도시 내 건축물에너지 소비특성을 고려한 U-기반 도시에너지 수요 및 관리방안 연구
- 대구·경북을 중심으로 -
* **
A study on the energy consumption and management of an U-based city considering the characteristics of building energy in a city
- Focused on Daegu·Gyeongbuk Area -
이 강 국
*김 태 우
**현 택 수
***홍 원 화
****Lee, Kang-Guk Kim, Tae-Woo Hyun, Taek-Soo Hong, Won-Hwa
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Abstract
This study is to suggest basic data for the policy on the energy demand and management of an U-based city compliant with characteristics of regions and districts in future city by conducting research on the energy consumption and management of an U-based city, considering city energy demand characteristics focused on the center district of Daegu metropolitan city. U-based city energy consumption and management solution is considered to be effective in establishing the guideline of environment-friendly urban architecture planning as well as the assessment of energy consumption characteristics in a city.
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키워드 : U-기반, 에너지소비, 건축물에너지, 친환경, 에너지정책
Keywords : U-based, energy consumption, building energy, environment-friendly, energy policy
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1. 서 론
1.1 연구의 배경 및 목적***
도시의 발전과 인간생활 삶의 향상으로 도시에너지의 수요는 증대하고 있으며, 유동 및 수용인구가 1만 명을 상회하는 고밀도 에너지 다소비형건축물의 등장으로 도 시내부의 에너지 부하는 더욱 심각해지고 있다. 이를 해 결하기 위하여 지속적이며 안정적인 도시에너지의 수요 및 관리방안의 마련이 필요하다. 그러나 현재까지의 도시 에너지는 공급체계 위주의 에너지 정책이 주를 이루어 왔으며, 많은 문제점을 내포하고 있다. 이러한 시점에 우 리나라는 정보통신 선도 기술을 이용하여 최첨단 미래도 시인 U-City를 구축하기 위한 여러 가지 기술적 개발과 정책적 연구1)를 진행하고 있으며, 도시민의 삶의 기반인
* 교신저자, 경일대학교 산업기술정보연구소 연구교수, 공학박사 ([email protected])
** 경북대학교 건축학부 박사과정([email protected]) *** 경일대학교 건축학부 교수, 공학박사([email protected])
**** 경북대학교 건축학부 교수, 공학박사([email protected]) 이 연구는 2010년 대구경북연구원의 지원을 받아 수행되었음
1) 국토해양부의 주관으로 “U-Eco City R&D사업”과 “지능형 국토정보 기술혁신사업” 등이 진행되고 있다.
기존 도시에너지 수요 및 관리시스템과 현재 부각되고 있는 유비쿼터스 체계를 결합한 도시에너지 수요 및 관 리시스템에 대한 개발사업2)이 진행되고 있으나, 현재 진 행되고 있는 도시차원의 에너지 시스템 수요 및 관리에 대한 연구는 전기 및 전자통신공학을 기반으로 한 에너 지 공급측면의 연구가 대부분을 차지하고 있으며, 에너지 소비의 주체인 도시민의 생활패턴과 건축물 및 지역·지구 특성을 고려한 건축 및 도시적 기반의 연구는 미약한 실 정이다.****
이에 따라 본 연구는 대구광역시 중구를 대상으로 도 시 내 건축물 에너지 소비특성을 고려한 U-기반 도시에너 지 수요 및 관리방안에 관한 연구를 진행하여 향후 도시 내 지역 및 지구의 특성에 부합된 U-기반의 에너지 수요 및 관리를 위한 정책의 기초적 자료로 제시하고자 한다.
1.2 연구의 범위 및 방법
본 연구의 공간적 범위는 대구광역시 중구 소재 건축물 대상으로 U-기반의 도시에너지 수요 및 관리방안의 경제 적, 합리적인 이용을 통한 에너지 활용도를 증대시키기
2) 지식경제부의 국책사업으로 기존의 전력망에 정보기술(IT)을 접목하 여 전력 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환함으로써 에너지 효율을 최적화하는 차세대 지능형 전력망시스템이다.
