R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201515CTAP-C077406-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 국내 기존 건축물 에너지성능평가 활용을 위한 냉난방 설비기기 계절효율계수 도출 TOOL-KIT 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2014-10-16 ~ 2016-10-31 | |||||
| 연구책임자 | 김회서 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
7명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 229,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 229,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 399,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 399,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 단국대학교 산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-1613000-001695-01 | |||||
| ISBN | 979-11-955447-4-5 | |||||
| 주요 내용 |
■ 우리나라의 2005년 국가 온실가스 총 배출량은 594백만C02톤으로 1990년 대비 99% 증가하였고， OECD 국가 중(2005년) 10위 (증가율은 1위)에 이르렀다. 우리나라는 2013-2017년 온실가스를 줄이는 2차 의무감축 대상국에 포함될 가능성이 높아 이에 대한 적극적인 대응이 요구된다. ■ 건물성능 시뮬레이션 프로그램의 사용이 크게 증진되었지만, 현재의 컴퓨터 시뮬레이션은 때때로 1,000개 이상의 입력변수를 포함하기 때문에 입력변수들의 불확실성을 고려하는 접근과 결과의 품질에 대한 검증이 요구된다. 계산엔진의 정확성과 함께 입력 데이터를 올바로 준비하는 것이 필수적이고 이를 관리하여 효과적으로 공유하는 시스템이 필요하다. [최종목표] ■ 국내 2010년 기준 20년 이상 경과된 건축물이 387만여 동으로 전체 건축물의 58%를 차지하고 있다. 그 다음 10년 ~ 20년 된 건축물이 160만여 동으로 24%를 차치하며, 10년 미만이 120만여 동 18%이다. 특히 리모델링 가능한 15년 이상 된 건축물은 465만여 동으로 70%를 차지하여 기존 건축물 에너지 성능개선방법에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한 10년 미만 또는 신축건물 또한 준공 후 건물이 사용되기 시작하면 기존 건축물의 범주에 포함되는 것이므로, 전체 건축물에서 기존 건물이 차지하는 비율이 절대적임을 알 수 있다. 건물성능 시뮬레이션 프로그램의 사용이 크게 증진되었지만, 현재의 컴퓨터 시뮬레이션은 때때로 1,000개 이상의 입력변수를 포함하기 때문에 입력변수들의 불확실성을 고려하는 접근과 결과의 품질에 대한 검증이 요구된다. 계산엔진의 정확성과 함께 입력 데이터를 올바로 준비하는 것이 필수적이고 이를 관리하여 효과적으로 공유하는 시스템이 필요하다. 현재 국내에서는 ISO 13790 (Energy performance of buildings & Calculation of energy use for space heating and cooling) 기반의 시뮬레이션 프로그램이 정책에 활용되는 소프트웨어로 활용되고 있다. 신축 건물에만 적용 가능했던 프로그램이 기존 건축물까지로 업그레이드되어 신축 및 기존 건축물의 소요량 예측에 활용되고 있다. 시뮬레이션 프로그램 활용 시 신축 및 기존 건축물 모두 냉·난방 설비기기의 COP(Coefficient Of Performance) 값 입력을 기존 설계도서 및 시방서를 통해 이루어지고 있다. 신축 및 기존 건축물 모두 동일한 프로세스로 효율 값을 적용하고 있어 기존 건축물의 경우 설비기기 노후도 등의 운영상의 변수가 고려되지 않아 실제 설비기기 운전시와 효율 값이 차이가 있을 수 있다. 