R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201818CTAP-C133102-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 기성시가지 건축물 에너지 소비량 10% 원천적 감소를 위한 지구단위계획과 연계가능한 도시·건축 빅데이터 기반 형태-환경-행태 통합모델 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2017-06-30 ~ 2018-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 이건원 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
6명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
11명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 210,000,000 원 기업 : 70,000,000 원 계 : 280,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 360,000,000 원 기업 : 120,000,000 원 계 : 480,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 호서대학교산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
본 연구는 반경 400m 크기의 공간범위인 지구(근린) 공간범위를 대상으로 ①도시·건축 빅데이터에서 추출할 수 있는 건축물 및 건축물군의 형태가 주변 환경에 미치는 영향을 파악하고, 다시 ②그 환경이 지구(근린)의 미기후에 미치는 영향을 파악한 후, ③미기후가 다시 주변 개별 건축물의 에너지 소비량에 미치는 일련의 상관관계를 바탕으로 하는 알고리즘을 도출하고자 함. 최종적으로 ④알고리즘과 지구단위계획을 결합하므로써 기성시가지 건축물 에너지 소비량을 10% 원천적으로 감소시키는 계획모델을 개발하고자 함 연구목표를 달성하기 위해 ①도시·건축 빅데이터를 기반으로 4개 분석 대상지(반경 400m)의 지구(근린) 및 건축물군의 형태를 분석하고, 주변의 표면온도 및 환경을 열화상카메라와 이동식 자동기상관측시스템(AWS. Automatic Weather System)를 이용하여 측정하고자 함. ②주변의 표면온도 및 환경이 지구(근린)의 미기후에 미치는 영향을 지점별 고정식 AWS를 이용·측정 후, 공간회귀분석을 이용해 영향 범위 및 관계를 도출하고자 함. ③미기후가 건축물의 에너지 소비량에 미치는 영향 파악을 위해 국토교통부의 건축물 에너지 소비량 자료 활용, 그 관계를 파악하고자 함. ④구조방정식을 이용, 통합 알고리즘을 도출하고, ⑤검증을 위해 4개 대상지 중 알고리즘 구축을 위해 이용되지 않은 1개 대상지 자료를 알고리즘에 투입하여 1차 검증하고자 함. ⑥이를 기존 시가지 지구단위계획에 반영 전·후를 시뮬레이션하므로써 절감성능을 검증하고자 함 건축물군의 형태요소 - 미기후 - 에너지 소비량 알고리즘과 이를 반영한 지구단위계획모델. 본 최종성과물을 통해 기존시가지 도시관리와 환경, 에너지 분야의 융·복합적, 선도적 지구단위 에너지관리 기술력 확보를 통한 시장경쟁력 확보가 기대됨 [최종목표] 본 연구는 반경 400m 크기의 공간범위인 지구(근린) 공간범위를 대상으로 도시·건축 빅데이터로부터 건축물군의 형태와 지구(근린)의 환경, 건축물 에너지 소비량 간의 알고리즘을 개발하여 이를 지구단위계획에 적용하므로써 기성시가지 건축물 에너지 소비량을 10% 원천적으로 감소시키는 계획모델을 개발하고자 하며, 최종성과물 2가지를 나열하면 다음과 같음 1. 건축물군의 형태요소 - 미기후 ？ 에너지 소비 행태간 연계를 통한 건축물 에너지 소비량 예측모델(알고리즘) 2. 건축물 에너지 소비량 예측을 위한 형태 ？ 환경 ？ 행태모델(알고리즘)을 반영한 지구단위계획모델 [연구내용 및 범위] (1) 핵심성과1: 건축물군의 형태요소 - 미기후 ？ 