위하여 도시에너지의 이용 및 부하에 대한 분석을 통하여 U-기반의 개별건축물과 지역 및 지구, 광역도시의 에너지 시스템 구축과 수요 및 관리 방안의 기초적 자료로 축적 하고자 한다. 본 연구의 방법은 다음과 같은 과정으로 진 행되었다. 첫째, 대구광역시 중구를 대상으로 연구대상지 역의 토지이용, 도시 내 건축물자료와 K대학교 도시환경 설비연구실에서 1998년부터 2009년까지 조사한 연구대상 지역의 용도별 주요 건축물의 에너지소비 원단위와 건물 용도별, 시간대별로 에너지 소비량을 실측 조사하여 에너 지소비원단위를 산출하고 둘째, 도시 내 건축물 에너지 수요 및 관리를 위하여 에너지 부하량의 분석, 셋째, 연구 대상지역의 도시 내 건축물 에너지 소비특성에 부합된 U-기반의 에너지 수요 및 관리시스템 구축을 위한 정책 의 제시를 최종적인 목적으로 하였다.
2. 도시에너지 관련 정책 및 U-기반 에너지관리
2.1 도시에너지 관련 국내·외 지자체의 정책
현재까지의 도시에너지 수요 및 관리를 통한 기후변화 및 이산화탄소 저감에 대한 국내․외 지방자치단체의 대 응방안은 다음과 같다.
1) 해외 지자체의 도시에너지 수요 및 관리정책 일본은 교토의정서에 정해진 1990년도 대비 6% 삭감 의 목표달성을 위하여 각 광역자치단체 및 기초자치단 체는 ‘지구온난화지역대책추진 계획’ 및 도시에너지관 리방안을 수립하여 전국으로 확산시키고 있다. 미국의 캘리포니아주는 ‘온실가스 해소법’이 의회를 통과하여, 2010년까지 온실가스 배출량을 2000년 수준으로 감축하 고，2020년까지 온실가스 배출량을 1990년 수준으로 감 축하는 것을 목표로 실천계획을 시행하고 있다. 스페인 의 바르셀로나는 신규건물의 난방 및 온수에 60% 이상 태양에너지를 활용하는 규정을 조례로 제정하였으며, 북 유럽의 스웨덴은 스톡홀름시는 2050년까지 화석연료 없 는 도시를 목표로 l인당 CO2 배출량 Zero화를 실행하고 있다.
2) 연구대상지역의 도시에너지 수요 및 관리정책 우리나라의 여러 기초 및 광역지방자치단체에서도 도시 에너지 수요 및 관리 정책들이 수립 시행되고 있으며, 본 연구대상지역인 대구광역시는 Solar City Daegu의 비전 과 신재생에너지 보급률을 2020년까지 총 에너지 수요의 10%까지 확대를 목표로 기후변화 정책비전으로 제시하고 있으며, 한편 경상북도는 기후변화 해결책을 신재생에너 지로 보고 그 거점 지역으로 성장하는 동해안에너지클러 스터 조성 지역에 기후변화연구소를 건립하고 포스코가 있는 포항에 탄소배출권 거래소를 유치하여 기후변화 대 응 정책을 수립하여 진행하고 있으나, 온실가스저감을 통 하여 도시에너지 수요 및 관리를 위해서 다양한 분야에서 정책과 홍보를 펼쳐 왔으나, 지역의 에너지 소비 및 부하 특성을 고려하지 않고 획일적인 건축물 에너지 절약방안
이 제시되어 왔다.
2.2 도시에너지 공급체계의 문제점 및 U-기반 도시 에너지 관리
1) 현재의 도시에너지 공급체계의 문제점
현재까지의 대부분의 도시에너지 공급방식은 많은 문제 점이 있다. 첫째, 에너지공급체계가 물리적 스위치와 아날 로그 방식의 제어기에 의한 전기기계방식을 사용하고 있 어 원거리의 에너지공급이나 상호조종에는 부적합하다.
둘째, 현재의 도시에너지 공급체계는 에너지 생산 및 공 급체계가 우선되고 있어 수요 및 관리측면은 부족한 실정 이다.*셋째, 도시에너지 체계가 중앙집중형 공급체계에서 분산형에너지3) 수요 및 관리방식으로 전환되는 시점에 에 너지의 신뢰성과 안정성을 높이기 위한 수요부문의 규제 와 통제의 필요성이 증대되고 있다. 이에 따라 지역 내의 도시에너지 수요 및 관리측면의 연구 및 에너지관리 방안 의 연구가 필요한 시점이다.
