R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201616CTAP-C078014-03 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 도시열섬현상 저감을 위한 PCM(Phase Change Material) Cool Roof System의 적용기술 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2014-07-18 ~ 2017-07-17 | |||||
| 연구책임자 | 박진철 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
11명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 250,000,000 원 기업 : 84,000,000 원 계 : 334,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 750,000,000 원 기업 : 252,000,000 원 계 : 1,002,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 중앙대학교산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-1613000-001941-01 | |||||
| ISBN | 978-89-7207-874-6 | |||||
| 주요 내용 |
○최근 온실가스의 급격한 증가에 따라 도시에 열섬현상을 초래하여 돌연승온현상이 발생되어 도시환경의 질적저하 현상을 가져옴 특히, 건물 밀도가 높은 도시 지역의 경우 지붕면의 열흡수 및 방사 현상으로 열섬현상을 초래하여 이에 대한 대책 마련이 필요함 ○기존에 열섬현상 저감방안으로 옥상녹화방안이 제시되어 있으나, 옥상녹화는 하중에 대한 문제, 배수 및 방수에 의한 문제 등으로 인하여 기존 건축물에 적용하기에는 한계가 있다. 또한, 기존 Cool Roof System은 태양복사에너지 반사에 초점이 맞추어져 있어 난방에너지를 고려하지 못하는 한계를 가지고 있음 ○또한 기존 PCM재료로는 다양한 온도변화에 대응하기 어렵고 특히, 건물옥상에 적용된 전례가 없음 ○따라서, 본 연구에서는 플레이트형식의 PCM을 특히, 약 30도내외의 온도를 유지 하는“Cool Roof System” 제품을 개발하여 건물옥상에 적용시켜 에너지절감과 도시열섬현상저하 효과 그리고 궁극적으로 온실가스저감효과를 얻고자 함 [최종목표] ○ 본 연구에서는 도시열섬현상을 해결하기 위한 방안으로서 상변화물질(PCM)을 플레이트형태의 시제품을 개발하여 특히, 약 30도내외의 온도를 유지하는“Cool Roof System” 에 적용하는 방안을 제시하고자 함 ○본 연구의 최종결과물 PCM Cool Roof System은 플레이트형태의 경량구조로 설치와 유지관리가 용이하여 신축과 기존건물 모두 적용이 가능 ○ 특히, 건물의 냉방부하변동의 대처가 용이하여 지붕단열효과에 뛰어난 제품으로 궁극적으로 건물에너지절감과 온실가스저감효과를 기대할 수 있음 [연구내용 및 범위] ○ Cool Roof System의 환경성능 및 보급기술 검토 - 도시의 건물을 대상으로 PCM을 활용한 Cool Roof System의 보급을 위해 국내외 연구자료 및 시공사례를 조사하여 각 시스템별 DB자료를 수집하고 PCM Cool Roof System의 성능 및 특성을 분석함 - Cool Roof 정의 및 제품 조사 - PCM Cool Roof System의 정의 ○옥상 마감유형별 표면온도 실태 조사 - 인공환경실험실 구축 후 하절기 표준일을 설정하여 기존 마감유형인 우레탄 방수마감, 몰탈 마감, 쿨페인트, PCM 타일의 표면온도 측정 - 동절기 외기 조건에서의 모니터링 실시 - 표준건물 및 도시 유형 설정 및 이에 따른 적용 가능 범위 조사 ○ PCM 축열플레이트의 적용기술 및 요소기술 검토 - 문헌조사 및 PCM의 열적성능을 평가하고 PCM의 열적 거동을 분석함 - 상안정 PCM type과 Cool Roof System간의 호환성 분석 - 마감재 및 색상에 따른 열적 거동 분석 ○ PCM을 이용한 축열 플레이트 개발 - PCM Cool Roof System으로 적용하기 적합한 상안정 PCM type을 선정하고 이에 대한 축열성능 분석 - 열분석 장비를 통해 상안정 PCM의 열적 물리적 성능 평가 - MPCM 기반 축열 도료 마감재 개발 - PCM의 대용량 적용을 위한 Packing type PCM 개발 - Cool Roof System적용을 위한 상안정 PCM 제조 ○ PCM Cool Roof System 시작품 개발 - Cool Roof System의 특성에 따른 실내 열적 특성 및 PCM의 특성을 고려한 PCM Cool Roof System 개발 - 마감 유형 및 구성요소 변경을 통한 시공성 및 내구성 향상 모색 - 축열성능 향상 방안 연구 ○ 축소모형실험과 시뮬레이션 분석을 통한 적용가이드라인 설정 - 축소모형(Scale-Model)은 전형적인 사무소건물을 대상으로 하여 지붕의 재료를 다양하게 변화시킴으로써 지붕표면온도와 실내온도분포를 측정함 - 축소모형에 의한 성능분석 자료를 통하여 Computer Simulation의 타당성을 검증한 후, 다양한 건물의 유형과 지붕의 형태 및 Cool Roof 재료를 대상으로 하는 Simulation을 실시함 - Test-bed를 선정하고 현장 적용 후 모니터링을 실시하여 PCM Cool Roof System의 성능 및 타당성 검증 ○ 축열성능과 냉방에너지 저감량에 따른 가이드라인 제시함 - 개별 건물과 도심 적용 시 냉방에너지 저감 효과 및 도시열섬현상 저감 효과 분석을 통해 개발 시스템의 환경성능 검증 - 시스템 적용 범위에 따른 열섬현상 저감 성능 분석 |
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| 색인어 | 한글 | 도시열섬현상 | 상변화물질 | 축열플레이트 | 냉방피크부하 저감 | 에너지 절약 |
| 영문 | rban Heat Island | Phase Change Material | Thermal Plate | Cooling peak load mitigation | Energy saving | |
| 최종보고서 | 1.최종보고서.pdf | |||||