에너지절감형 리모델링 연구 사례

(1) 국내 연구 분야 사례

연구 분야로서 리모델링이 적용되지 않은 상태이나 에너지절감을 위한 기술요소 도 입 가정한 연구로서 에너지 평가, 타당성 평가, 경제성 분석 등의 내용의 사례를 파악 하였다.

장현숙 외(2012)^[24]의 연구는 서울시 중구에 위치한 업무시설(규모: 20층, 연면적:

34,451㎡)을 대상으로 외피성능 강화의 범위로 연구를 수행하였다. 세부 요소는 구조 체 단열 강화, 창호성능 강화, 수평차양 설치의 3가지 요소를 다루었고, 각각 요소별 현행 법규 기준 대비 10%, 30%, 50% 강화의 대안을 제시하고 대안별 “건축물에너지효 율” 예상등급을 분석하였다.

김기석(2014)^[1]의 연구는 공공청사의 정의 및 공간적 특성을 파악하고 서울시청을 3D 모델링하여 에너지평가를 실시하였다. 평가 내용을 기본으로 자연채광, 자연환기, 단열성능, 창면적비, 일사열취득계수, 기밀성능, 열 회수, 공조계획, 조명계획, 태양 광발전, 지열발전의 11가지 에너지절감 요소를 점진적으로 증가시켜 에너지효율등급을 평가하였다.

송수빈 외(2008)^[19]의 연구는 표준 공동주택 세대 모델의 창호성능 강화에 따른 시공 비 상승률과 1차 에너지 저감율을 제시하였으며, 특히 창호성능 중 열관류율 값을 점 진적으로 향상시켜 최저 사양 외피(3.11W/㎥K) 대비 최고 사양 외피(2.30W/㎥K) 시공 시 시공비용 상승 치, 연간 냉난방비 절감효과, 회수기간 평가를 실시하였다.

최보혜(2009)^[25]는 전면외벽-슬래브, 측벽-슬래브, 후면외벽-슬래브의 구조체 접합부 별로 외단열 시스템을 적용하였다. 적용 대안별 에너지평가를 통해 손실열량 및 획득 열량(냉난방 부하)을 산출하고 이를 적용 전과 비교하여 외단열 시스템 적용 타당성을 증명하였다.

김재욱(2012)^[4]의 연구는 소규모 공동주택을 대상으로 에너지 저감형 리모델링을 실 시할 때 적용 가능한 에너지 저감 기술을 도출하고 에너지 성능과 경제성을 평가하였 다. 현황 조사를 통한 에너지 저감 기술 56가지(저에너지 건물 조성 기술 9가지, 고효 율 설비기술 14가지, 신재생에너지 이용기술 12가지, 외부환경 조성 기술 13가지, 녹 색IT 기술 5가지) 중 전문가 면담을 통해 소규모 공동주택에 적합한 기술 18가지를 도

에너지성능평가 및 경제성 평가를 실시하였다.

박대선(2008)^[11]의 연구는 건물에너지 손실의 가장 취약한 부위인 창호를 대상으로 일사획득계수에 따른 냉난방에너지 소비량을 평가하였다. 중부, 남부, 제주 지역의 공 동주택 및 업무시설을 대상으로 창호 물성치(일사획득계수)가 각각 다른 이중투명창 호, 이중로이창호, 삼중로이창호 적용하여 에너지효율을 분석하였고, 이를 바탕으로 지역 기후 특성에 맞는 가장 효율적인 창호를 선정하였다.

박재성 외(2006)^[23]의 연구는 창호시스템을 구성하는 요소(프레임 재질, 간봉, 유리 두께, 방사율)를 조사하고, 각 구성 요소별 열관류율을 해석하여 고단열 창호 시스템 의 열관류율 성능을 평가했다. 이를 바탕으로 에너지 절약형 창호 시스템을 제시하였 다.

송수빈(2009)^[20]의 연구는 공동주택 설계단계에 있어 건물 에너지 성능 향상을 위한 적정창호 선택을 위한 연구를 실시하였다. 국내외 창호 관련법을 조사하고, 정부규격 창호와 건설 시장에서 실제로 판매 중인 창호의 단열성능을 조사하여 대안별 에너지 소비비용 및 경제성 분석을 실시하였다.

김진아(2013)^[6]의 연구는 업무용 건축물의 에너지절감을 위해 외피계획 시 고려할 4 가지 요소(창면적비, 투과체, 외부차양, 외피 단열성능)에 대한 성능별 에너지평가를 실시하였다. 4가지 요소에 대하여 단일 적용으로 인한 경우와 복합 적용으로 인한 경 우를 대안으로 설정하고, 에너지평가를 실시하여 최적외피 모델을 제시하였다.

