| 연구개발개요 |
- 우리나라는 2017년 1월부터 “제로에너지 건축물 인증제”를 시행 - 2025년부터 모든 신축 건축물은 제로에너지를 의무화 - 현실적으로, 현재의 공법으로 이를 구현하기에는 매우 어려움 * 신재생에너지, 즉 액티브 기술을 구현하기 위해서는 초기 투자 비용이 많이 소요됨 * 패시브 기술을 구현하기 위해서는 현재는 직접 현장에서 시공하는 방식으로 시공의 질 저하와 하자 발생 등 에너지 부하 저감에 한계가 있음 - 이에 본 연구에서는 최근 준공된 모듈러 주택에 액티브 및 패시브 기술을 접목시켜 향후 ZEB (Zero Energy Building) 모델 구현에 선험적이고, 선도적인 실증 기술을 구현하고자 함 - 특히, 액티브 기술과 패시브 기술의 최적화된 융합을 위하여 인공지능 기술을 활용하여 제로에너지 주택의 모델을 개발하고자 함 - 공동연구기관인 한국건설기술연구원은 “공업화주택 인정” 업무 위탁 수행 기관이며, 모듈러주택 실증단지 (가양동, 천안 두정지역) 사업 수행 및 중고층 모듈러 실증연구단 운영 중에 있음 ？ 국내 모듈러 주택 건설의 선구자 역할을 하고 있으며, 본 과제를 수행하는데 테스트 베드 지원 및 실제 모듈러 주택 실증단지에 검증 및 활용이 가능 - 한국건설기술연구원은 국내 최초 모듈러 공동주택에 대한‘녹색건축인증 ’, ‘건축물 에너지효율등급인증’획득을 추진중에 있음 ？ 가양실증단지 건축물 에너지효율등급인증 예비인증 획득(3등급), 녹색건축인증 예비인증(그린 4등급) 획득 ？ 천안두정지역 건축물 에너지효율등급인증 예비인증 성능 확보(3등급), 녹색건축인증 예비인증(그린 4등급) 성능 확보 - 현재 녹색건축인증 예비인증 4등급 획득하였으므로, 연구기간 4년을 고려하면 제로에너지건축물(ZEB) 3등급을 만족하는데 충분한 시간이 확보됨 - 주관기관인 텐일레븐과 한국건설기술연구원은 기 수행 중인 ‘모듈러 주택의 인공지능 자동설계’ 연구과제를 통해 협력체계를 구축함 - 이미 완공된 모듈러 주택 가양동 실증단지를 통해서 친환경 건축물을 위해서는 초기단계의 설계부터 액티브/패시브 기술요소가 적용되어야 한다는 결론에 도달하였음 - 친환경 건축 설계의 중요성을 깨닫고 공동연구기관으로 홍익대학교 도시공학과 이제승 교수, 김형규 교수, 건축학과 이경선 교수, 김태희 교수 연구팀과 컨소시엄을 구성하여 액티브/디자인 요소 설계를 친환경 모듈러 주택 단지 설계에 적용하려고 함 ？ 이미 완공된 가양동 실증단지의 친환경 분석을 통해 문제점을 도출하고, 이를 개선한 액티브/패시브 디자인 적용된 설계를 천안두정 실증단지에 적용해봄으로써, 친환경 설계가 적용된 건물과 미적용된 건물의 에너지 소비량 직접 비교가 가능함 - 또한 중고층 모듈러 주택 실증 연구단(2020년 실증사업 예정)과 협업하여 본 과제 최종 성과물을 직접 적용할 수 있으며, 추후 친환경 모듈러 주택 단지 설계에도 활용 가능 - 추후 LH, SH 공사가 주도하는 공공주택 임대 사업 및 도시 재생 뉴딜 사업 등에도 인공지능 기반 친환경 설계 솔루션을 활용할 경우 좀 더 빠르고 정확한 설계안을 제시할 수 있으며, 스마트 도시 건설의 초기 설계 및 사업 타당성 검토에도 활용이 가능함
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| 최종목표 |
