본 연구에서는 공동주택의 노후화 판별과 성능 개선 방안 제시를 목적으로 수행하였 다. 연구 대상 건축물의 노후화 판별을 위해 가스에너지소비량을 바탕으로 Change-point regression model을 이용하여 세대별 난방에너지소비량과 Heating slope 를 이용한 공동주택의 에너지 성능 평가를 실시하였다. 에너지 성능 평가를 통해 노후화 건축물로 판별된 대상 건축물을 건물에너지 시뮬레이션 프로그램 DesignBuilder를 통해 건축물의 구성요소의 개선을 통한 에너지소비량 절감률을 분석하였고, 대상 건축물에서 의 적합한 개선방안을 제시하였다.
본 연구의 결론은 다음과 같다.
1) 울산지역에 위치한 공동주택단지 1991(A단지), 1996(B단지), 2001(C단지), 2006(D단 지) 4개 단지 200세대를 대상으로 노후화건축물을 판별하기 위해 대상 건축물의 실측 가 스소비량데이터와 기상데이터를 활용하여 Change-point regression model을 통해 난방에 너지소비량을 추정하였다.
2) Change-point regression model을 통해 도출된 Heating slope과 추정된 난방에너지소 비량을 이용하여, 대상 건축물의 에너지 성능 분포를 전체의 Heating slope과 난방에너지소비 량의 평균을 노후화를 판별하기 위한 기준점으로 하는 그래프로 도시하였고, 각 세대들의 4사 분면에 걸친 분포를 분석하였다. 그 결과, 에너지 성능에 있어 개선이 시급한 세대로 판별할 수 있 는 1사분면에 B단지, A단지, C단지, D단지 순으로 분포하였고, 반대로 3사분면에는 D단지, C 단지, A단지, B단지 순으로의 분포를 확인할 수 있었다.
3) 4 사분면에서 노후화 건축물로 분류되는 1사분면에는 B단지가 68%의 수치로 가 장 높은 수치를 나타내 에너지 개선이 가장 시급한 단지로 판별할 수 있었다.
4) 본 연구의 노후화 건축물 분류 방법론에 따라 노후화 건축물로 판별한 B단지를 대상으로 건물에너지 시뮬레이션 프로그램 DesignBuilder를 이용하여 성능 개선 방안 제시를 위한 요소별 개선을 통한 에너지소비량 절감률을 분석하였으며 분석을 위해 선 정한 요소는 외벽의 U-Value, 창호의 U-Value, 기밀성능, 보일러 효율 개선을 선정하 였다.
5) 노후화 건축물 B단지의 성능 개선에 있어 가장 큰 영향력이 있는 요소는 기밀성 능으로 나타났으며, 다음으로는 보일러 효율개선, 외벽의 U-Value, 창호의 U-Value 순
으로 나타났다. 다른 3가지 요소들이 효과적으로 난방에너지소비량의 감소율을 보이는 반면, 창호의 U-Value 개선에 있어서는 기존 대상 건축물의 에너지 성능과 개선 후 건 축물의 에너지 성능이 유의미한 차이를 보이지 않았다.
6) 앞서 제시한 4가지 요소를 모두 적용하여 개선한 모델의 경우 기존 대상 건축물 의 에너지 성능에 비하여 Heating slope은 41.44%, 난방에너지소비량은 39.54%의 절감률로 가 장 큰 성능 개선이 나타났다.
본 연구는 울산지역의 공동주택을 대상으로 준공연도가 상이한 4개 단지를 선정하여 노후화 건축물을 판별하고, 판별한 노후화 건축물에 적합한 개선방안을 적용하여 효율 을 분석하였다. 향후 과제에 있어서는 대상을 울산지역에서 국내로 확대하여 국내 공 동주택의 노후도를 판별하여 그린리모델링 적용이 시급한 지역을 선별하여 보다 효과 적인 사업의 확장을 가능하게 할 것으로 예상된다.
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Abstract
For the reduction of greenhouse gas emissions, Korean government has put lot of efforts to strengthen building energy standards and building energy efficiency ratings are continuously revised to ensure that an effective implementation is attained. However, these efforts have been mainly aimed at new buildings; hence it is important to improve energy performance of existing buildings which make the majority of domestic buildings. To tackle this, the government has recently established a new institution for green remodeling of aging buildings. Although the institution has launched its project to improve energy performance of existing buildings, no standard model has been established and specific guidelines are still lacking.
The complexity of aging building definition is the reason why it has been difficult to set up specific standard for green remodeling. Generally, in Korea a building is considered as an aging building 30 years after its completion.
However, there is no scientific findings linking building age, energy performance deterioration and greenhouse gas emissions. More research is still needed for the classification of aging buildings relating to building energy performance.
Therefore, this study investigates the energy performance of existing apartments, analyzes potential for building energy reduction, and suggest effective improvements for buildings classified as aging buildings.