설계 당시 설비기기 효율과 운영시의 효율에 대한 보정을 위해 유럽의 선진국들은 건물 냉·난방 설비기기의 부분부하효율에 따른 변수로 계절효율계수인 SEER(Seasonal Energy Efficiency Ratio) 및 SCOP(Seasonal Energy Efficiency Ratio) 값을 활용하고 있다. 따라서, 국내설비시스템의 부분부하 DB의 구축 및 국내 기준에 적합한 기존 건축물의 운영단계를 고려한 설비기기 계절효율계수 산출 프로세스를 제시한다. 그리고 기존 건축물의 현장측정 데이터를 활용한 냉난방 설비기기 계절효율계수 도출 TOOL-KIT 개발이 최종 목표이다. [연구내용 및 범위] ■ 첫 번째, 국내 에너지 진단제도에서 사용하고 있는 기존 건축물의 에너지 진단 제도를 기반으로, 계절효율 계수 산출 방법 및 현장 측정데이터를 반영 할 수 있도록 기존 건축물의 에너지 성능평가방법을 제시 하였다. 에너지 성능평가방법에 적용되는 상업용 건축물은 판매시설 용도건축물로 정의한다. 또한, 현장조사를 통한 에너지 성능평가방법에 사용되는 시뮬레이션 프로그램에 기존의 정격효율을 적용하는 경우와 계절효율계수를 비교하여 실제 에너지 사용량을 보정 하였다. 또한, 전년도 기존 건축물의 에너지 소비량과 비교를 위하여 AMY 기상데이터 및 TMY 기상데이터를 적용하여 계절효율계수의 적용에 따른 소요량의 특성을 분석하여 기상데이터의 적용 방안을 제시하였다. ■ 두 번째, 국내 설비시스템의 열원기기 DB 구축 및 조사를 통하여, 각 열원설비의 냉난방 방식마다 부분부하에 따른 효율이 다른 것으로 분석 되었다. 냉난방 방식 뿐 아니라 용량, 제조사별에 따른 부분부하 효율도 차이가 있다는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 같은 설비 종류인 경우 부분부하패턴은 비슷했지만 용량이나 제조사에 따라 차이가 있다는 것을 국내 열원 설비시스템 부분부하효율 DB를 분석한 결과 알 수 있었다. 하지만, 현재 국내 기존 건축물을 평가할 때엔 이러한 부분부하 효율이 고려되지 않고 정격 효율만을 적용하고 있어 열원설비 효율 값 적용에 대한 추가적인 고려가 필요하다. 부분부하효율 값만을 고려하는 것이 아니라 냉난방 방식에 따른 부분부하별 효율 패턴을 표준화하여 설비기기별 부하패턴을 정격효율 값으로 도출할 수 있는 프로세스의 제시가 필요하다. 국내 설비시스템의 부분부하 효율 DB를 활용한 계절효율계수 산출 프로세스는 설비기기 부분부하 효율과 건축물 용도 또는 기후에 따른 가중치계수를 활용하는 계절효율계수 산출 방식(SEER)을 근거로 한다. SEER에서의 가중치계수는 각 지역별 또는 건축물 용도별로 지정된 설비기기의 부분 부하 효율별 사용비율계수로, 기존 건축물의 연간 운영현황을 반영시키는데 있어 중요한 역할을 하게 된다. 현재 국내 설비시스템 부분부하 효율 DB 및 실제 건축물에 설치된 설비시스템의 격년변화를 고려하여 설비시스템 성능측정 데이터를 활용 할 수 있는 계절효율 산출 프로세스를 제시하고, 계절효율 산출 프로세스를 활용하여 '계절효율계수 도출 TOOL-KIT'을 개발 하였으며, 설비시스템 현장측정 데이터를 프로그램에 적용될 수 있도록 반영하였다. 마지막으로, 본 연구에서 제시한 에너지 성능평가방법의 현장 적용성을 검증하기 위하여 판매시설 용도 기존 건축물의 실제 에너지 사용량과 에너지 성능평가 프로그램으로 산출한 소요량을 비교 분석하여, 기존건축물의 에너지 성능평가 프로세스를 검증하였다. |
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| 색인어 | 한글 | 계절효율계수 | 부분부하 효율 | 설비기기 DB 구축 | 기상데이터 | 건축물에너지효율등급인증제도 |
| 영문 | Seasonal Energy Efficiency Ratio | Part Lord | Equipment DB | Climate data | Building certification | |
| 최종보고서 | 국내 기존건축물 에너지성능평가 활용을 위한 냉난방 설비기기 계절효율계수 도출 TOOL-KIT 개발 최종보고서.pdf | |||||