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과제기본정보

제로에너지건축물 적용을 위한 선진국 수준의 에너지성능을 가진 기계설비배관 단열기준 개선 연구2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술촉진연구사업 과제번호 20CTAP-C152139-02
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 건설 환경설비 기술 | 건축환경 설비기술 적용분야 건설업
2순위 기계 | 달리 분류되지 않는 기계 | 달리 분류되지 않은 기계 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 응용
과제명 제로에너지건축물 적용을 위한 선진국 수준의 에너지성능을 가진 기계설비배관 단열기준 개선 연구
주관연구기관 (재단)대한기계설비산업연구원
총괄연구 책임자 성명 류형규
소속 (재단)대한기계설비산업연구원 직위 실장
기관 대표번호 0 FAX 02-6240-2020
총 연구기간 2019-04-19 ~ 2021-12-31
당해연도 연구기간 2020-01-01 ~ 2020-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
2차년도 100,000,000 8,000,000 52,000,000 60,000,000 160,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 * 건축물 부문에서는 신규 건축물의 에너지 성능 기준을 단계적으로 강화하여 2025년부터는 모든 신축 건축물에 대해 ‘제로에너지'수준으로 의무화할 계획임. 주택의 경우, 냉난방에너지의 50%를 절감토록 하고, 주택 냉·난방 에너지의 90% 절감이 가능한 '패시브하우스(Passive House)'수준의 에너지 성능을 확보해야 함.
* 이러한 패시브하우스 및 제로에너지 하우스의 에너지 성능 만족을 위해 건축 외피성능을 단계적으로 강화하고 있으며, 외벽, 창호의 열관류율은 지속적으로 높아지고 있는 추세.
* 냉수배관에서는 여름철 고온다습한 날씨로 인하여 단열재의 두께가 충분하지 않을 경우, 결로 발생으로 배관 및 주위부속 등에서 녹이 발생하며 단열재에 물이 스며들어 단열성능이 저하됨
* 온수배관에서는 충분한 단열재가 설치되지 않은 경우, 화상으로 인한 인명피해는 물론 겨울철 손실되는 에너지가 증가할 수 있음.
* 건물에서 열손실을 저감하는 데 중요한 요소 중 하나인 배관, 덕트 및 기기 보온에 대한 보온기준(이하 단열기준)은 KCS 31 20 05 보온공사 표준시방서(이하 표준시방서)의 단열두께가 2002년 개정된 이후 현재까지 사용되고 있으며, 그나마 2011년에 1개 종류(고무발포 보온판 1종)가 추가된 것이 전부임.
* 건물 외피뿐 아니라 건축설비 및 공조 등에서도 단열재는 외부와의 열전달에 의해 손실되는 에너지를 감소시키고 설비의 에너지 이용 효율을 향상시키는데 큰 영향을 미치며, 특히 배관 및 덕트의 단열은 난방시스템에서의 열손실과 냉방시스템에서의 열획득을 최소화할 수 있음.
* 최근 지어지고 있는 공동주택 지하주차장은 차량의 출입으로 인하여 통로가 외부에 노출되어 있기 때문에 지하주차장에 설치된 배관을 통한 손실 열량은 커지게 됨. 뿐만 아니라 최근에는 대단지로 건설되고 있기 때문에 이에 따른 배관의 경로 또한 매우 길어 그 손실량은 더욱 커질 것이므로, 표준시방서에서 규정하는 주위온도 20 ℃, 표면온도 40 ℃ 조건에 따른 현재의 배관단열 두께는 에너지 절감과는 거리가 먼 조건이라고 판단됨.
* 따라서 2025년부터 건설되는 국내 모든 신축주택의 제로에너지하우스 의무화를 대비하여 건물 내의 사소한 열손실도 확실하게 관리하고 제어하기 위해서는 기존 배관단열 기준의 점검을 통한 새로운 기준의 정립 및 개정이 필요함.
최종목표 본 R&D 사업의 최종목표는
* 제로에너지건축물 적용을 위해 선진국 수준의 에너지성능을 가진 기계설비배관 단열기준을 수립하는 것으로
- 에너지 성능 기반의 기계설비배관 단열기준 초안 수립
- 기계설비 배관단열 실태조사
- 현장 측정 및 시뮬레이션 분석을 통한 기계설비배관 단열기준 검토
- 제로에너지건축물 인증제도 검토
- 에너지 성능 기반의 기계설비배관 단열기준 수립 및 에너지 성능 평가
- 제로에너지 건축물 인증 시 배관단열관련 정책제안
- 기계설비배관 단열기준 적용 매뉴얼
연구내용 및 범위 본 연구는 총 3차년도로 구성되어 있으며, 이중 1 차년도 연구 내용 및 범위는 다음과 같음

