표제지

머리말

연구요약

목차

I. 서론 28

1. 연구의 필요성 및 목적 30

가. 연구의 필요성 30

나. 연구의 목적 33

2. 연구의 범위 및 내용 34

가. 연구의 범위 34

나. 연구의 내용 35

3. 연구의 방법 및 제한점 39

가. 연구의 방법 39

나. 연구의 제한점 42

II. 건축부문의 설계기준 및 지침 44

1. 건축계획ㆍ설계 분야 46

가. 이론적 고찰 46

나. ZES를 위한 건축계획요소 51

다. ZES 설계기준 및 지침 59

2. 건축재료 분야 70

가. 이론적 고찰 70

나. 학교시설의 건축자재 사용현황 및 환경지수 산출 79

다. ZES를 위한 건축자재 가이드 90

3. 빛환경 분야 95

가. 이론적 고찰 95

나. 학교시설에 적용 가능한 조명기술 102

다. ZES를 위한 조명기술 116

4. 공기환경 분야 118

가. 이론적 고찰 118

나. 학교시설에 적용 가능한 공기환경 기술 145

다. ZES의 실내공기 질 관리 및 환기방식 가이드라인 166

III. 에너지부문의 설계기준 및 지침 176

1. 태양열 분야 178

가. 이론적 고찰 178

나. ZES를 위한 태양열 적용기술 및 경제성 평가 185

2. 태양광 분야 194

가. 이론적 고찰 194

나. 학교시설에 적용 가능한 BIPV시스템 기술 204

다. ZES를 위한 BIPV적용 시뮬레이션 및 경제성 분석 207

3. 지열 분야 225

가. 이론적 고찰 225

나. 지열설비의 학교시설 적용방안 228

다. ZES를 위한 지열시스템의 Case Study 235

4. 건물에너지성능 분야 245

가. 이론적 고찰 245

나. 표준 모델학교의 에너지 소비실태 및 현황 255

다. 표준 모델학교의 에너지성능 해석모델 수립 268

라. ZES를 위한 건물에너지성능 요소기술 281

IV. 생태부문의 설계기준 및 지침 294

1. 생태녹화기술 분야 296

가. 이론적 고찰 296

나. 생태면적률 향상을 위한 생태환경요소 분석 317

다. 학교시설에 적용 가능한 생태계획요소의 경제성 분석 328

라. ZES를 위한 생태계획기법 346

2. 빗물이용기술 분야 362

가. 이론적 고찰 362

나. 빗물관리시설의 경제성 분석 367

V. 요약 및 제언 376

1. 요약 379

가. 건축부문의 설계기준 및 지침 379

나. 에너지부문의 설계기준 및 지침 385

다. 생태부문의 설계기준 및 지침 390

2. 정책적 제언 393

가. 학교건축설계의 선진화 방안 394

나. “저탄소ㆍ녹색성장”을 위한 정부지원 방안 395

다. ZES 보급방안 모색 및 인센티브제도 도입 396

참고문헌 398

부록 410

부록1. 평가프로그램을 활용한 건축재료 환경성 평가 412

가. 프로그램 구성 412

나. 건축자재의 평가 절차 413

다. 건축자재 환경성평가프로그램 활용 순서 415

부록2. 태양광발전 및 BIPV 기술개요 430

가. 태양광발전 기술개요 430

나. BIPV 기술의 개요 443

부록3. BIPV시스템 실증 적용 설계 사례 448

가. 개요 448

나. BIPV 모듈 설계ㆍ 제작 448

다. BIPV시스템 설계 및 설치 463

라. 모니터링시스템 설계구축 468

마. BIPV시스템 모니터링 결과 분석 473

바. BIPV시스템 시뮬레이션 및 결과 475

부록4. 지열히트펌프 냉 ㆍ 난방시스템의 설계, 시공기술 481

가. TVA의 지열설계 및 시공기준 481

나. 국제지열히트펌프협회(IGSHPA)의 폐쇄루프형 지열히트펌프시스템 설계 및 시공기준 525

부록5. ‘신ㆍ재생에너지 개발, 이용, 보급촉진법’ 지열시스템 설비의 설계, 시공기준 539

가. 지열설비의 설계, 시공 및 관리 539

나. 지열설비의 설치기준 539

다. 지열설비의 설치 및 시공절차 545

라. 지열이용검토서 547

부록6. 지열이용 국내기준 및 지침 적용 예시 566

가. 대상지점의 지형도 및 지질도 566

나. 지열설비 설계요약서 576

다. 설계계산서 579

라. 장비류 설계계산서 및 관련자료 594

부록7. 생태면적륙 40%이상 확보를 위한 산출근거 642

