과표 65
〈표 4.32〉 최종 변수 조합 결과표 65
〈표 4.33〉 최종변수 조합에 따른 에너지 변화량 65
(그림 1.1) 연구 흐름도 14
(그림 2.1) 시·도별 25년 이상 된 건축물의 비율 18
(그림 2.2) 『2011년도 에너지총조사 보고서』업체별 소비량 중 일반빌딩부문 19
(그림 2.3) 건물 에너지 소비특성 및 소비요소 20
(그림 3.1) 엠파이어스테이트 빌딩 23
(그림 3.2) Audubon Headquarter Building전경과 내부 24
(그림 3.3) 노원에코센터의 리모델링 전(좌) 과 후(우) 26
(그림 3.4) 교보빌딩 본사사옥 27
(그림 4.1) 대상건물 위치 32
(그림 4.2) 서울 기상청 측정 지점 사진 32
(그림 4.3) 본관 주변 기류 패턴 분석 32
(그림 4.4) 서울지역 월간 온도 분포 그래프 33
(그림 4.5) 서울지역 월별 강수량 그래프 34
(그림 4.6) 서울지역 월별 일조시간 그래프 34
(그림 4.7) 해당 건물 사진(북측) 35
(그림 4.8) 해당건물 동측, 북측, 남측 사진 35
(그림 4.9) Base Model 월별 냉난방 에너지 요구량 그래프 46
(그림 4.10) Base Model 연간 에너지 요구량 및 소요량 그래프 46
(그림 4.11) Base Model 요구량 그래프 48
(그림 4.12) 콘크리트(250㎜)에 따른 냉난방에너지 요구량 48
(그림 4.13) 벽체 두께 변화 곡선 49
(그림 4.14) Base Model 요구량 그래프 51
(그림 4.15) Low-e 유리 적용시 요구량 그래프 51
(그림 4.16) 콘크리트(250㎜)에 따른 냉난방에너지 요구량 53
(그림 4.17) 단열재 적용 시 변화 그래프 53
(그림 4.18) 벽체 구성요소 변화 곡선 54
(그림 4.19) Base Model 요구량 그래프 55
(그림 4.20) 창면적비 변화에 따른 에너지 요구량 그래프 56
(그림 4.21) Base Model 요구량 그래프 57
(그림 4.22) Passive 변화 합계 그래프 57
(그림 4.23) Base Model 요구량 그래프 61
(그림 4.24) Passive + Active 요구량 그래프 62
(그림 4.25) 태양광 모듈 이격거리 산출 그림 63
(그림 4.26) Base Model 요구량 그래프 64
(그림 4.27) 최종 변수 조합 결과 요구량 그래프 65
초록보기 더보기
최근 전 세계는 과도한 에너지 소비와 에너지 수급에 따른 불안정성이 국제사회의 중요한 이슈로 부각되고 있으며 특히 전 세계 에너지 사용량의 40%가 건물부문에서 소비된다는 세계지속가능발전협의회(WBCSD)의 발표 속에서 국내 전체 에너지의 24%를 차지하는 건물에너지부문에서도 에너지 절약 설계기준 및 시설기준의 강화 등 정책적인 노력을 기울이고 있다. 현재의 건축물 중 에너지절약 설계의 적용이 미진한 노후 건물은 40%에 달하며 리모델링의 경우 골조 및 일부 마감을 재사용함으로써 신축대비 비용절감은 물론, 자원절약 및 환경 보호효과를 거둘 수 있다는 긍정적인 반응과 함께 다양한 정책적 지원으로 건설시장의 새로운 대안이 되고 있다. 이러한 사회적 추세에 따라 노후화 되고, 에너지 효율이 낮은 건물의 에너지 절약형 리모델링은 필수라 할 수 있으며 이에 본 연구는 기존건물에 성능개선 요소를 적용하여 시뮬레이션을 통해 리모델링 시의 에너지절감을 확인하였다.
본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
(1) 리모델링 건물의 특성을 파악하고 리모델링의 유형에 대해 분류해보았으며 국내·외의 친환경 리모델링 사례를 조사를 통하여 실제 건물의 친환경 리모델링 시의 에너지성능개선에 대해 확인 할 수 있었으며 적용된 요소들은 건축적 요소의 적용으로는 창호교체(이중유리 또는 삼중유리), 고단열재, 차양 장치, 자연채광, 반사판의 사용 등이 있고, 기계·설비 적 요소의 적용으로는 기존 건물 에너지 제어장치의 최적화, 감광장치, 변풍량 공조기 설치, 냉동기 시설 개보수, 일조조절센서, LED조명 교체, 폐열회수 환기장치, 중수활용 등이 있으며 신재생 에너지의 적용으로는 열병합발전을 통해 이산화탄소의 배출 최소화, 태양광, 태양열, 지열시스템 설치 등이 있다.
(2) 대상건물을 선정해 입지 및 기후분석, 건물특성분석을 하고 에너지소비량 분석을 하였으며, 대상건물의 분석 결과 전체적인 건물 에너지의 절감을 위해서는 난방에너지의 우선적인 절감이 먼저 이루어져야함을 확인할 수 있었다.
(3) Passive요소와 Active요소의 적용을 통해 에너지 절감을 유도하였다. Passive 요소가 가장 최적화 된 방안인 벽체 150㎜+단열재 100㎜+ 로이유리에 창면적비를 적용시켰으며 난방에너지 요구량 약63.2 kWh/ (m²a)(67%)감소되었고, 냉방에너지 요구량 약 10.3kWh/(m²a)(24%)증가하는 결과를 나타냈다. Active적용요소는 전 층 EHP를 사용함으로써 전체 약 74kWh/(m²a)(46%)의 소요량을 절감하였다. 이 결과를 이용해 신재생에너지를 적용하여 추가적인 소요량의 절감을 실시하였으며 결과는 난방에너지 약70kWh/ (m²a), 냉방에너지 약17kWh/(m²a), 조명에너지의 경우 태양광을 적용함에 따라 약 22kWh/(m²a) 감소되었으며 총 109.1kW h/(m²a)의 절감(68%의 절감)을 이루며 에너지성능의 개선이 이루어질 것으로 판단된다.
(4) 본 연구는 경제성에 따른 분석은 이루어지지 않았으며 한계점으로 지적할 수 있겠다. 또한 좀 더 현실적인 방법을 고려해 신재생에너지를 적용한다면 에너지 절감의 효과를 더 기대할 수 있다.
본 연구는 건물의 리모델링 시 에너지성능개선을 위해 고려해야 하는 기본 값들을 시뮬레이션을 통해 적용하였으며 그 효과를 나타내었다. 오피스 건물에 빌딩에 초첨을 맞추어 연구는 진행되었으며 최종 시뮬레이션결과 68%의 에너지 절감율을 확인할 수 있었다. 건축물의 연한비율을 고려했을 때 건물에너지를 줄이기 위해 기존건물의 리모델링은 선택이 아니라 필수라 할 수 있으며, 향후 오피스빌딩의 리모델링 시 에너지성능개선방안에 관한 기초연구자료로 제공하고자 한다.
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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