The investigated buildings were selected from existing apartments complexes in Ulsan that were completed between year 1991 and 2006. Four apartment complexes completed in 1991 (complex A), 1996 (complex B), 2001 (complex C) and 2006 (complex D), were selected and each apartment complex contained 50 individual housing units. Monthly gas consumption and outdoor average temperature data were used to evaluate the energy performance of the selected apartments. Based on the collected data, the heating energy consumption of each house unit was calculated and analyzed using the change-point regression model.
Heating slope and heating energy consumption estimate from change-point regression model were used to assess energy performance of each housing unit.
The comparative analysis method shows the distribution of a total of 200 housing
units from the 4 apartment complexes on a plane with the heating slope and heating energy consumption estimates on the X and Y axes, respectively and sets the average of the 200 housing units households as a reference point to determine energy performance.
The results indicates the number of housing units in quadrant 1, which is defined as the quadrant for building needing urgent green remodeling (building with the lowest energy performance), were in order of B, A, C, and D; while the number of housing units in quadrant 3, defined as the quadrant for highest building energy performance, were in order of D,C,A and B. Based on heating slope and heating energy consumption estimates, apartment complex B was defined as an aging building. Through a discriminant analysis, building elements namely external wall U-value, boiler efficiency, window U-value and building air-tightness, were classified according to their importance in improving energy performance of aging building and suitable improvements measures were derived using building energy simulation program. The energy saving potential was highest for building air-tightness, followed by boiler efficiency, external wall U-value, and window U-value.
The findings of this study can be used to set energy related standards for aging buildings in Korea. Moreover, it is expected that the green remodeling project can be effective if only relevant guidelines are established.
감사의 글
2013년부터 시작한 울산대학교에서의 생활이 2020년 석사논문의 마무리와 함께 끝 나가고 있습니다. 저에게는 잊을 수 없는 순간들로 기억될 생활을 마치며, 감사의 말 씀을 전하고 싶습니다.
먼저 그저 그렇게 졸업 후 떠나갈 저를 연구실로 이끌어주시고 졸업을 앞둔 지금까 지 학문의 길과 방향에 대해 항상 아낌없이 지도해 주신 김기한 교수님께 진심으로 감사의 마음을 전합니다. 연구실의 스타팅 멤버로 부족한 제가 함께하게 되어 많은 걱 정을 안겨드렸던 것 같습니다. 그 어떤 대학원생보다도 지도 교수님과 많은 대화와 콘 택트가 많았기에 정말로 많은 것을 배울 수 있던 순간순간이었습니다. 연구실에서의 경험은 앞으로 삶을 살아가는 데 있어 그 어떤 경험보다도 값지고 도움이 될 것이라 믿어 의심치 않습니다.
저의 부족한 논문을 심사해주신 손기영 교수님, 이재민 교수님과 부족한 저에게 많 은 가르침을 주신 울산대학교 건축대학 모든 교수님들께 진심으로 감사드립니다.
연구실의 시작을 함께한 아미나 너무도 고맙게 내 짧은 영어를 다 이해해 주고 랩 메이 트로 또 친구로서 너무도 많이 배우고 도움을 받았습니다. Thanks. I really appreciate it!
서울에서 2년이 넘는 시간을 기다리며, 많이 힘들었을 우리 예솔이! 절대 쓰지 마라 했 지만 그러기엔 너무도 고맙고 미안한 마음이 커서 몰래 적어요. 오래 기다리게 해서 미안 해 금방 갈께
마지막으로 전적으로 저를 응원해주시고 집을 떠난 후 8년간의 생활을 어떠한 불편함 느낄 수 없이 지원해주신 저희 부모님 엄마! 아빠! 이제는 사회로 나가게 될 저와 반대로 40여 년에 가까운 교직생활을 뒤로하시고 제 2의 인생을 살아가실 두 분을 응원하며 아 들은 두 분의 염원으로 멋진 어른으로 잘 살아보겠습니다. 감사합니다.
감사의 글을 쓰는 시점의 저는 2년간의 연구실로의 출근의 끝을 앞두고 있고 새로운 시 작의 문 앞에 서있습니다. 가진 능력에 비해 함께해주신 여러 인연의 복으로 행운이 함께 하는 삶을 살고 있다 생각합니다. 받은 것 이상으로 베풀 수 있는 사람이 되기를 매일 기 원하며 열심히 나아가 보겠습니다.
미쳐 지면으로 담지 못한 많은 친구들이 있습니다. 그분들께는 직접 감사함을 담아 만 나서 밥한 끼 사도록 하겠습니다.
많은 분들의 도움으로 저는 학업을 마치고 한 발짝 앞으로 디뎌보려 합니다. 베풀어 주 신 도움이 더욱 빛나도록 앞으로 최선을 다하겠습니다. 감사합니다.
최한성 드림