부록8. 학교시설 에너지원단위별 소비량 및 요금 통계자료 644

판권기 3

[표 Ⅰ-1] ZES 관련기술 분야별 세부항목 38

[표 Ⅱ-1] 2007학년도 초ㆍ 중ㆍ고 수업일수 운영실태 49

[표 Ⅱ-2] 학교시설 건축계획 분석요소 51

[표 Ⅱ-3] ZES관련 건축계획ㆍ설계 분석요소 51

[표 Ⅱ-4] 학교급별 주요교실의 사용시간대 및 이용일수 53

[표 Ⅱ-5] 초등학교 주요시설의 온도존 구성 54

[표 Ⅱ-6] 중학교 주요시설의 온도존 구성 55

[표 Ⅱ-7] 고등학교 주요시설의 온도존 구성 56

[표 Ⅱ-8] 건축재료의 에너지 소비량과 이산화탄소 배출량 72

[표 Ⅱ-9] 생산활동의 환경영향 고려 항목 체크리스트 93

[표 Ⅱ-10] KS 조도분류와 일반 활동유형에 따른 조도 값 95

[표 Ⅱ-11] KS 조도기준(학교) 96

[표 Ⅱ-12] IES 조도분류와 일반 활동유형에 따른 조도 값 96

[표 Ⅱ-13] IES 조도기준(학교) 96

[표 Ⅱ-14] 실내의 권장 균제도 97

[표 Ⅱ-15] 시뮬레이션 결과 책상면 조도 값 104

[표 Ⅱ-16] 시뮬레이션 결과 책상면 조도값(인공조명+자연채광) 104

[표 Ⅱ-17] 시뮬레이션 결과 책상면 조도값(창측 램프 1개 인공조명+자연채광) 106

[표 Ⅱ-18] 창측 인공조명 광원 개수에 따른 에너지 절감량 108

[표 Ⅱ-19] 광선반의 종류에 따른 시뮬레이션 결과 책상면 조도 값 109

[표 Ⅱ-20] 외부 광선반에 의한 자연채광 시뮬레이션 랜더링 이미지(서향) 111

[표 Ⅱ-21] 내부 광선반에 의한 자연채광 시뮬레이션 랜더링 이미지(서향) 112

[표 Ⅱ-22] 양단 광선반에 의한 자연채광 시뮬레이션 랜더링 이미지(서향) 113

[표 Ⅱ-23] 시뮬레이션 결과 책상면 조도 값(창측 램프 1줄 인공조명+외부 광선반) 114

[표 Ⅱ-24] 외부 광선반과 인공조명 시뮬레이션 랜더링 이미지(서향) 115

[표 Ⅱ-25] 인공조명 2줄 기준조도 575.94lx 116

[표 Ⅱ-26] 인공조명 2줄 기준조도 500lx 117

[표 Ⅱ-27] 인공조명 1줄 기준조도 543.22lx 117

[표 Ⅱ-28] 학교 실내 공기질 유지기준 119

[표 Ⅱ-29] 교사 내에서의 공기질에 대한 관리기준 119

[표 Ⅱ-30] 라돈가스 농도에 따른 위험 추정표 125

[표 Ⅱ-31] 실내오염물질 측정방법(학교 교사내 환경위생 및 식품위생 관리 매뉴얼, 2006) 126

[표 Ⅱ-32] National Ambient Air Quality Standard 128

[표 Ⅱ-33] ASHRAE의 실 용도별 필요 외기량 기준의 변화 130

[표 Ⅱ-34] Outdoor Air Ventilation Requirements for Educational Facilities 131

[표 Ⅱ-35] Checklist 133

[표 Ⅱ-36] 후생노동성 권고기준 134

[표 Ⅱ-37] 건축물의 위생적 환경확보에 관한 법률 135

[표 Ⅱ-38] (日)문부과학성 학교 실내공기 질 기준 135

[표 Ⅱ-39] 1인당의 CO2 발생량 136

[표 Ⅱ-40] 일본 환기 설비의 점검 항목 137

[표 Ⅱ-41] 벽부착 타입(열교환형 환기팬) 경우의 청소 방법 예 138

[표 Ⅱ-42] 대상 교실의 내부마감재 및 교구재 오염물질 등급 149

[표 Ⅱ-43] 환기모드 제어 153

[표 Ⅱ-44] 시뮬레이션 입력조건 160

[표 Ⅱ-45] 환기방식별 환기량 비교(4~10월) 161

[표 Ⅱ-46] 기계환기, 하이브리드 환기방식별 냉방에너지 소비량 165

[표 Ⅱ-47] 설치위치에 따른 기계 환기시스템 비교 174

[표 Ⅲ-1] 태양열 집열장치의 분류 180

[표 Ⅲ-2] 표준모델학교 월별 급탕부하(학생용) 187

[표 Ⅲ-3] 표준모델학교 월별 급탕부하(주방용) 187

[표 Ⅲ-4] 태양열 급탕시스템의 제원 189

[표 Ⅲ-5] 보조열원별 효율 190

[표 Ⅲ-6] 태양열 급탕시스템의 열성능 분석 및 급탕 연료비 절감액(의존율20%) 192

[표 Ⅲ-7] 태양열 급탕시스템의 열성능 분석 및 급탕 연료비 절감액(의존율40%) 192

