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보고서 요약서
요약문
SUMMARY
CONTENTS
목차
제1장 연구개발과제의 개요 11
제1절 연구개발의 필요성 11
1. 저탄소 녹색성장 11
2. 건축물의 이산화탄소 배출 문제 11
3. 커튼월 건축물의 에너지 낭비 11
4. 직달일사량 차단 관련 연구 12
5. 수직, 수평 외부차양의 제한된 효과 13
6. 최적화된 외부차양의 필요성 13
제2절 연구개발의 중요성 14
1. 설계사무소의 경쟁력 14
2. 아날로그 친환경설계의 한계 14
3. 계획분야에서 환경설계 연구의 필요성 15
제2장 국내외 기술개발 현황 16
제1절 국내외 관련 기술 및 산업 동향 16
1. 국내 관련 기술 및 산업 동향 16
2. 국외 관련 기술 및 산업 동향 16
3. 연구결과의 현재 위치 17
제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 18
제1절 연구목표 18
1. 최종목표 18
2. 단계별 진행 계획 18
3. 연구목표 및 내용 19
제2절 연구 수행 내용 22
1. 주변지형지물을 반영한 외부차양 성능평가 시스템 구축 22
제3절 연구개발의 결과물 55
1. 세부목표별 결과물 55
제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 70
제1절 목표달성도 70
1. 성과목표 및 성과지표 70
2. 목표달성도 71
3. 관련분야에의 기여도 72
제5장 연구개발결과의 활용계획 73
제1절 활용계획 73
1. 학문적 활용계획 73
2. 산업적 활용계획 73
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 74
제1절 해외기술정보 74
1. 해외 건축물 사례 74
2. 해외 서적 76
3. 그래스하퍼(Grasshopper) 알고리즘의 발전 동향 76
제7장 참고문헌 79
부록 84
1. 외부차양 설계 알고리즘 사용 매뉴얼 86
2. 최종성과물 총람 90
초록보기 더보기
I. 제목
일사량에 따른 맞춤형 차양장치 설계기법 개발 최종보고서
II. 연구개발의 목적 및 필요성
전면유리 건축물의 에너지 낭비
도심의 사무용 건축물의 대표적 유형인 전면유리 건축물의 확산으로 인해 건축물의 과다한 에너지 사용량은 큰 사회적 문제로 제기되고 있다. 재료의 물리적 특성상 커튼월 건축물은 냉난방 에너지 효율이 낮을 수밖에 없으므로 이를 극복하기 위한 노력이 시급하다.
기존의 수직, 수평 외부차양의 한계 극복
현재 전면유리 건축물의 과다한 직달일사량 유입을 차단하기 위하여 대부분의 경우에 수직 또는 수평 차양이 사용되고 있다. 통상적으로 남향에는 수평차양을 동, 서향에는 수직차양을 사용한다. 하지만 기존의 수직, 수평 차양은 단편적으로 직달일사량 차단에만 초점이 맞추어져 있다. 이 때문에 동절기에는 지나치게 직달일사를 차단하여 난방 에너지 사용 증가로 이어지고, 실질적인 에너지 사용량 절감효과는 크지 않다. 따라서 지역기후 및 주변 환경정보에 따른 일조 환경 분석을 통해 하절기와 동절기에 최적화된 외부차양을 정량적으로 계획할 수 있는 알고리즘의 개발이 필요하다.
III. 연구개발의 내용 및 범위
직달일사량 분석 및 최적화를 위한 평가 시스템 개발
건축물과 분석대상 입면의 위치정보에 따른 일조 시뮬레이션 환경을 구축하고 직달일사량을 분석한다. 하절기와 동절기에 따라 적정량의 직달일사량이 차단 및 유입되는지를 평가하는 평가 시스템을 구축한다.
외부차양 파라메트릭 설계 알고리즘 개발
다양한 외부차양의 형태를 결정하는 변수를 규정하고 직달일사량 조절 성능에 영향을 미치는 형태변수를 도출한다. 도출된 형태변수를 사용하여 외부차양을 설계하는 파라메트릭 알고리즘을 개발한다.
외부차양 최적화 알고리즘 개발
직달일사량 조절 성능을 최적화하는 외부차양 형태변수를 찾기 위하여, 적절한 최적화 알고리즘을 선정하여 직달일사량 평가 점수 기반으로 최적화된 외부차양을 도출하는 외부차양 최적화 알고리즘을 개발한다. 개발한 알고리즘으로 생성한 최적 외부차양과 기존 차양의 냉난방 에너지 절감 성능을 타 환경성능평가 프로그램으로 비교하여 본 알고리즘을 검증한다.
IV. 연구개발결과
연구의 성과물
본 연구의 최종 결과물은 전면유리 건축물의 냉난방 에너지 사용량을 줄이기 위해 지역기후와 주변 지형지물을 반영하여 연중 직달일사량 조절 성능에 최적화된 외부차양의 형태를 설계하는 알고리즘이다. 외부차양 최적화 알고리즘을 개발하여 실제 건축물 사례를 포함한 최적화된 외부차양 설계 2건을 도출하였으며, 기존에 설치된 수직, 수평 차양과 성능비교를 통하여 본 알고리즘의 우수성을 검증하였다.
본 연구의 내용을 국외 학술발표대회 2건, 국내학술지 게제 논문 1건에 발표하여 성과목표를 추가로 달성하였으며, 또한 SCI급 저널에 논문 1건이 게제 확정되어 2014년 1월에 게재될 예정이다.
V. 연구개발결과의 활용계획
국내 설계업체에서 실제 프로젝트에 활용
본 알고리즘을 활용하여 건축설계 초기 단계부터 최적 외부차양을 설계할 수 있어 신축 건축물의 냉난방 에너지 사용량을 줄일 수 있다.
기존 건축물의 리모델링 프로젝트 활용
노후 건축물의 외장 리모델링시 본 알고리즘을 활용하여 최적 외부차양을 적용할 수 있어 기존 건축물의 냉난방 에너지 사용량을 줄일 수 있다.
건축 설계 교육과정에 활용
디지털 기반의 친환경 설계기법인 본 알고리즘을 건축학과 설계 교육과정에 활용하여 학생들에게 친환경 건축 설계에 대한 새로운 접근방법에 대하여 교육할 수 있다.
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