에너지 소비 행태간 연계를 통한 건축물 에너지 소비량 예측모델(알고리즘) ？？ 분석대상 지구(근린) - 기상청 설치 AWS 중심으로 반경 400m(분석 단위)와 1km(영향 통제단위)로 구성됨 - 23개 지구(근린) 중 저층고밀 주거지역인 영등포구 당산동 인근, 강북구 수유3동 인근, 중랑구 면목본동 인근, 서초구 서초동 인근 4개 지역을 선정하되, 3개 지구(근린)은 알고리즘 개발용으로, 1개 지구(근린)은 알고리즘 검증용으로 활용 ？？ 건축물 및 건축물군의 형태요소는 다음과 같이 조작적 정의 및 측정이 가능함 - 데이터 활용: 국토교통부의 UPIS(Urban Planning Information System), 세움터 자료 등 - 건축물군: 전반적인 건축후퇴선, 전반적인 향, 건축물간 간격 등 - 개별 건축물 ？？ 미시환경은 다음과 같이 조작적 정의 및 측정이 가능함 - 국지공간 내의 독특한 건축물 등 인공환경과 수공간, 녹지공간 등 자연환경 등과 연관을 맺어 발생하는 독특한 기후환경을 지칭하며, ①국지온도, ②국지습도, ③국지풍속 및 풍향, ④국지 일사량, ⑤UV(자외선)량, 체감온도 등으로 규정 - 측정방법 ？ 분석대상 지구(근린) 내에서 이동형 AWS를 이용하여 지점별 미기후 측정, 이동형 열화상카메라로 측정 ？ AWS에서는 풍속, 풍량, 온도, 습도, 일사량, 자외선량, 체감온도 등 제공 ？？ 건축물들 재실자의 에너지 사용량, 사용 패턴 및 프로파일 DB 구축 - 건축물별 에너지 소비량 자료는 국토교통부에서 구축한 건축물 에너지 사용량 정보임 - 대상지 내 거주자에 대해서 지원자를 모집하여 IoT장치와 대면면접식 설문조사 등으로 재실자의 에너지 사용량, 사용 패턴 및 프로파일 데이터를 수집하여 DB를 구축 - 최종적으로 기존의 건축물 및 건축물군 형태와 환경부하를 연계한 형태-환경 모델에 연결하여, 형태-환경-행태 모델 완성 ？？ 알고리즘 도출을 위한 분석방법 - 최종 알고리즘을 위한 변수간 관계도를 도식화하면 아래 그림과 같음 - 1번째와 2번째 핵심성과물들을 활용하되 각 DB 측정 지점의 공간적 인접성 고려가능한 공간회귀분석 및 다양한 변수관계를 한번에 분석하여 처리할 수 있는 구조방정식 이용 ？？ 알고리즘 도출 후, 검증 - 최종결과물인 알고리즘을 도출한 후, 검증을 위해서 나머지 1개 대상 지구(근린)의 자료를 알고리즘에 투입하여 결과 검증 (2) 핵심성과2: 건축물 에너지 소비량 예측을 위한 형태 ？ 환경 ？ 행태모델(알고리즘)을 반영한 지구단위계획모델 ？？ 개발된 모델(알고리즘)을 지구단위계획에 적용 후, 에너지 절감율 검증 - 최종결과물인 알고리즘을 지구단위계획안에 적용하기 위해서 4개 연구대상지 범위 안에 있거나 주변 가까이에 위치하고 있는 지구단위계획 대상지 및 관련 계획정보를 활용 - ①지구단위계획 적용 이전, ②기존의 지구단위계획 적용 후, ③새롭게 본 연구결과를 반영한 지구단위계획 적용 후에 대한 세 가지 상황을 환경시뮬레이션을 통해서 비교하여 에너지 절감율을 비교 ？？ 형태-환경-행태 모델(알고리즘)의 지구단위계획에 대한 적용 방안 도출 - 최종결과물인 알고리즘을 지구단위계획안에 적용하기 위해서 4개 연구대상지 범위 안에 있거나 주변 가까이에 위치하고 있는 지구단위계획 대상지 및 관련 계획정보를 활용하여 본 연구결과를 반영한 지구단위계획을 적용하여 새롭게 도시설계를 수행 - 새롭게 적용된 지구단위계획안의 현실성 및 적정성은 전문가 자문 및 전문가 설문을 통해서 검증 및 확보할 계획 |
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| 색인어 | 한글 | 에너지 관리 | 도시 미기후 | 도시 및 건축물 형태 | 바람 | 지구단위계획 |
| 영문 | Energy Management | Urban Microclimate | City and Building Form | Wind | District unit Plan | |
| 최종보고서 | 1_최종보고서-제출용최종2.pdf | |||||