[표 Ⅲ-8] 태양열 급탕시스템의 열성능 분석 및 급탕 연료비 절감액(의존율60%) 192

[표 Ⅲ-9] 태양열 급탕시스템의 열성능 분석 및 급탕 연료비 절감액(의존율80%) 192

[표 Ⅲ-10] 경제성 분석을 위한 입력자료 193

[표 Ⅲ-11] BIPV시스템의 디자인 개념 199

[표 Ⅲ-12] 커튼월 구조방식 202

[표 Ⅲ-13] 건물 외장디자인 PV설치 공법 205

[표 Ⅲ-14] PV 어레이와 인버터 특성 208

[표 Ⅲ-15] 서울지역 기상자료 209

[표 Ⅲ-16] 설치 단가 및 지원한도 210

[표 Ⅲ-17] 교육용 전기요금표 210

[표 Ⅲ-18] 발전차액 지원금 211

[표 Ⅲ-19] 시뮬레이션 변수 212

[표 Ⅲ-20] 월별 발전량 및 전력요금 절감액(경사각 30° 기준 Flat형) 213

[표 Ⅲ-21] 월별 발전량 및 전력요금 절감액(경사각 24° 오목 & 볼록형) 215

[표 Ⅲ-22] 월별 발전량 및 전력요금 절감액(BIPV, GtoG 0°~5°) 217

[표 Ⅲ-23] 월별 발전량 및 전력요금 절감액(옥상 파고라(GtoG 0°~5°)) 219

[표 Ⅲ-24] 월별 발전량 및 전력요금 절감액(벽면 경사각 90°) 221

[표 Ⅲ-25] 월별 발전량 및 전력요금 절감액(벽면 경사각 60°) 223

[표 Ⅲ-26] 설치장소별 용량 및 설치 대수 237

[표 Ⅲ-27] ㉭초등학교 내 지열시스템 설치 시 공사비 추정 241

[표 Ⅲ-28] 교실 바닥 난방 시 추가 공사비 추정 242

[표 Ⅲ-29] 연간에너지사용량 243

[표 Ⅲ-30] 총 냉ㆍ난방 에너지 사용량 중 지열공급량 244

[표 Ⅲ-31] 에너지 분담비율 244

[표 Ⅲ-32] 이산화탄소 저감량 245

[표 Ⅲ-33] 건물 개요 257

[표 Ⅲ-34] 표준 모델학교의 층별 현황 258

[표 Ⅲ-35] 표준 모델학교의 월평균 실제 전기에너지 사용량 264

[표 Ⅲ-36] 실제 외벽의 구성 271

[표 Ⅲ-37] 실제 내벽의 구성 271

[표 Ⅲ-38] 실제 지붕의 구성 271

[표 Ⅲ-39] 공조실별 1년간의 냉ㆍ난방 스케줄 정의(2007) 272

[표 Ⅲ-40] 각 실별 시뮬레이션 변수 정의 273

[표 Ⅲ-41] 해석 모델을 통한 전기 에너지 사용량 원단위 278

[표 Ⅲ-42] 해석 모델을 통한 가스에너지 사용량 원단위 280

[표 Ⅲ-43] 용도별 에너지 사용량 281

[표 Ⅲ-44] 벽체단열 두께별 원단위에너지 소비량 282

[표 Ⅲ-45] 지붕단열 두께별 원단위에너지 소비량 283

[표 Ⅲ-46] 창호 성능별 원단위에너지 소비량 284

[표 Ⅲ-47] 항목별 에너지 소비량 및 증감률(조명밀도) 286

[표 Ⅲ-48] 냉ㆍ난방 설정온도별 원단위에너지 소비량 287

[표 Ⅲ-49] 항목별 에너지 증감률(침기) 289

[표 Ⅲ-50] 냉ㆍ난방설비 기술적용에 따른 원단위에너지 소비량 290

[표 Ⅲ-51] 요소기술단계별 에너지 저감량 291

[표 Ⅳ-1] 학교시설의 생태계획요소 297

[표 Ⅳ-2] 학교 숲의 의의 298

[표 Ⅳ-3] 친환경건축물인증제도에서의 생태환경요소 299

[표 Ⅳ-4] 학교녹화 관련 법규 300

[표 Ⅳ-5] 학교급별 학교 숲 시범학교 현황(2008년 현재) 301

[표 Ⅳ-6] 학교공원화 추진실적 302

[표 Ⅳ-7] 빗물이용시설 현황(경기지역) 303

[표 Ⅳ-8] 토지이용 유형에 따른 생태면적률 적용 304

[표 Ⅳ-9] 생태면적률 공간유형과 생태계획요소와의 연계성 304

[표 Ⅳ-10] 생태계획요소 실태조사 대상학교 306

[표 Ⅳ-11] 생태계획요소 실태 및 사례조사 분석 종합 317

[표 Ⅳ-12] 친환경인증학교 생태면적률의 구성분포(총65개교) 319

[표 Ⅳ-13] 생태면적률별 생태환경요소의 계획적 특성 320

[표 Ⅳ-14] 생태면적률 공간유형별 구성비(본 인증) 320

[표 Ⅳ-15] 생태면적률 상승변화 비교 : 투수면적 조정의 경우(1~65교) 322

[표 Ⅳ-16] 생태면적률 30%대의 상승변화 324

[표 Ⅳ-17] 생태면적률 40%대의 상승변화 325

[표 Ⅳ-18] 생태면적률 50%대의 상승변화 325