임지연(2012)^[16]의 연구는 리모델링 범주는 연구는 아니지만, 건물 외피(특히 커튼 월)의 전과정 평가를 실시하여 커튼월 외피의 환경영향 관리체계를 구축하였다. 해당 체계는 커튼월 시스템 자재생산 및 시공에 있어 세부 활동별 환경영향정도를 평가하였 으며, 이에 따른 환경영향 저감 방안 수립의 3단계 주요활동관리지점(최우선 관리, 우 선 관리, 지속적 관찰)을 제시하였다.

최준호(2013)^[26]의 연구는 건물 에너지 저감을 위해 적용 가능한 신재생에너지 기술 을 도출하고 해당기술에 대한 다각적인 분석을 실시하였다. 그 결과, 기술진척도 파악 에서 태양열 급탕, 지열냉난방시스템이 적용 가능한 기술로, 건축물 유형별 파악에서 태양열발전, 태양열 급탕, 태양열 냉난방, 독립형 태양광발전, BIPV, 지열냉난방시스 템이 적용 가능한 기술로 도출하였다.

송필근(2012)^[21]의 연구는 “그린홈 100만호 보급사업”에서 지원 받는 태양광 주택 과 태양광 발전소가 산지에 건설되는 경우를 가정하여 경제성 평가 및 사회적 비용을

평가하였다. 평가 결과, 단순 손익계산에서는 경제적 이익이 없었으나 산림 보호와 같 은 사회적 비용 절감, 기존 건축물의 에너지효율 향상, 정부지원금 보조 등의 방법을 통해 경제적 이익을 얻을 수 있음을 제시하였다.

김주영(2008)^[5]의 연구는 각종 건축물의 에너지 소비 특성을 분석하고 건축물 적용 에 적합한 신재생에너지원을 도출하여 에너지 효율성, 경제성, CO2 절감량을 분석하였 다. 그 결과 태양광발전시스템 및 지열히트펌프시스템의 적용 효과를 도출하고 기술발 전, 공급 확대에 따른 가격 절감, 정부 지원 등의 방법을 통해 적용 확대 방안을 제시 하였다.

김진형(2010)^[7]의 연구는 공동주택 태양광 발전 시스템 도입의 경제성을 평가하였 다. 그 결과 현행 제도인 “태양광주택보급사업”, “발전차액지원제도”에 더하여

“사회적손실비용”을 가정하여 태양광 발전 시스템을 공동주택에 도입하였음에도 경 제적 이익이 없는 것으로 도출되었다. 따라서 공동주택에서 태양광 발전 시스템 설치 는 정부 차원의 지원이 필수 불가결함을 제언하였다.

홍원화 외(2004)^[30]의 연구는 대형 문화집회시설에 태양광 발전 시스템을 도입한 경 우의 경제성 및 친환경성을 평가하였다. 해당 건물의 측면, 천정, 측면+천정에 설치하 는 3가지 경우의 분석을 통해 냉난방부하절감 및 경제성, 환경성 측면의 이점을 제시 하였다.

(2) 국외 연구 분야 사례

I.Hernandez-Perez 외(2014)^[35]의 연구는 다양한 건물을 대상으로 반사형 외장재 설 치 장소에 따른 에너지성능을 평가하였다. 사례별 시뮬레이션 결과, 옥상 부위에 반사 형 외장재 적용 시 11~60%에 달하는 에너지 절감효과를 얻을 수 있었고, 반사형 외장 재 적용 리모델링의 가장 적합한 부위로 제시하였다.

Abdultawab Qahtan 외(2014)^[31]의 연구는 “flowing water film”을 외피 시스템에 적용하였다. 그 결과, 실내유입 일사를 차단하여 건물 내부의 냉방부하를 저감할 수 있음을 도출하였다.

M.P. Morales 외(2014)^[37]의 연구는 경량블록벽체의 물성 치에 따른 열관류율 변화를 분석하였다. Clay conductivity 변화에 따른 열관류율 변화를 제시하고 이에 따른 조 적조 건물의 에너지절감 기대 효과를 제시하였다.

Steinar Grynning 외(2013)^[40]의 연구는 창호 물성 치 변화에 따른 냉난방 부하를 분

접하였을 때의 냉난방 부하를 분석하였다.

Ullar Alev 외(2014)^[44]의 연구는 Baltic Sea 지역의 전통가옥의 에너지성능 향상을 위한 renovation 방법을 제시하였다. 에스토니아, 핀란드, 스웨덴 각각의 에너지성능 기준을 바탕으로 건물 외피 renovation 대안을 제시하고, 시뮬레이션을 통한 에너지 절감량 평가를 실시하였다.

BIrgit Risholt 외(2013)^[32]의 연구는 단독주택의 제로에너지화 renovation을 위한 지표를 제시하였다. Renovation을 위해 건축주가 평가해야할 4단계(Performance, Economic, Usability, Social)를 제시하고, 패시브하우스 기준에 부합하는 대안을 예 시로 제시한 4단계 평가 프로세스를 구현하였다.