2) U-기반 에너지 관리방안과 연계기술**
이러한 필요성에 따라 정부에서는 스마트그리드(Smart Grid)4)기술을 도입하여 전력 공급자가 전력 사용 현황을 실시간으로 파악하여 공급량을 탄력적으로 조절할 수 있 는 방안을 모색하고 있다. 또한, 2011년 3월 선정을 목표 로 스마트그리드 거점도시(차세대 지능형 전력망)의 유치 를 위하여 대구, 광주, 제주 등의 광역자치단체와 나주, 포항, 울산, 강릉 등의 도시 등도 스마트그리드 거점도시 사업 유치에 노력하고 있다. 이에 따라 본 연구는 지역 및 지구별 특성을 고려한 대구․경북의 U-기반 도시에너 지 관리시스템을 구축할 수 있는 에너지 수요 및 관리를 위하여 건물용도별, 시간대별로 에너지 소비량을 실측 조 사하여 에너지소비원단위를 산출하여 각 지역별로 계량 화, 종합화, 실천화하는 도시 및 지역적 특성에 부합된 U-기반의 에너지 수요 및 관리방안 마련을 위한 정책의 기초적 자료로 제시하고자 한다.
3. 도시 내 건축물 에너지 원단위 및 소비특성
3.1 도시 내 건축물 에너지 원단위 조사
U-기반의 도시에너지 수요 및 관리에 관련한 에너지사 용 데이터의 확보와 예측을 위해서는 도시 내 건축물 에 너지 원단위 및 소비특성 파악이 선행되어야 한다. 이에 따라 표1과 같이 도시 내 에너지 원단위를 조사하였다 (표1).
3) 분산형 에너지 시스템은 풍력, 태양광, 소수력 등 규모가 크지 않은 재생가능에너지 전원이나 중·소규모 열병합 발전소의 분산형 설비로 이루어진 에너지 네트워크 시스템을 의미한다. 기술과 과학의 발전 으로 지역이나 국가의 에너지 소비 행태가 중앙 집중형 전력망을 통 한 공급 의존도를 줄이는 대신, 보다 독립적인 분산형 에너지시스템 을 구축하고 있다
4) 기존의 전력망에 정보기술(IT)을 접목하여 전력 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환함으로써 에너지 효율을 최적화하는 차세대 지능형 전력망이다.
도시 내 건축물 에너지 데이터
가공 및 에너지소비자료
구축
↓ 도시 내 건축물 에너지소비자료
산정
↓ 도시 내 건축물 에너지소비자료
가공
↓ 도시 내 건축물 에너지소비자료
분석
․도시 내 건축물 에너지소비 자료를 데이터로 가공
․도시 내 건축물 에너지소비 데이터의 분석
․도시 내 건축물 에너지소비 데이터 구축
․과거 축적된 도시 내 건축물 에너지소비 보정
․도시 내 건축물 에너지소비 데이터 조사 산정
․건물용도별, 시간별원단위 산정 및 도시 내 건축물 에너지소비 데이터 구축
․도시 내 건축물 에너지소비 데이터 구축제작, 편집
․도시 내 건축물 에너지소비 데이터 구축 등을 바탕으로 한 도시 에너지소비 산정
․에너지종류별 소비 및 시계열소비 등을 통한 도시 내 건축물 에너지소비 데이터 분석
․통계처리 및 도시 내 건축물 에너지소비 수요 및 관리방안 마련
표 1. 도시 내 건축물 에너지소비 자료 분석과정
1) 도시 내 건축물 에너지소비 원단위5) 조사개요* 연구대상지역의 도시 내 건축물 에너지소비 원단위 조 사는 토지이용현황과 건축물의 개수와 이용형태, 건축면 적을 파악하여 연구대상지역의 도시 내 건축물 에너지소 비 데이터 작성에 있어 각 개별 건축물의 특성과 에너지 소비 특성을 반영하여 작성하였다. 이를 위하여 건축법 제2조 2항의 건축물의 용도분류를 기준으로 7개의 용도로 분류하였으며, 연구대상지역에 소재한 건축물의 연면적은 대구광역시 주택통계연감과 대구광역시 중구의 건축물 현 황을 이용하여 다음과 같이 조사되었다(표2). **