[표 Ⅳ-19] 대지면적과 생태면적률의 상관관계 분석 326

[표 Ⅳ-20] 건폐율과 생태면적률의 상관관계 분석 326

[표 Ⅳ-21] 조경면적과 생태면적률의 상관관계 분석 327

[표 Ⅳ-22] 친환경인증학교의 생태환경 및 수자원 분야 평가내용종합 327

[표 Ⅳ-23] 옥상녹화 공법별 비용 비교 330

[표 Ⅳ-24] 학교시설에 적용 가능한 옥상녹화 유형별 비용 비교 331

[표 Ⅳ-25] 벽면녹화 공법별 비용 비교 332

[표 Ⅳ-26] 학교시설에 적용 가능한 벽면녹화 유형별 비용 비교 333

[표 Ⅳ-27] 비오톱 공법별 비용 비교 335

[표 Ⅳ-28] 학교 숲 조성 공법별 비용 비교 336

[표 Ⅳ-29] 친환경 운동장 공법별 비용 비교 338

[표 Ⅳ-30] 학교시설에 적용 가능한 친환경 운동장 유형별 비용 비교 338

[표 Ⅳ-31] 학교시설에 적용 가능한 친환경 방음벽 유형별 비용 비교 341

[표 Ⅳ-32] 투수포장 공법별 비용 비교 344

[표 Ⅳ-33] 학교시설에 적용 가능한 투수포장 유형별 비용 비교 345

[표 Ⅳ-34] 생태면적률에 영향을 미치는 요소 정리 347

[표 Ⅳ-35] 생태면적률에 따른 생태계획 지침의 차이점 비교 349

[표 Ⅳ-36] 옥상녹화 계획지침 350

[표 Ⅳ-37] 옥상녹화 계획지침 종합 : 생태면적률 40% 이상 확보 351

[표 Ⅳ-38] 벽면녹화 계획지침 종합 352

[표 Ⅳ-39] 벽면녹화 계획지침 종합 : 생태면적률 40% 이상 확보 352

[표 Ⅳ-40] 학교 숲(비오톱) 계획지침 354

[표 Ⅳ-41] 비오톱 계획지침 종합 : 생태면적률 40% 이상 확보 356

[표 Ⅳ-42] 친환경 운동장 계획지침 357

[표 Ⅳ-43] 친환경 운동장 계획지침 종합 : 생태면적률 40% 이상 확보 358

[표 Ⅳ-44] 친환경 방음벽 계획지침 359

[표 Ⅳ-45] 친환경 방음벽 계획지침 종합 : 생태면적률 40% 이상 확보 360

[표 Ⅳ-46] 수자원 계획지침 361

[표 Ⅳ-47] 수자원 계획지침 종합 : 생태면적률 40% 이상 확보 362

[표 Ⅳ-48] 일본의 저류 용량에 따른 빗물이용시설 설치 현황 367

[표 Ⅳ-49] 시뮬레이션 조건 369

[표 Ⅳ-50] 건설비용내역 369

[표 Ⅳ-51] 연간운영 및 유지관리 비용 내역 370

[표 Ⅳ-52] 저장조 용량과 빗물요구량에 따른 B/C ratio 371

[그림 Ⅰ-1] 제로에너지ㆍ생태학교 관련기술 분야 34

[그림 Ⅰ-2] 제로에너지ㆍ생태학교(ZES)의 개념 37

[그림 Ⅰ-3] 연구추진 프로세스 41

[그림 Ⅱ-1] 사용시간대와 온도존을 고려한 초등학교의 실 배치 57

[그림 Ⅱ-2] 사용시간대와 온도존을 고려한 중학교의 실 배치 58

[그림 Ⅱ-3] 사용시간대와 온도존을 고려한 고등학교의 실 배치 58

[그림 Ⅱ-4] 일본의 온실가스 배출비중 70

[그림 Ⅱ-5] 구조형식별 단위면적당 자재사용량 71

[그림 Ⅱ-6] 건축자재 환경성정보 네트워크 사이트 맵 76

[그림 Ⅱ-7] BEES 프로그램 구성 78

[그림 Ⅱ-8] 각 학교급별 내장재 활용 정도 80

[그림 Ⅱ-9] 각 학교급별 외장재 활용 정도 81

[그림 Ⅱ-10] 각 학교급별 바닥재 활용 정도 82

[그림 Ⅱ-11] 각 학교급별 천장재 활용 정도 83

[그림 Ⅱ-12] 광선반 기울기에 따른 빛환경 98

[그림 Ⅱ-13] 친환경학교의 교실단면 99

[그림 Ⅱ-14] 일반교실과 특별교실의 주광률과 조도분포 100

[그림 Ⅱ-15] Roof Monitor Image 101

[그림 Ⅱ-16] Lighting Control System 101

[그림 Ⅱ-17] 주광 및 인공조명 디자인 요소 101

[그림 Ⅱ-18] 광선반 설치 모습 101

[그림 Ⅱ-19] 광선반의 위치에 따른 분류 103

[그림 Ⅱ-20] 인공조명의 에너지 절약 가능 부분(기준 조도 500lx; 인공조명 광원 2개) 105

[그림 Ⅱ-21] 인공조명의 에너지 절약 가능 부분(기준 조도 500lx; 인공조명 광원 1개) 107

[그림 Ⅱ-22] 광선반의 형태에 따른 자연채광 유입 분포 110

