R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 202121RDPP-C164408-01 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 연구사업명 | 국토교통연구기획사업 | |||||
| 연구과제명 | 에너지 절약형 한옥 모델개발 기획 | |||||
| 총 연구기간 | 2021-04-01 ~ 2022-01-31 | |||||
| 연구책임자 | 김영민 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
4명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 150,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 150,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 150,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 150,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 명지대학교 산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
○ (세계기후변화와 제로에너지건축 의무화) 파리기후변화협약의 체결에 따른 포스트 2020 대응 건축물 부문 강화에 따른 정부의 건물부문 온실가스 감축 목표 ○ (제로에너지 건축물 연구개발의 세계적 추세) 건물에너지효율에 대한 투자는 2017년 1,400억 달러, 2025년 2,200억 달러, 2040년 3,600억 달러에 이를 것으로 IEA(International Energy Agency)는 전망 ○ (한옥건축물의 제로에너지기술 전무) 한옥 R&D 연구성과 중 제로에너지관련 연구성과물은 전무하며, 일부 신재생에너지에 대한 연구. 제로에너지 건축물 기술(패시브, 액티브, 신재생에너지)에 대한 연구 시급 ○ (에너지 절약형 한옥 모델개발의 필요) 서구문화로 해결할 수 없는 한국인 고유의 기질과 생활관습에 기초하는 한옥모델과 현 사회에 직면하고 있는 지구 온난화와 저탄소 국가정책(2030년 공공, 민간 500㎡이상 모든 건축물)에 대응할 수 있는 에너지 절약형 한옥이 필요 1. 연구대상 국내외 현황 및 전망 (1) 국내외 정책동향 ○ (선진국 2020년 전후로 제로에너지 주택보급 의무화 선언) 2030년까지 건물부문 온실가스 배출전망치 대비 32.7% 감축 목표 달성을 위해 주요 국가별 건물에너지효율 관련 정책을 통해 저탄소중립사회로의 진입을 준비하고 있음 ○ (목조선진국 제로에너지 보급 선언) 목조선진국은 2020년 전후로 제로에너지 주택 보급 의무화를 선언(EU:2021년, 영국:2016년, 미국:2030년)하고 정책과 기술 및 시장과의 연계를 통한 로드맵 구축 ○ (에너지효율 및 온실가스 감축을 위한 세계시장 추세) 미국, 독일, 일본을 중심으로 국가주도형 기술개발 프로그램 및 기업주도형 실증을 통해 단일 건물 및 커뮤니티 규모에서의 에너지효율 향상과 온실가스 절감을 위한 차세대 기술개발을 수행하고 있음 ○ (신축건축물 ZEB 의무화 확대) 제로에너지 건축 보급, 확산 방안 측면에서 1,000㎡이상 공공건축물(‘20)을 시작으로 500㎡이상의 모든 건축물(’30)을 대상으로 점진적 시행 (2) 국내외 기술동향 ○ (건축 성능향상 분야 세계 최고 기술수준의 78.6%) 건축성능향상 분야 기술수준은 78.6%, 기술격차는 4.5년, 특허경쟁력은 14.2%로 6위, 논문경쟁력은 43.6%로 6위에 해당. 