최종 목표 : 제로에너지 건축물(ZEB) 인증 등급 3단계 (에너지 자립률 60 이상 80% 미만) 구현을 위한 인공지능 기반 액티브-패시브 융합 친환경 건축 설계 솔루션 개발1) 제로에너지 건축을 위한 액티브-패시브 융합 친환경 건축물 설계 - 천안 두정 모듈러 주택 실증 단지 분석 및 액티브/패시브 디자인 요소 적용 설계 - 빅데이터 기반 일조, 일사, 대기흐름 시뮬레이터 개발 - 액티브 디자인적용 모듈러건축 프로토타입 설계2) 액티브-패시브 디자인 요소를 적용한 시뮬레이션 - 모듈러주택 실증단지에 대한 패시브/액티브 디자인 개선방안 도출 - 에너지 절약형 프리패브 외벽체 시스템 제작 및 시뮬레이터 개발3) 액태브-패시브가 융합된 친환경 솔루션 제작 - BIPV 외벽체 시스템 제작 및 프리패브와 BIPV 융합된 인공지능 알고리즘 개발 4) 리빙랩 방식을 적용한 결과물에 대한 설계 성능 평가 및 검증 - 천안 두정 지역 및 중고층 모듈러 실증연구단과 협업 및 검증 - 천안 두정 모듈러 실증단지를 리빙랩으로 활용
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| 연구내용 및 범위 |
○ 제로에너지 건축물(ZEB) 인증 등급 3단계 (에너지 자립률 60 이상 80% 미만) 구현을 위한 인공지능 기반 액티브-패시브 융합 친환경 건축 설계 솔루션 개발1) 친환경 건물 요소기술 설계 - 모듈러주택 실증단지(천안 두정)에 대한 패시브 / 액티브 디자인 분석 및 친환경 디자인 요소 추출 · 모듈러 주택 설계에서의 패시브 디자인을 위해서는 외피디자인 뿐만 아니라, 기후 분석, 사이트 분석, Pre-design에서부터 단지 계획, 건물 배치 및 향, 건물 형태 및 매스, 외부 공간의 구성 건물 외피, 개구부, 루버와 차양 디자인 등이 파라메트릭 그룹을 이루어 순차적으로 수행되어야 함 · 특히 디자인 초기에 건물 형태와 배치, 향의 결정 등이 과학적인 분석을 통해 이루어진다면 모듈러 주택 설계에 있어서 에너지 절약에 효과적이며 비용 절감의 효과가 매우 큼 · 설계의 초기 단계에서부터 환경 분석을 적극적으로 디자인에 반영 하고 기존의 선험적이거나 규범적인 지식을 기반으로 진행되었던 친환경설계 방법을 보완 할 수 있는 컴퓨터 기술을 이용한 과학적이고 체계적인 방법을 개발을 통해 친환경을 포함한 비정형 모듈러 주택 디자인 워크플로우를 향상시키고 보다 다양한 디자인 프로세스를 적극적으로 추구할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요 - 빅데이터 기반 일조, 일사, 대기흐름 시뮬레이터 프로토타입 개발 ？ 기상청 기상관측 DB를 활용한 3차원 지형공간정보 기반 시계열 일조/일사 연동 기술 개발 ？ 기상청 기상관측 DB를 활용한 3차원 지형공간정보 기반 시계열 대기 연동 기술 개발 - 모듈 조합된 BIM 설계 시뮬레이터 개발 - 액티브 디자인적용 모듈러건축 프로토타입 설계2) 인공지능 기반 친환경 파사드 시뮬레이터 개발 및 리빙랩 방식 1차 검증 - 빅데이터 기반 일조, 일사, 대기흐름 시뮬레이터 개선 및 인공지능 설계 기술 개발 - 에너지 절약형 프리패브 외벽체에 대한 인공지능 기반 시뮬레이션 - 모듈러주택 실증단지에 대한 패시브 / 액티브 디자인 개선방안 도출 - 친환경 시뮬레이터 테스트 및 천안두정 모듈러 주택단지에 적용 - 에너지 절약형 프리패브 외벽체 시스템 제작3) 인공지능 기반 친환경 모듈러 주택 시뮬레이터 개발 및 제작 단계 - 에너지 절약형 프리패브 외벽체와 BIPV 패널이 융합된 인공지능 기반 시뮬레이터 개발 - 패시브/액티브 디자인 적용된 친환경 모듈러 주택 및 단지 프로토타입 설계 - 중고층 모듈러 실증연구단(2020년 실증 사업 예정)과 협업 및 디자인 - 에너지 절약형 BIPV 외벽체 시스템 제작4) 인공지능 기반 친환경 모듈러 주택단지 개발 및 2차 검증 - 제로에너지 건축을 위한 액티브-패시브 융합 친환경 건축물 인공지능 배치 설계 솔루션 개발 - 친환경 모듈러 단지설계 결과물에 대한 기존 시뮬레이터와 비교 검증 연구 - 개발된 외벽체 시스템의 목업 적용 및 평가
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