[그림 Ⅱ-23] 농도측정을 위한 측정절차 124

[그림 Ⅱ-24] 환기율 변화에 따른 불만족한 방문자의 비율 131

[그림 Ⅱ-25] IAQ TfS Roadmap 132

[그림 Ⅱ-26] 하이브리드 환기의 정의 139

[그림 Ⅱ-27] 하이브리드 환기의 종류 140

[그림 Ⅱ-28] 환기개념도 143

[그림 Ⅱ-29] 겨울, 여름철 환기 원리 144

[그림 Ⅱ-30] 실내공기 질 조사 수행 절차 147

[그림 Ⅱ-31] 창문부착형 하이브리드 환기시스템(안) 151

[그림 Ⅱ-32] 창문부착형 자연환기구 152

[그림 Ⅱ-33] 창문부착형 기계환기장치 152

[그림 Ⅱ-34] 환기모드 선택 153

[그림 Ⅱ-35] 하이브리드 환기 제어 알고리즘(온도제어) 154

[그림 Ⅱ-36] 냉방기 제어논리 156

[그림 Ⅱ-37] 환기시스템의 내부 개념도 157

[그림 Ⅱ-38] 실험실 냉ㆍ난방 시스템 구성 158

[그림 Ⅱ-39] 기계 환기방식의 종류 159

[그림 Ⅱ-40] 기계환기와 하이브리드 환기 비교(1) 162

[그림 Ⅱ-41] 기계환기와 하이브리드 환기 비교(2) 163

[그림 Ⅱ-42] 환기방식별 실내 냉방에너지소비 예측치(4월~10월) 164

[그림 Ⅱ-43] 하이브리드 환기시스템 설계 프로세스 169

[그림 Ⅱ-44] 하이브리드 환기시스템 제어 알고리즘 작성 방안 172

[그림 Ⅱ-45] 설치위치에 따른 기계 환기시스템 분류 173

[그림 Ⅲ-1] 설비형 태양열 온수급탕 시스템 179

[그림 Ⅲ-2] 자연형 태양열시스템 179

[그림 Ⅲ-3] 평판형 집열기 및 단면도 180

[그림 Ⅲ-4] 집열기에서의 열손실 개념도 181

[그림 Ⅲ-5] 태양열 축열조 종류 182

[그림 Ⅲ-6] 열부하와 태양열 집열에 따른 축열의 필요성 183

[그림 Ⅲ-7] 태양열 온수기(자연순환식) 183

[그림 Ⅲ-8] 태양열 온수기 및 태양열 온수급탕시스템 184

[그림 Ⅲ-9] 전형적인 태양열 난방시스템 185

[그림 Ⅲ-10] 태양열 시스템의 최적 설계 프로세스 186

[그림 Ⅲ-11] 태양열 시스템의 계통도 189

[그림 Ⅲ-12] 태양열 의존율에 따른 집열기 면적 및 시스템 효율 190

[그림 Ⅲ-13] 태양열 의존율에 따른 연간 급탕부하 절감량 원단위 및 투자회수기간 193

[그림 Ⅲ-14] 경사각에 따른 일사량 획득 면적 195

[그림 Ⅲ-15] 식재에 의한 음영(좌), 주변건물에 의한 음영(우) 196

[그림 Ⅲ-16] 상단 PV어레이에 의한 하단 PV어레이에 음영 생성 사례 197

[그림 Ⅲ-17] PV시스템의 에너지 흐름 198

[그림 Ⅲ-18] 온도 따른 I-V곡선 특성 198

[그림 Ⅲ-19] 태양광주택 설치 사례 201

[그림 Ⅲ-20] 옥상 휴게공간 상부 설치 사례(동경 코우와소학교, 일본) 201

[그림 Ⅲ-21] 건물의 입면요소 설치 사례(University of Southampton, 영국) 203

[그림 Ⅲ-22] 건물의 캐노피 설치 사례(타지미시립중학교, 일본) 204

[그림 Ⅲ-23] 지붕 가리개 패널형 BIPV시스템 개념도 206

[그림 Ⅲ-24] 차양 및 발코니형 BIPV시스템 개념도 207

[그림 Ⅲ-25] 시뮬레이션 과정 212

[그림 Ⅲ-26] 옥상 일반형(경사각 30° Flat형) 213

[그림 Ⅲ-27] 옥상 일반형(경사각 24° 오목형 & 볼록형) 215

[그림 Ⅲ-28] 파고라 시안 217

[그림 Ⅲ-29] 옥상 파고라 시안 219

[그림 Ⅲ-30] 학교 벽면 전체 시안 221

[그림 Ⅲ-31] 차양형 부분 시안 223

[그림 Ⅲ-32] 지열시스템 이용학교 전경(Becker Primary School, 미국) 234

[그림 Ⅲ-33] 천정설치형 히트펌프유니트 및 체육관 천정의 냉ㆍ난방 그릴 235

[그림 Ⅲ-34] ㉭초등학교 조감도 236

[그림 Ⅲ-35] 미국 학교의 에너지 절감 성능목표 수립의 예시 246

[그림 Ⅲ-36] 미국 기후권역별 학교건물의 에너지소비 원단위 및 성분별 구성비 247

[그림 Ⅲ-37] 켄터키주 학교의 에너지 원단위 달성 설계목표의 사례(Zone 4A) 247