건축물용도분류 Mesh Data 조사대상 건축면적(㎡) 비율(%) 주거건축 ․단독주택, 공동주택 등 1,898,336 66.9
업무건축 ․사무소 등 312,133 11.0
상업건축 ․백화점, 쇼핑센터,
판매시설 등 295,107 10.4 교육․문화건축․학교건축, 도서관,
공연장, 영화관, 종교시설,
동․식물원, 운동시설 등 246,868 8.7
병원건축 ․의료시설 등 31,213 1.1
숙박건축 ․호텔, 여관 등 45,401 1.6
기타용도건축 ․창고, 지하철정류장 등 8,512 0.3
합 계 2,837,573 100
표 2. 연구대상지역의 각종 건축물 건축면적6)7)
이상에서 보는 바와 같이 대구광역시 중구의 건축물 면 적은 2,837,573㎡이며, 주거, 상업, 업무용 건축물의 비율 은 전체 89%에 이르고 있음을 알 수 있다. 이러한 건축 물의 비율은 도시에너지 소비에 많은 영향을 미치는 것으 로 판단된다. 도시에너지소비 원단위산정은 1998년부터 2009년까지의 K대학교 도시환경설비연구실의 도시 각 건
5) 에너지소비 원단위란 건물용도별 단위면적의 단위시각별 부하량(난 방부하, 급탕부하, 냉방부하, 전력부하, 증기부하, 가스부하 등)으로 정의되는데, 특히 특정건물에 관한 난방부하량, 냉방부하량 등의 산 정시에는 해당건물의 외피조건, 방위, 외기 조건, 일사량 및 실내거 주자의 행동패턴 등 수많은 조건을 필요로 한다.
6) 대구광역시, 주택통계연감, 2009
7) 대구광역시, 대구시 중구 건축물 현황, 2009
물용도별 에너지 소비량 실측 자료를 바탕으로 1985년부 터 2009년까지의 20여 년간의 학회논문집, 각종 학위논문 등을 대상으로 한 196건의 문헌조사를 보정․활용하여 건 물의 전기, 가스, 유류, 상수의 에너지소비 원단위를 산정 하였다. 한편 건물용도별 시각별 부하량 원단위의 일부는 국내자료가 부족하여, 공동연구자가 일본에서 연구한 에 너지 소비 원단위와 부하량을 바탕으로 우리나라의 원단 위와 부하패턴에 적용해 본 결과에 가장 근접한 일본의 자료8)를 사용하였다.***
현장조사 ․1998～2009년까지의 K대학교 도시환경설비연구실 에너지 소비량 실측 자료
참고문헌명
․대한건축학회논문집
․기타학회논문집 (도시계획학회, 주거학회)
․학위논문 (국내대학)
․建築の 光熱水原單位
조사항목
․건물용도 및 면적
․건물에너지수요량 (전력, 상수도, 도시 가스, 경유, 등유, LPG가스 등)
․에너지사용의 시각별 변동
․기타 에너지사용량에 영향을 줄 수 있는 인자
․전력(Kwh), 상수도(
l
), 도시가스(m3)의 월별 사 용량․경유, 등유(
l
), 가스(LPG)등의 유류 사용량 년도 및 자료분석건수 ․1985-2009년까지 196건
표 3. 도시에너지 소비 원단위 조사개요
2) 건축물 용도별 에너지 소비원단위
이상과 같은 건물용도별 에너지 소비원단위조사에 따른 연구대상지역의 건물용도별 에너지 소비원단위 산정결과 는 다음과 같다(그림1).