* 에너지 성능 기반의 기계설비 배관 단열기준 초안 수립
- 국내외 기계설비 배관 단열기준을 조사하고, 에너지 성능을 비교 검토
- 선진국 수준의 에너지성능 기준을 도출하여 국내 기계설비 배관 단열기준에 적용
- 에너지성능 기반의 기계설비 배관 단열기준 초안 수립

* 기계설비 배관단열 실태조사
- 기계설비 배관단열 현장의 실태조사
- 배관단열 현장 문제점 도출 및 개선안 수립

본 연구의 2 차년도 연구 내용 및 범위는 다음과 같음

* 현장 측정 및 시뮬레이션 분석을 통한 기계설비 배관 단열기준 검토
- 관련 기관 자문 등을 통한 단열기준 초안 검토
- 에너지성능을 고려한 배관단열 두께 산정 프로그램 개발
- 배관단열 관련 취약한 현장을 측정하여 문제점을 도출하고 개선안 도출
- 기계설비 배관 단열기준 초안을 토대로 다양한 시뮬레이션 분석을 통해 단열 기준 보완

* 제로 에너지건축물 인증 제도 검토
- 제로 에너지 건축물 인증 제도의 실태조사
- 제로 에너지 건축물 인증 관련 기관과의 협의
- 제로 에너지 건축물 인증 제도의 배관 단열기준 적용 검토

* 현장 측정 및 시뮬레이션 분석을 통한 기계설비 배관 단열기준 검토
- 관련 기관 자문 등을 통한 단열기준 초안 검토
- 에너지 성능을 고려한 배관단열 두께산정 프로그램 개발
- 배관단열 관련 취약한 현장을 측정하여 문제점을 도출하고 개선안 도출
- 기계설비 배관 단열기준 초안을 토대로 다양한 시뮬레이션 분석을 통해 단열기준 보완

* 제로 에너지건축물 인증 제도 검토
- 제로 에너지 건축물 인증 제도의 실태조사
- 제로 에너지 건축물 인증 관련기관과의 협의
- 제로 에너지 건축물 인증 제도의 배관 단열기준 적용 검토

본 연구의 3 차년도 연구 내용 및 범위는 다음과 같음

* 에너지 성능 기반의 기계설비 배관 단열기준 수립 및 에너지 성능 평가
- 앞선 연구들을 통한 에너지 성능 기반의 기계설비 배관 단열기준 수립
- 단열 기준의 에너지 성능 평가

* 제로 에너지 건축물 인증 시 배관단열 관련 정책제안
- 제로 에너지 건축물 인증 시 배관단열 관련 정책 제안
- 정책제안안의 에너지 성능 평가

* 기계설비 배관 단열기준 적용 매뉴얼
- 단열 기준 현장 적용 방법 및 배관단열 관련 사항을 정리한 현장 적용 매뉴얼 작성
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 * 에너지 성능 기반의 기계설비배관 단열기준 초안 수립
* 기계설비 배관단열 실태조사 		* 에너지 성능 기반의 기계설비배관 단열기준 초안 수립
- 국내외 기계설비배관 단열기준을 조사하고, 에너지 성능을 비교 검토
- 선진국 수준의 에너지성능 기준을 도출하여 국내 기계설비배관 단열기준에 적용
- 에너지성능 기반의 기계설비배관 단열기준 초안 수립
* 기계설비 배관단열 실태조사
- 기계설비 배관단열 현장의 실태조사
- 배관단열 현장 문제점 도출 및 개선안 수립
연구성과 기술적 기대성과 * 에너지성능 기반 기계설비배관 단열기준
- 선진국의 단열기준과 국내 기준을 비교분석하여, 선진국 수준의 에너지 성능을 가진 기계설비배관 단열두께를 제안.
- 에너지성능(열전도율 등)의 기준으로 단열두께를 제시하여 새로운 소재의 단열재 개발이 가능