[그림 Ⅲ-38] 초등학교 학생 1인당 연간 총에너지사용량(2007년, 열+전기) 255

[그림 Ⅲ-39] 초등학교 학급당 연간 총에너지사용량 (2007년, 열+전기) 256

[그림 Ⅲ-40] 학생당 에너지 사용량과 학급당 에너지 사용량 변화 257

[그림 Ⅲ-41] 실제 전기 사용량 연간 시간별 분석 259

[그림 Ⅲ-42] 실제 전기 사용량 월간 시간별 그래프 261

[그림 Ⅲ-43] 실제 전기 사용량 일간 시간별 그래프 262

[그림 Ⅲ-44] 표준모델학교의 월평균 실제 전기에너지 사용량 263

[그림 Ⅲ-45] 표준 모델학교의 월평균 실제 전기에너지 사용량 성분별 분석 264

[그림 Ⅲ-46] 표준 모델학교 연별 가스사용 현황(난방/급탕) 265

[그림 Ⅲ-47] 표준 모델학교 연별 가스사용 현황(식당 : 취사/급탕) 266

[그림 Ⅲ-48] 표준 모델학교 에너지 총사용량 분석 267

[그림 Ⅲ-49] 2007년 인천관내 초등학교와 표준 모델학교 전기사용량 268

[그림 Ⅲ-50] 표준 모델학교의 시뮬레이션 분석을 위한 해석모델 구성 269

[그림 Ⅲ-51] 건물 공조 방식에 따른 존 구획 270

[그림 Ⅲ-52] 1월 전기사용량 보정결과 276

[그림 Ⅲ-53] 3월 전기사용량 보정결과 276

[그림 Ⅲ-54] 4월 전기사용량 보정결과 276

[그림 Ⅲ-55] 6월 전기사용량 보정결과 277

[그림 Ⅲ-56] 시뮬레이션 오차 및 타당성 분석 277

[그림 Ⅲ-57] 전기에너지 사용량 원단위 분석 278

[그림 Ⅲ-58] 가스에너지 사용량 원단위 분석 279

[그림 Ⅲ-59] 용도별 에너지 절약 우선순위 280

[그림 Ⅲ-60] 항목별 에너지 증감률(벽체단열) 282

[그림 Ⅲ-61] 항목별 에너지 증감률(지붕단열) 284

[그림 Ⅲ-62] 항목별 에너지 증감률(창호성능) 285

[그림 Ⅲ-63] 항목별 에너지 소비량 및 증감률(조명밀도) 286

[그림 Ⅲ-64] 항목별 에너지 증감률(냉ㆍ 난방 설정온도) 288

[그림 Ⅲ-65] 항목별 에너지 증감률(침기) 289

[그림 Ⅲ-66] 항목별 에너지 증감률(설비기술) 290

[그림 Ⅲ-67] 항목별 에너지 소비량 및 증감률(요소기술단계별) 292

[그림 Ⅳ-1] 건물의 생태환경 개념도 296

[그림 Ⅳ-2] 분석절차 306

[그림 Ⅳ-3] 식당-옥상녹화의 연계 308

[그림 Ⅳ-4] 데크-녹화의 연계성 308

[그림 Ⅳ-5] 비활용형 옥상녹화 308

[그림 Ⅳ-6] 활용형 옥상녹화 308

[그림 Ⅳ-7] 범서초 벽면녹화 309

[그림 Ⅳ-8] 주엽초 벽면녹화 309

[그림 Ⅳ-9] 구월서초 생태관찰로 310

[그림 Ⅳ-10] 구월서초 정원 310

[그림 Ⅳ-11] 범서초 정원 & 마당 310

[그림 Ⅳ-12] 범서초 생태관찰로 310

[그림 Ⅳ-13] 도촌초 생태연못 311

[그림 Ⅳ-14] 범서초 생태연못 311

[그림 Ⅳ-15] 구월서초 텃밭(1) 311

[그림 Ⅳ-16] 구월서초 텃밭(2) 311

[그림 Ⅳ-17] 제철동초 자연학습원 312

[그림 Ⅳ-18] 제철동초 야외교실 312

[그림 Ⅳ-19] 목행초 생울타리 313

[그림 Ⅳ-20] 샛별중 사면녹화 313

[그림 Ⅳ-21] 발도르프 학교 옥외 모래 놀이장 314

[그림 Ⅳ-22] 발도르프 학교 옥외 탁구 314

[그림 Ⅳ-23] 빗물 모니터링 구조물 315

[그림 Ⅳ-24] 이우학교 생태연못 315

[그림 Ⅳ-25] Roy Lee Walker Elementary School Water Habitat 315

[그림 Ⅳ-26] 이우학교 나무/자갈길 316

[그림 Ⅳ-27] 샛별중 투수성 포장 316

[그림 Ⅳ-28] 분석절차 318

[그림 Ⅳ-29] 옥상녹화 330

[그림 Ⅳ-30] 벽면녹화 공법별 비교 333

[그림 Ⅳ-31] 학교 숲 조성요소 336

[그림 Ⅳ-32] 친환경 운동장 조성요소 339

[그림 Ⅳ-33] 친환경 방음벽 공법별 비교 341

[그림 Ⅳ-34] 투수포장 공법별 비교 344

[그림 Ⅳ-35] 빗물저류이용시설의 소개 363

[그림 Ⅳ-36] 빗물침투시설의 유출 억제 효과 개념도 364

[그림 Ⅳ-37] 빗물침투시설의 개요도 365