그림 1. 건물용도별 에너지소비 원단위
연구대상지역의 소비 원단위를 분석해보면 난방용 에너 지의 경우 주거건축과 숙박건축이 가장 높은 원단위를 나 타내고 있으며, 급탕용은 숙박건축과 병원건축이 높은 순 으로 나타났다. 냉방용의 경우 병원건축이, 전력의 경우 기타용도와 상업건축이 높은 소비를 보이고 있으며, 상수 는 숙박건축과 병원건축이 높은 편이며, 가스는 주거건축 이 월등히 높은 소비를 보이고 있다. 이에 따라 도시 내 건축물 에너지소비의 편차를 고려한 지역 및 지구별 특성
8) 尾島俊雄, 建築の 光熱水原單位, 早稻田大學, 1995
주거건축 업무건축 상업건축 교육문화건축 병원건축 숙박건축 기타용도
그림 2. 주거건축의 에너지 부하량
그림 3. 업무건축의 에너지 부하량
그림 4. 상업건축의 에너지
부하량 그림 5. 병원건축의 에너지
부하량
그림 6. 숙박건축의 에너지 부하량
을 고려한 도시에너지 수요 및 관리방안 마련이 필요한 것으로 판단된다.
3) 연구대상지역의 건축물 용도별 에너지소비 부하량 본 연구의 건물용도별 에너지소비 부하량 산정은 현장조 사 및 자료 확보가 가능한 주거, 업무, 상업, 병원, 숙박시 설에 한하여 실시하였으며, 1998년부터 2009년까지의 K대 학교 도시환경설비연구실의 도시 각 건물용도별 에너지 소 비량 실측 자료를 바탕으로 일부 조사․수집한 국내의 자 료가 부족한 경우, 국내․외 문헌자료에서 취득한 건물용도 별 년중 평균 에너지소비 부하량과 일본의 시각별 부하 변 동율을 다음과 같은 식을 이용하여 산정할 수 있었다(식1).
UD.t= UD.day× UJ.t / UJ.day[ kcal / ㎡h] (식-1)
( UD.t : 국내 건축물의 시각별 부하량 원단위 [kcal/㎡시]
UD.day : 국내 건물의 1일부하량 [kcal/㎡일]
UJ.t : 일본 동경건축물의 시각별 부하량 원단위 [kcal/㎡시]
UJ.day : 일본 동경건축물의 1일 부하량 [kcal/㎡일]
UJ.t/ UJ.day : 시각별 부하변동율 )
위 식에서 산정한 부하량을 시계열 분석의 자료로 산정 하였다. 아울러, 향후 계속적인 에너지소비 원단위 및 부 하량 조사를 통하여 우리나라 실정에 부합한 에너지 소비 원단위 및 부하량을 도출하고자 한다.
① 주거건축의 에너지 부하량
주거건축의 경우 오전 7～9시 사이, 저녁 6시～10시 사 이의 저녁시간대에 특징적인 에너지 부하특성을 나타내고 있으며, 오후8시에 에너지 최대부하를 보이고 있다.
② 업무건축의 에너지 부하량
업무건축의 에너지부하는 오전7시부터 오후 10시에 걸 쳐서 집중적으로 일어나고 있으며, 특히 오전8시에서 9시 사이에 최대부하가 발생한다.
③ 상업건축의 에너지 부하량
상업건축의 에너지부하는 오전8시부터 오후 8시에 까지 고르게 일어나고 있으며, 오전9시에서 10시 사이에 최대 부하가 발생한다.
④ 병원건축의 에너지 부하량
병원건축의 부하율의 경우, 용도특성상 야간에도 일정 량의 에너지가 소비된다.
⑤ 숙박건축의 에너지부하량
숙박건축의 경우 24시간 비교적 일정한 부하가 일어나 고 있음을 알 수 있다. 이상과 같이 에너지소비와 에너지 부하량의 에너지원별, 건축물 용도별, 시간대별 소비 및 부하특성을 고려한 수요 및 관리방안이 필요한 것으로 판 단된다.
4. U-기반의 도시에너지 수요 및 관리 방안
상기와 같이 도시 내 건축물에너지 소비특성을 바탕으 로 본 장에서는 U-기반의 도시에너지 수요 및 관리방안을 마련하기 위한 기술적인 측면에 대하여 서술하고자 한다.