유지관리, 에너지성능, 친환경 등 아직 선진국에 비해 기술수준 및 경쟁력이 낮음 (3) 국내외 시장규모 ○ (세계 제로에너지건축 시장 1,560조) 세계 제로에너지건축 시장규모는 2014년 약 420조원에서 2024년 1,560조원으로 3.7배 증가 - ZEB의 경우, Korea Build Week(2020)에 따르면 2030년까지 연면적 500㎡ 이상의 모든 신축 건축물의 제로에너지 단계적 의무화 시행으로 국내 ZEB 시장은 2024년 20조 원에 이를 것으로 예상 ○ (국내 최근 4년간 건축물 착공 905,942동) ‘17~’20년간 착공허가 건축물은 905,942동으로 ‘17년은 24만동, ’18년은 25만동, ‘19년은 23만동이며, ’20년에는 16만동이 착공됨 ○ (1,000㎡미만 제1·2종근린생활시설 주로 착공) ‘17년~’20년간 착공허가 된 건축물의 주용도에서 가장 많은 부분을 차지하는 ‘단독주택’과 ‘동·식물관련시설’ 부분을 제외하고 1,000㎡미만의 제1·2종근린생활시설이 다수를 차지 ○ (목조건축시장 성장세) 목조(일반목구조, 목구조, 통나무구조, 트러스목구조) 건축시장은 전체 건축시장에서 5.5%를 차지하며 목조건축의 높이제한 규정 완화 및 건축기준 수립 등의 정책적 변화와 건축비 절감 등의 경제적 효과로 꾸준히 착공 ○ (한옥의 증개축 비율) 전체 건축시장에서 신축의 비율은 61.58%, 목조는 76.29%, 한옥은 50.79%로 한옥은 다른 구조에 비하여 신축의 비율이 적고 증개축 비율이 높게 나타남 ○ (2030년 신축시장 감소 약 9%) 한국건설산업연구원에 따르면 현재 GDP 대비 14% 수준인 건설투자 비중이 향후 지속적 하락으로 2020년 11.0~11.5%, 2030년 9.2~9.7% 수준이 될 것으로 예상 2. 연구기획 필요성 ○ (에너지성능 확보) 일반적인 살림집 수준을 넘는 장경간 한옥은 500㎡ 이상이 되고, 대부분의 공공건축물은 500㎡ 이상이므로, 한옥의 보급 확대를 위해서는 한옥도 에너지 인증을 필수적으로 받을 수 있도록 에너지 성능 확보가 필요 ○ (500㎡ 이상의 중규모 한옥을 대상) 500㎡ 이상의 중대규모 한옥을 대상으로 한 에너지성능 기술 개발을 1차적 목표로 하여, 향후 소규모 한옥에도 개발된 기술을 적용함으로써 에너지 성능이 우수한 다양한 규모의 한옥으로 발전시켜 나갈 수 있음 [최종목표] ○ (기획최종목표) : 旣 개발된 기술 및 한옥R&D성과물을 바탕으로 제로에너지 수준(건축물 에너지효율등급 1++, ZEB 3등급)의 거주성능을 확보하는 에너지 절약형 한옥모델 개발 기획이 목표 * 한옥건축물 에너지효율등급 1++ 등급 이상 * ZEB 한옥 3등급 * 한옥의 에너지자립률 60% * 500㎡ 이상의 중규모 한옥을 대상(공공건축물) - (1차소요에너지량 1++급 구현을 위한 패시브시스템) 2025년 제로에너지건축 의무화 대비 1차소요에너지량 1++급에 준하는 패시브시스템 기반마련 * 에너지 성능 확보를 위한 비용 증가는 현재 수준의 30% 이내로 함) : 수치 조절 필요 - (1차소요에너지량 1++급 구현을 위한 액티브시스템) 2025년 제로에너지건축 의무화 대비 1차소요에너지량 1++급에 준하는 액티브시스템 기반마련 * 에너지 성능 확보를 위한 비용 증가는 현재 수준의 30% 이내로 함) : 수치 조절 필요 - (30%이상 복합재생에너지 발전) 2025년 제로에너지건축 의무화 대비 제로에너지 수준의 한옥모델 구현을 위한 복합재생에너지시스템 구축기반 마련 * 에너지 성능 확보를 위한 비용 증가는 현재 수준의 30% 이내로 함) : 수치 조절 필요 - (BEMS 및 에너지모니터링) 2025년 제로에너지건축 의무화 대비 제로에너지 한옥모델 에너지데이타 관리 및 최적화를 위한 BEMS 및 에너지모니터링 구축기반 마련 * 에너지 성능 확보를 위한 비용 증가는 현재 수준의 30% 이내로 함) : 수치 조절 필요 ○ (1-1세부 기획목표) : 旣 개발된 기술 및 한옥R&D성과물을 바탕으로 제로에너지 수준의 통합 설계？실증사업 기획이 목표 ○ (1-2세부 기획목표) : 한옥R&D 연구성과를 연계하여 제로에너지 수준(건축물 에너지효율등급 1++, ZEB 3등급)의 거주성능을 확보한 한옥모델 기획이 목표 ○ (2세부 기획목표) : 제도분석과 시뮬레이션을 통해 에너지절약형 한옥(건축물 에너지효율등급 1++, ZEB 3등급)을 달성하기 위한 제도개선과 플랫폼활성화 기획이 목표 [연구내용 및 범위] (1세부 주관연구기관) 에너지절약형 한옥 통합설계모델 및 실증 기술개발 (1-1세부) 에너지절약형 한옥 통합설계기술개발 - 제로에너지 인증기준에 부합하는 한옥설계기술 - 한옥의 정체성을 고려한 한옥설계기술 - 에너지절약형 한옥 등급별 설계지침 및 매뉴얼 (1-2세부) 에너지절약형 한옥 구조기술개발 - 에너지절약형 한옥 대응 구조설계기술 - 에너지절약형 한옥 내진구조기술 - 부위별 성능(맞춤, 이음) 향상을 위한 구조기술 (1-3세부) 에너지절약형 한옥 시공기술개발 - 에너지절약형 한옥 시공시방서 및 특기시방서 - 에너지절약형 한옥 표준공정 및 표준내역 - 부위별 성능(경제성, 효율성) 향상을 위한 시공기술 (1-4세부) 에너지절약형 한옥 실증 및 실용화 방안 - 에너지절약형 한옥 실증구축 타당성 검토 - 에너지절약형 한옥 적용기술 및 적정기술 검토 (경제성, 시공성, 효율성, 인증기준 적합성 등) - 에너지절약형 한옥 유치기관 공모 - 에너지절약형 한옥 기술제안 현상설계공모 - 에너지절약형 한옥 기술제안 시공사공모 (2세부 협동연구기관) 에너지절약형 한옥 기반기술개발 (2-1세부) 한옥 패시브 기반기술개발 - 에너지절약형 한옥 패시브(고단열,고기밀) 적정기술개발 - 에너지절약형 한옥 외피시스템 모듈화기술개발 - 에너지절약형 한옥 패시브 통합설계기술개발 (2-2세부) 한옥 액티브 기반기술개발 - 에너지절약형 한옥 액티브 적정기술개발 - 설비부하검토 - 고효율 열원설비, 전기설비 적정기술개발 (2-3세부) 한옥 신재생에너지 기반기술개발 - 에너지절약형 한옥 복합신재생에너지 적정기술개발 - 신재생에너지 시스템 구축계획 - 신재생에너지 설비시스템 연계방안개발 - 신재생에너지 공급계획 (2-4세부) 에너지절약형 한옥 에너지 모니터링 평가 - 에너지절약형 한옥 에너지모니터링 적정기술개발 - 5대 에너지 분리계측 적정기술개발 (5대 에너지:냉방, 난방, 조명, 급탕, 환기) (3세부 협동연구기관) 에너지절약형 한옥 성능평가 및 인증기술개발 (3-1세부) 에너지절약형 한옥 성능평가기술 개발 - 부위별(맞춤, 이음) 시뮬레이션 평가 - 한옥(지붕, 벽, 바닥부) 시뮬레이션 평가 - 부재 및 소재별 시뮬레이션 평가 (3-2세부) 에너지절약형 한옥 인증기술개발 - 에너지절약형 한옥 시뮬레이션 평가 - 에너지절약형 한옥 인증서 및 인증제도 제언 - 에너지절약형 한옥 등급별 설계지침 및 매뉴얼 (3-3세부) 에너지절약형 한옥 소재적정 기술개발 - 에너지절약을 위한 소재 적정성 기술 - 친환경 소재(황토, 목재, 신재료 등) 활용성 검토 - 부위별 성능(경제성, 효율성) 향상을 위한 시공기술 (3-4세부) 에너지절약형 한옥 플랫폼개발 및 활성화 방안 - 핵심요소기술 보급확산을 위한 Web 구현 (창호 및 벽체, 구조기술, 시공기술 등) - Web기반 한옥 성능 및 등급 산정 툴 구현 (에너지절약형 한옥의 요소기술에 기반) - 에너지모니터링을 통한 체험방안 - 한옥 R&D 및 에너지절약형 한옥 통합 플랫폼 구축 (지자체 공동실증) 공공건축물 500㎡이상, 에너지등급1++, ZEB 3등급, 에너지자립률 60%이상의 제로에너지건축물 인증기준에 부합하는 에너지절약형 한옥 실증 - 지자체 및 공공기관에서 산발적으로 추진중인 한옥 사업의 질적·양적 성장을 위한 국가차원의 최적화 모델 개발 필요 - 지자체 및 공공기간을 대상으로 한 실증구축 유치기관 공고 및 모집 - 에너지절약형 한옥 현상설계공모(기술제안방식) - 에너지절약형 한옥 시공사 공모(기술제안방식) (한옥R&D 실증구축 중복성 검토) - 명지대실험한옥(명지정사) : 한옥R&D에서 개발된 중간 연구성과물인 요소기술 성능을 테스트하기 위한 목적으로 구축 - 은평시범한옥(화경당) : 전통한옥의 브랜드 가치를 계승하고 현대적 거주성능이 확보된 저렴한(전통한옥의 60%수준) 대중한옥개발 - 수원한옥기술전시관 : 한옥R&D 실증사업의 일환으로 한옥기술전시관을 구축 - 강릉신한옥시범마을 : 한옥마을에 대한 사회적 관심의 증가를 반영하여 신한옥 시범마을을 구축, 한국의 고유한 건축, 도시문화의 실증단지 구현 - 순창공공어린이집 : 아동중심 생활공간 조성을 위한 자연친화적 한옥형 건축요소 도입하여 안전하고 쾌적한 환경을 구현 - 나주농업체험학습관 : 전남농업기술원 내 위치, 농업 |
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| 영문 | Zero Energy Building | Zero Energy Ready Hanok | Energy Performance and Evaluatiion | Integrated Process | Hanok Performance | |
| 최종보고서 | 20220613 에너지 절약형 한옥 모델개발 기획(최종보고서)_제출.pdf | |||||