[그림 Ⅳ-38] 경기지역 빗물이용시범학교의 빗물저장조 366

[그림 Ⅳ-39] B/C ratio 곡선 372

[그림 Ⅴ-1] 학교건축프로세스 395

[표 1-1] APESS 프로그램의 평가 순서 412

[표 3-1] 시범적용 BIPV 모듈 대상 규격 451

[표 3-2] 다결정 실리콘 태양전지의 I-V 성능 462

[표 3-3] STM50 BIPV 모듈의 발전성능시험 결과 463

[표 3-4] 계통연계형 PCS(GCI-U030) 규격 466

[표 3-5] BIPV시스템 설치단가 및 절감효과 467

[표 3-6] 운전데이터 수집 및 분석평가 항목 472

[표 4-1] 토사의 종류와 지열루프의 형태에 따른 지열루프의 길이 511

[표 4-2] 슬린키루프의 설계 522

[표 5-1] 수직밀폐형 및 에너지파일형 564

[표 5-2] 개방형 SCW 564

[표 5-3] 지중수평형 565

[표 6-1] 지질계통표 570

[표 6-2] 공사지역 지반의 지층분포 특성 572

[그림 1-1] APESS 따라하기(건축자재)- 단계별진행부문 413

[그림 1-2] APESS 따라하기(건축자재)- 결과값 표시부문 413

[그림 1-3] APESS 따라하기(건축자재)- 작업전환 414

[그림 1-4] APESS 따라하기(건축자재)- 결과출력 414

[그림 1-5] STEP1.새작업 415

[그림 1-6] STEP1.열기 415

[그림 1-7] STEP2.건축자재 416

[그림 1-8] STEP3.생산 417

[그림 1-9] STEP3.유지관리 417

[그림 1-10] STEP3.폐기 417

[그림 1-11] STEP4.자재선택-트리형식 418

[그림 1-12] STEP4.자재선택-검색형식① 418

[그림 1-13] STEP4.자재선택-검색형식② 419

[그림 1-14] STEP4.자재선택-검색형식③ 419

[그림 1-15] STEP4.자재선택-검색형식④ 419

[그림 1-16] STEP5.자재비교① 420

[그림 1-17] STEP5.자재비교②-1 420

[그림 1-18] STEP5.자재비교②-2 421

[그림 1-19] STEP5.자재비교③-1 421

[그림 1-20] STEP5. 자재비교③-2 421

[그림 1-21] STEP5. 자재비교④ 422

[그림 1-22] STEP5. 자재비교⑤-1 422

[그림 1-23] STEP5. 자재비교⑤-2 422

[그림 1-24] STEP6. 목록비교①-1 423

[그림 1-25] STEP6. 목록비교①-2 423

[그림 1-26] STEP6. 목록비교②-1 424

[그림 1-27] STEP6. 목록비교②-2 424

[그림 1-28] STEP6. 목록비교③ 424

[그림 1-29] STEP6. 목록비교④ 425

[그림 1-30] STEP6. 특성화 결과① 426

[그림 1-31] STEP6. 특성화 결과② 426

[그림 1-32] STEP6. 정규화 결과① 426

[그림 1-33] STEP6. 정규화 결과② 427

[그림 1-34] STEP6. 전과정환경지수① 427

[그림 1-35] STEP6. 전과정환경지수② 428

[그림 1-36] 작업이력 428

[그림 1-37] 자재일반정보 429

[그림 1-38] 결과인쇄 429

[그림 1-39] 그래프 429

[그림 2-1] 태양방사 스펙트럼 430

[그림 2-2] 지표에서 받는 태양 복사에너지와 지구 보유에너지 431

[그림 2-3] 에어매스(AM)의 설명도 432

[그림 2-4] 태양전지의 구성(셀, 모듈, 어레이) 433

[그림 2-5] 태양전지의 일반 구조 433

[그림 2-6] 태양전지 외형 434

[그림 2-7] 태양전지의 동작 원리 435

[그림 2-8] 물성에 따른 태양전지의 분류 437

[그림 2-9] 태양광 모듈 일반 구조 439

[그림 2-10] 다양한 태양광 모듈 형태 439

[그림 2-11] 기존 화석연료의 매장량 한계치 442

[그림 2-12] 각 기상조건별 전력의 흐름도 443

[그림 2-13] BIPV(Building-Integrated Photovoltaic) 개념 444

[그림 2-14] BIPV의 설치장소와 건물이용 용도 446