4.1 U-기반 도시에너지 수요 및 관리 1) U-기반 도시에너지 수요 및 관리의 수립
U-기반 도시에너지 수요 및 관리방안 수립을 위해서는 도시 내 건축물의 에너지 소비특성을 부하량을 기초로 건 축물 용도별, 지역 및 지구의 특성에 따른 개별 수요 및 관리방안 마련이 필요하다. 도시계획단계에서는 도시 내 건축물의 에너지 수요 및 관리의 경제성, 도시 내 기후, 에너지 공급체계 등을 고려한 도시 내 건축물 및 지역 및 지구별 에너지사용현황 등과 도시 내 에너지 사용량의 변 화의 실시간 예측을 통한 U-기반 시스템의 연동과 실시간 에너지 사용량의 변화와 실시간 예측을 통한 최적치 결정 의 수요 및 관리방안이 필요하다고 판단된다.
현재 에너지 공급 및 관리기관들이 개별적으로 도시에 너지 수요 및 관리 방안을 수립하고 있어 기관들 간의 정 보공유와 시스템의 이질성과 데이터베이스의 공유가 이루 어지지 않는 실정이다. 이를 해결하기 위하여 국가 및 도 시차원의 관리정보시스템을 연계하여 정보의 유통의 공유 화를 추진하고 데이터베이스간의 연동, 표준 코딩의 개발, 보급, 표준화를 추진하여 최적화된 U-기반 도시에너지 수 요 및 관리 방안의 구축이 필요하다.
2) U-기반 도시에너지 수요 및 관리 방안의 구축 본 도시에너지 수요 및 관리방안의 구성을 위한 선결과
(1) 도시에너지 수요 및 관리 Model 분할1 (2) 도시에너지 수요 및 관리 Model 분할2 (3) 3차원 실시간 에너지 사용현황1
(4) 3차원 실시간 에너지 사용현황2 (5) 에너지 소비변동 상황 (6) 에너지 실시간 관리상황 그림 7. U-기반 도시에너지 수요 및 관리프로그램 제안
그림 8. U-기반 도시에너지 수요 및 관리 구축 알고리즘
제로는 에너지 다소비 건축물, 지역 및 지구의 정보, 데이 터베이스구축 등의 정보공유와 정보입력 및 갱신 등이 선 행되어야 한다. U-기반의 도시에너지 수요 및 관리방안 마련을 위한 기본 자료는 국토지리정보원 간행 수치지도 최하 기준단위인 1:1,000수치지도와 도시속성DB, 도시에너 지소비특성, 위성사진 등을 활용하였으며, 여러 가지의 자 료 Model을 구축하기 위하여 연구대상지역을 그림과 같이
분할하였다(그림7-1, 2). 도시 내 건축물, 지역 및 지구내 3차원 실시간 에너지 사용현황(그림7-3, 4), 에너지 다소비 현황, 에너지소비변동 상황, 실시간 관리상황(그림7-5, 6), 등의 프레임으로 구성된다. 본 프로그램은 도시 내 건축물 에너지소비 특성과부하량을 기초로 관련기관과 연계하여 도시에너지 수요 및 관리가 가능하도록 구성하며, 도시 내 건축물의 속성과 지역 및 지구특성을 고려한 의사결정이 가능한 알고리즘의 시스템을 구축하여야 할 것이다(그림8).
4.2 U-기반 도시에너지 수요 및 관리의 범위 및 활용 방안
1) U-기반 도시에너지 수요 및 관리의 범위
도시 내 토지이용 및 건축물현황, 건축물 에너지소비원 단위 및 부하특성을 바탕으로 U-기반 도시에너지 수요 및 관리시스템은 도시 전체에 순환형・환경친화적인 도시 를 실현할 수 있도록 도시계획단계 및 관리단계에서 토지 이용 및 에너지 사용량을 예측하고 최적의 도시 에너지 수요 및 관리를 구현하는 방안으로 건축물 DB, 토지이용 현황, 위성사진, 도시 내 건축물에너지 소비특성 등의 다 양한 데이터모델, 벡터데이터, 래스터데이터 등을 중첩시 켜 물리적인 도시구조를 이루는 변수들이 DB로 구축될 수 있다(그림9).
