1. 도입과 연구배경

중국은 세계에서 가장 빠르게 성장하는 국가 중 하나로 새로운 빌딩의 건축 또한 활발하게 이루어지고 있다. 로렌스 버클리 국립 연구소의 조사에 따르면 중국 공공 기관에서의 이산화탄소 배출량은 중국 전체 이산화탄소 배출량의 약 15%를 차지하고 있으며 이는 2020년까지 35%까지 상승할 것으로 전망된다. 따라서 설계자들로 하여금 최적화된 프로그램을 통해서 보다 효율적인 에너지 소비 빌딩을 설계하는 것이 요구된다. 본 보고서는 덥고 습한 지역의 미국과 중국의 에너지 성능에 있어서의 빌딩 코드 (시방서)를 비교 분석함으로써 중국에서의 업무 빌딩에서 에너지 효율을 높이고 이산화탄소 발생량을 줄이는 방안을 모색하고자 한다.

2. 업무 지구의 비교

본 장에서는 업무 지구에서의 중국과 미국 빌딩을 비교하였다.

표 1. 업무용 외장제와 창틀 건축 기준

 표 2. 업무 빌딩의 HVAC 요소와 건축기준

표 3. 업무 빌딩의 하중과 설정 요소

미국과 중국 기준에서 크게 다른 점은 중국이 공간 밀도 허용 기준이 4.5배나 크고 건물이 비었을 경우 무전등과 등가 전력밀도가 확실하게 정의되어 있지 않았다. 또한 중국은 낮은 전력 밀도와 천고설계, 그리고 HAVC, 냉난방 설계 기준에 차이가 있었다.

3. 중국의 최적 분석

빌딩 에너지 최적화 연구에서는 Opt-E-Plus 프로그램이 사용되었다. 사용자는 프로젝트 목표에 따라 다양한 에너지 설계 방법 (EDMs) 을 선택할 수 있다. 최적 분석 결과는 주어진 사이트 에너지 절감을 현금 소비 함수에 따라 표시하였다. 첫 번째 지적할 점은 현금 소비를 줄이는 방법이 있다. 이것은 외벽에 창문의 숫자를 줄이는 것이나 전등 객수를 줄이는 예가 될 수 있다. 두 번째 방법은 그래프에서 주어진 최적 설계점을 찾아내는 것이다. 이것이 가장 적은 현금 소비에 대해 큰 에너지 절감을 이룰 수 있는 방안이다.

그림 1. 중국 업무 빌딩에 대한 Opt-E-Plus 분석

4. 민감도 분석

최적 설계법에 따른 결과는 에너지 설계 방법이 에너지 절감에 가장 큰 영향을 끼친다는 것을 보여준다. 잠재적인 에너지 절감은 다음과 같이 낮 시간의 채광, 전등 전력, 창과 외벽의 비에 따라 달라진다.

그림 2. 연간 에너지 소비에 대한 에너지 설계 방법의 영향

5. 결론 및 토의

본 보고서에서는 덥고 습한 지역에서의 미국 중국의 업무 빌딩에 관한 에너지 성능 평가와 설계법의 비교가 이루어졌다. 두 경우 사이에 큰 차이점은 빌딩 재료와 HAVC 설계법 뿐만 아니라 빌딩 운영 방법에 있어서도 차이가 있다는 점이다. 보고서의 후반부에서는 중국 모델에 대해 최적 설계법 분석을 수행하였다.