[그림 3-1] BIPV 시범적용 대상 건물 전경 449

[그림 3-2] BIPV 모듈 구조 및 설치 개념도 450

[그림 3-3] STM50 규격 452

[그림 3-4] STM35-1 규격 453

[그림 3-5] STM35-2 규격 454

[그림 3-6] STM25 규격 455

[그림 3-7] STM22-1 규격 456

[그림 3-8] STM22-2 규격 457

[그림 3-9] STM18 규격 458

[그림 3-10] BIPV 모듈 구조 및 개념도 459

[그림 3-11] BIPV 모듈 전ㆍ후면 460

[그림 3-12] FZP 앵커 461

[그림 3-13] 가공된 브라켓 461

[그림 3-14] BIPV 모듈의 설치 개념도 462

[그림 3-15] 외벽 갈바륨 강판 설치 전경 464

[그림 3-16] BIPV모듈 고정 방법 465

[그림 3-17] BIPV시스템 간선결선도 465

[그림 3-18] BIPV시스템 설치 전경 467

[그림 3-19] 전체 시스템 개요 469

[그림 3-20] 모니터링용 원격단말기 470

[그림 3-21] 모니터링시스템의 주화면 471

[그림 3-22] PV시스템 모니터링 항목 472

[그림 3-23] 복합시험동 BIPV시스템의 일별 출력 특성 473

[그림 3-24] 복합시험동 BIPV시스템의 운전특성(PCS 변환효율, PR) 475

[그림 3-25] PV시스템의 시뮬레이션 흐름도 476

[그림 3-26] PV시스템 시뮬레이션 모델 477

[그림 3-27] PV시스템 시뮬레이션 결과 478

[그림 3-28] 그림자 고려 유/무에 따른 월별 발전량 비교 479

[그림 3-29] 그림자의 영향 480

[그림 4-1] 월간 평균온도 변화 481

[그림 4-2] 동절기 최저온도 변화 482

[그림 4-3] 일반적 형태의 지열히트펌프 - 공기난방방식 482

[그림 4-4] 온수공급을 위한 별도의 열교환기가 부착된 공기냉ㆍ난방 방식의 히트펌프 484

[그림 4-5] 다수의 지하공을 이용한 병렬형 수직 지열루프 484

[그림 4-6] 싱글라인 직렬 수평형 지열루프 485

[그림 4-7] 더블라인 병렬 수평형 지열루프 485

[그림 4-8] 수직공 천공작업 487

[그림 4-9] 수평 지열루프 설치를 위한 호의 굴착 489

[그림 4-10] 지열루프 히트펌프의 실내설치도 490

[그림 4-11] 수평형 호 굴착기 492

[그림 4-12] 타공기술 493

[그림 4-13] 맞대기 융착 연결구 494

[그림 4-14] 맞대기로 융착된 루프 494

[그림 4-15] 맞대기 융착법 495

[그림 4-16] 소켓 융착용 부속 496

[그림 4-17] 소켓 융착법 496

[그림 4-18] 압력시험 방법 498

[그림 4-19] 기초를 관통하는 천공 작업 499

[그림 4-20] 슬리브의 설치 499

[그림 4-21] 기초에 파이프받침 준비 500

[그림 4-22] 슬리브에 파이프 삽입 501

[그림 4-23] 수직홀 파이프 삽입 503

[그림 4-24] 수평루프용 파이프 설치 503

[그림 4-25] 펌프팩의 연결 505

[그림 4-26] 온수 루프키트 506

[그림 4-27] 지열루프의 공기제거 및 열매체 주입장치 507

[그림 4-28] 공기제거장치의 주요 부품 507

[그림 4-29] 1-파이프 수평루프 509

[그림 4-30] 2-파이프 수평루프 509

[그림 4-31] 4-파이프 수평루프 510

[그림 4-32] 수직형 루프 510

[그림 4-33] 수평형 지열루프 사례 513

[그림 4-34] 수직형 루프 설치의 예 515

[그림 4-35] 3톤용 표준헤더 설계 517

[그림 4-36] 연못 루프 518

[그림 4-37] 연못의 열전달 519

[그림 4-38] 3톤용 연못루프 520

[그림 4-39] 호 되메우기 521

[그림 4-40] 호의 굴착 521

[그림 4-41] 용융캠프의 위치 522

[그림 4-42] 슬린키 루프의 설계 522

[그림 4-43] P/T 포트 524

[그림 6-1] 조사지역 3차원 위치도 567

[그림 6-2] 조사지역 및 주변지역의 지형 568