* 에너지성능 기반 기계설비배관 단열두께 산정 프로그램
- 소비자가 원하는 에너지 성능을 부합하기 위해 기계설비배관 단열두께 산정이 가능한 프로그램
- 설계 및 시공 업체에서 손쉽게 배관단열을 검토할 수 있어 설계 및 시공시 많이 활용될 수 있음.

* 제로에너지건축물 인증 배관단열관련 정책제안
- 제로에너지건축물 인증에서 배관단열항목 추가를 통해 건축물 에너지의 통합관리 및 에너지 절감
사회 경제적 파급효과 * 에너지성능 기반 기계설비배관 단열기준
- 에너지성능에 따라 단열두께를 강화하면 기존 대비 20% 이상의 열출입량을 감소시켜 유지관리비를 절감
- 초고온수를 활용하는 플렌트 현장에서 이를 적용하여 손실되는 에너지를 20% 이상 저감 가능.
- 탄소배출량 절감을 통해 국가적인 에너지 정책에 부합할 수 있음.
- 단열재 재질이 아닌 에너지성능에 따른 단열기준 제안으로 새로운 신소재 개발을 통한 일자리 창출이 예상됨.

* 기계설비배관 단열기준 적용 매뉴얼
- 변화된 단열기준을 현장적용 시 설계자가 임의로 판단하여 에너지 성능을 저해할 수 없도록, 명확하고 체계적인 적용 매뉴얼 제시
- 단열기준으로 인한 시행착오를 줄이고 사회적 비용을 저감
- 제로에너지건축물 인증항목 추가로 인증의 전문성 및 신뢰성 향상
- 기계설비 배관단열 관련 에너지 정책 개선
활용방안 * 에너지성능 기반 기계설비배관 단열기준
- 기존 건물과 신축건물에서 에너지 절감 방안으로 적용.
- 기계설비공사 표준시방서로 활용되고 있는 “KCS 31 20 05 보온공사”의 개정 작업 시 에너지 절감을 위한 단열두께를 강화의 기초자료로 활용.
- 기존 단열기준과 비교할 때, 열출입량 20% 이상 감소가 예상됨.

* 에너지성능 기반 기계설비배관 단열두께 산정 프로그램
- 단열두께 상승으로 인하여 절감되는 에너지 성능을 평가할 수 있는 프로그램.
- 원하는 에너지성능에 따라서 적용하여야 하는 단열두께를 산정.

* 제로에너지건축물 인증 배관단열관련 정책제안
- 제로에너지건축물 인증 시 에너지 절감 항목으로 제안.
- 기계설비배관 단열두께에 따른 에너지 절감량을 산출하여 그 정도에 따라 배점 등으로 차등 적용.
- 정책제안으로 통해 건축물 에너지의 통합적인 관리 및 손실에너지 최소화.

* 기계설비배관 단열기준 적용 매뉴얼
- 단열기준 적용 시 발생할 수 있는 시행착오를 줄이고, 적용성을 높임.
- 배관단열 시 하자를 줄여 유지관리비 절감 및 배관수명 연장
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 기계설비배관 단열재 단열기준 에너지절감 성능 기반
영문 Mechanical pipes Insulation Insulation standard Energy saving Performance based
최종보고서
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최종보고서 2. 성과점검기준표+증빙자료_대한기계설비산업연구원.pdf   다운로드 1. 최종보고서-표준서식(혁신법 반영)(일반과제)_대한기계설비산업연구원.pdf   다운로드

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