제로에너지 건축물 인증 의무화에 따른 공동주택 단위 냉난방부하 기준에 관한 연구 (A Study on Unit Heating and Cooling Load Standard for Apartment Houses according to the Mandatory of Zero Energy Building Certification)

서지정보

· 발행기관 : 대한설비공학회
· 수록지 정보 : 설비공학 논문집 / 35권 / 12호 / 633 ~ 645페이지
· 저자명 : 조홍재, 최슬건, 황동곤

초록

본 연구에서는 공동주택에 대한 통계적 표준모델을 구축한 후 현행 에너지절약설계기준과 제로에너지 건축물 인증 가이드라인 기준 적용에 따른 단위 냉난방부하를 산정하였다. 이후 17개 도시에 대한 지역별, 3개 타입에 대한 전용면적별, 9개 타입의 세대 배치별, 현행 에너지절약설계기준 및 제로에너지 건축물 인증 가이드라인 기준별, 냉방부하 및 난방부하 구성 요소별로 구분하여 분석을 진행하였다. 이를 통해 도출된 결론은 다음과 같이 정리할 수 있다.
(1) 국내 17개 주요 도시를 지역별로 분류하여 살펴본 결과 단위 냉방부하의 지역별 차이는 특별한 경향성을 보이지 않는 것으로 나타났다. 하지만, 단위 난방부하의 경우 중부1지역, 중부2지역, 남부지역, 제주지역으로 갈수록 지역별 부하 차이는 증가하는 경향성을 보이는 것으로 나타났다.
(2) 공동주택의 단위세대 전용면적에 따른 단위 냉난방부하는 전용면적이 증가할수록 AV비(외피면적 대 체적비)가 작아지므로 단위 냉난방부하는 줄어드는 특징을 보였다.
(3) 단위 냉방부하는 층별 배치보다는 일사를 받는 측세대 또는 중간세대 배치 유무가 부하값에 큰 영향을 미치는 것으로 나타난 반면 단위 난방부하는 건물의 구조체가 외부와 접하는 면적이 큰 최상층, 최하층, 중간층 배치 여부가 부하값에 더 큰 영향을 주는 것으로 나타났다.
(4) 현행 법적 설계조건인 건축물의 에너지절약설계기준에 따른 단위 냉방부하는 55.1~65.1 W/m2로 나타났으며, 이는 현재 국내에 통용되고 있는 단위 냉방부하 기준인(KS C 9306) 145 W/m2 기준 대비 55.1~62.0% 저감이 가능할 것으로 판단된다. 또한 단위 난방부하의 경우는 27.2~31.5 W/m2로 현재 한국지역난방공사 「열사용시설기준」 43.2~46.1 W/m2 기준 대비 31.7~37.0% 저감할 수 있을 것으로 보인다.
(5) 현행 에너지절약설계기준 대비 제로에너지 건축물 인증 가이드라인 적용에 따른 단위 냉난방부하 저감 효과는 냉방의 경우 8.6~12.3%, 난방의 경우 14.0~15.2%로 나타났으며, 이는 현행 에너지절약설계기준의 단열 성능이 제로에너지 건축물에 근접하는 수준에 도달했음을 의미한다.
(6) 단열 기준 강화를 통한 단위 냉난방부하 저감은 일정 수준 한계에 이른 것으로 보이며 미래에는 고성능 창호 개발 및 액티브형 차양을 통해 단위 냉난방부하를 저감할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 침기 및 누기에 따른 단위 냉난방부하가 큰 요인인 만큼 고기밀성 확보를 통한 부하 저감 또한 중요한 기술요소가 될 것으로 보인다.
본 연구를 통해 제로에너지 건축물 인증 의무화에 따라 공동주택에서 요구되는 단위 냉난방부하 수준은 현행 단위 냉난방부하 기준과의 큰 격차가 있음을 정량적으로 제시하였다. 이러한 연구 결과를 통해 현행 단위 냉난방부하 기준을 제시하는 한국지역난방공사 「열사용시설기준」과 산업표준규격 KS C 9306의 단위 냉난방부하 기준 개선에 좋은 자료로써 활용될 수 있길 바라며, 추후 제로에너지 주택을 위한 단위 냉난방 부하 기준 제정에 있어 좋은 참고자료가 될 수 있을 것으로 사료된다. 다만, 한 가지 아쉬운 점은 현행 에너지절약설계기준과 제로에너지 건축물 인증 가이드라인에 따른 단위 냉난방부하 결과를 도출함에 있어 열관류율과 조명밀도 두 가지를 설계 변수로 한정함에 따라 그 한계가 존재했다. 하여 추후 연구에서는 다양한 설계 변수들을 객관적으로 정량화하여 방위별, 아파트 층수, 창면적비, SHGC, 침기 및 외기에 따른 영향들도 살펴볼 수 있을 것으로 판단된다.

영어초록

In this study, theoretical reference building model for apartment house was established, and heating and cooling loads per unit were calculated in accordance with the current standard for energy conservation design in buildings and zero-energy building certification guidelines. Subsequently, an analysis was conducted, categorizing the results by region for 17 different cities, by floor area for 3 unit types, and by unit layout for 9 unit types. The analysis also considered heating and cooling load components based on both the current standard for energy conservation design in buildings and zero-energy building certification guidelines. The significant conclusions derived from this analysis can be summarized as follows. According to the current standard for energy conservation design in buildings, it is possible to achieve a reduction of 55.1% to 62.0% in cooling load compared to KS C 9306. For heating, a load reduction of 31.7% to 37.0% is achievable compared to the heat utilization facilities standard of the Korea District Heating Corporation. Application of zero-energy building certification guidelines, in comparison to the current standard for energy conservation design in buildings, results in a cooling load reduction of 8.6% to 12.3% and a heating load reduction of 14.0% to 15.2%. These findings indicate that the insulation performance of current standard for energy conservation design in buildings is approaching the level required for zero-energy buildings. In the future, in order to reduce the energy demand of apartment house in compliance with mandatory zero-energy building certification, it can be concluded that a reduction in heating and cooling load through the mitigation of factors other than insulation will be necessary.

참고자료

· 없음