그림 9. 도시 내 속성정보의 중첩을 통한 DB구축 이러한 U-기반의 기술을 바탕으로 도시에너지 소비특 성의 평가뿐만 아니라 친환경 건축 및 도시계획, 도시설 비계획에 따른 도시 에너지 소비 구조 개선 등의 효과까 지 검증할 수 있으므로 친환경 도시-건축계획의 가이드라 인 수립에 있어 유효한 것으로 판단된다. U-기반 도시에 너지 수요 및 관리방안은 도시계획단계 및 도시운영단계 에 걸쳐 도시 내 건축물 에너지소비의 발생량과 변화량을 예측하고 관리하는 기술로서, 도시계획 단계의 토지이용 용도구분, 에너지 사용량 예측, 에너지공급, 도시운영 단 계의 토지이용관리, 에너지 사용량 예측, 기상조건 등을 바탕으로 시스템이 구성될 수 있다.
도시계획 단계에서는 지구 및 지역 내 토지이용의 계획, 도시 내 신・재생 에너지, 집단에너지, 분산형 발전 시스 템, 미이용 에너지를 회수하여 자원화 하는 에너지 시스템 구축기술과 함께 U-기반 기술을 통한 토지이용 및 도시 에너지 사용량 예측, 에너지 모델링 기반으로 한 에너지 공급시스템을 구축하게 된다.
도시운영 단계에서는 U-기반의 토지이용관리 및 지역 및 지구별 에너지수요 및 관리가 이루어진다. 연구대상지 역 도시의 지구 및 지역별 에너지소비량을 실측하고 도시 의 기상상태, 열수지, 냉난방 부하량의 원단위에 의한 전 기・열 사용량 예측치를 산출하여 도시에너지 수요 및 관 리가 이루어진다.
2) U-기반 도시에너지 수요 및 관리의 활용방안 연구대상지역에서 U-기반 도시에너지 수요 및 관리를 통하여 교토의정서 같은 국제 환경규제의 동향, 에너지 공 급 설비 확충을 위한 투자자원의 절감, 지역의 에너지 공 급 시설 증설을 위한 용지 확보난 및 시설 입지의 어려움 을 해소시킬 수 있을 것이다. 또한, 에너지 설비관리 및 제 어의 효율성과 에너지 공급자와 사용자에게 에너지 절감효 과에 의한 이익을 제고시킬 수 있을 것이다. 도시계획 단 계의 에너지 공급관리를 통해 CO2 배출량의 감축과 에너 지· 자원순환형 도시인프라 구축을 통해 국가 에너지 수입 대체 및 경제적 효과가 창출되며, 도시의 경제적・안정적 인 에너지 예측관리, 도시 에너지 자급도 기여, CO2 배출량 감축, 도시생활의 쾌적성의 향상에 기여할 수 있을 것이다.
5. 결 론
본 연구는 대구·경북지역의 U-기반 도시에너지 수요 및 관리를 위하여 K대학교 도시환경설비연구실에서 실시한 에
너지소비특성과 부하량을 기초로 건물용도별, 시간대별로 도 시 및 지역적 특성에 부합된 U-기반의 에너지 수요 및 관리 방안 마련을 위한 정책의 기초적 자료로 제시하고자 한다.
본 연구의 결론은 다음과 같다.
첫째, 연구대상지역의 에너지 소비 원단위를 분석해보면 난방용, 급탕용, 냉방용, 전력, 상수, 가스 등의 에너지 소 비특성은 건축물 용도별로 상이한 소비특성을 나타내고 있으며, 도시 내 건축물 에너지소비의 편차를 고려한 지역 및 지구별 특성을 고려한 도시에너지 수요 및 관리방안 마련이 필요한 것으로 판단된다.
둘째, 에너지부하량 특성의 경우에도 건축물 용도별, 시 간대별 소비 및 부하특성을 고려한 수요 및 관리방안이 필요한 것으로 판단된다.
셋째, U-기반의 도시에너지 수요 및 관리방안은 도시 내 에너지소비특성의 평가뿐만 아니라 친환경 도시-건축 계획의 가이드라인 수립에 있어 유효한 것으로 판단된다.
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투고(접수)일자: 2010년 11월 23일 심사일자: 2010년 11월 24일
게재확정일자: 2010년 12월 20일
