에너지성능 평가의 신뢰도 향상을 위한 BIM 적용연구

Abstract

건축물은 국가 전체 에너지 소비의 40%, 이산화탄소 배출의 50%, 폐기물 배출의 20～50%를 차지하고 있다. 이러한 건축물의 환경과 에너지 문제를 해결하기 위한 방안으로 친환경 정도와 에너지 소비 정도를 평가하는 친환경건축물 인증제도가 시행되고 있다. 그중 에너지소비 정도를 평가하기 위한 항목으로 에너지성능지표(Energy Performance Index, EPI)를 사용하고 있다. EPI는 국내 친환경건축물 인증제도 내 평가항목 중 필수항목으로 제일 높은 배점인 12점(10.52%)을 차지하고 있다. 하지만 EPI는 평가자가 주관적인 관점으로 2D 도면을 평가하기 때문에 평가의 신뢰도를 확보하기 어렵고, 평가자가 수작업으로 도면을 분석하여 에너지소비를 평가하기 때문에 평가에 상당한 시간이 소요되고 분석결과의 오류가 발생되는 문제가 발생된다. 이에 본 연구에서는 친환경건축물 인증제도 내 에너지소비부문 평가항목인 EPI 평가의 산정방식을 고려한 BIM(Building Information Modeling)이 적용된 EPI 평가도구를 구현하여 평가의 신뢰도 향상과 소요시간의 절감 여부를 검증하고자 하였다. 본 연구의 범위는 친환경건축물 인증제도 내 에너지소비 평가항목인 EPI 중 건축부문으로 한정하였고, 시설물 용도의 경우 학교시설물로 한정하였다. 또한 신뢰도 향상 및 소요시간 절감 여부를 파악하기 위해 실제 학교 입찰 사례도면을 활용한 검증을 실시하였다. 사례검증 결과, 사례 및 모의평가를 실시하여 기존 EPI 도구와 제안된 BIM 기반 EPI 도구를 비교한 결과, 기존 EPI 도구는 평가자 및 사례별로 다르게 평가결과가 나오는 것으로 확인되었고, BIM 기반 EPI 도구는 학교사례-1의 경우 41.6점, 학교사례-2의 경우 44.3점, 학교사례-3의 경우 41.6점으로 동일하게 평가되는 것으로 확인하였다. 또한 평가에 소요된 시간을 비교한 결과, 기존 EPI 도구는 사례 및 평가자당 4일의 기간이 소요되었고, BIM 기반 EPI 도구는 사례 및 평가자당 5분의 시간만 소요되었다. 따라서 본 연구에서 제시한 BIM 기반 EPI 도구는 EPI 평가시 BIM model을 통한 신뢰도 향상이 가능할 것으로 판단되며, 뿐만 아니라 BIM model에서 자동으로 추출되는 data를 통해 보다 신속한 평가가 가능할 것으로 기대된다. 본 연구의 흐름은 다음과 같다. 1장에서는 서론으로 연구 배경 및 목적과 연구의 범위 및 방법을 설정하였다. 2장에서는 국내 친환경건축물 인증제도와 EPI에 대한 고찰을 통해 EPI의 중요성 및 구성을 살펴보았고, 국외 친환경건축물 인증제도의 고찰을 통해 에너지소비부문 평가항목의 중요성을 파악하였다. 또한 본 논문에서 적용된 방법인 BIM에 관련된 개념 및 방법을 조사하였다. 3장에서는 친환경건축물 인증제도, EPI, BIM기반 친환경건축물 인증 평가에 관한 선행연구를 고찰하여 기존 연구의 한계점 및 본 연구의 차별성을 도출하였다. 4장에서는 국내 EPI 평가절차의 문제점을 도출하기 위하여 국외 친환경건축물 인증제도 내 에너지소비부문 평가절차 및 평가도구를 비교하였다. 5장에서는 BIM 적용을 위한 평가절차를 제안하였고, 이를 위해 평가도구를 개발하였다. 개발을 위해 E-R(Entity Relationship) Diagram을 작성하고, 평가도구 구성도를 작성하였다. 프로그램은 BIM 모델링 도구인 Revit Architecture와 MS Access, Microsoft Visual Studio 2008 C#을 활용하여 BIM기반 EPI 평가도구를 구현하였다. 6장에서는 5장에서 구현된 평가도구의 신뢰도 향상 및 소요시간 절감 여부를 검증하기 위해 기존 EPI 평가도구와의 사례적용을 통한 비교를 실시하였다. 사례는 실제 입찰에 제출된 프로젝트를 적용하였고, 4명의 평가자를 구성하여 모의평가를 실시하였다. 이를 토대로 EPI 평가에 BIM 적용이 가능한지 확인하였다. 7장 결론에서는 연구의 결과를 요약하고 이를 통한 시사점을 도출하였다. 또한 본 연구의 한계점과 향후 연구방향에 대해서 제시하였다.|A building occupies 40% of the energy consumption, 50% of carbon dioxide emissions, and 20∼50% of waste emissions in the country. The Green Building Certification Criteria (GBCC) policy, the criteria for the assessment of the degree of eco-friendliness and energy consumption, has been implemented to resolve the problem of energy consumption. Among the criteria, the Energy Performance Index (EPI) is used to assess the extent of energy consumption. However, EPI is to difficult enhance the reliability because assess subjectively 2D drawings, which makes the assessment time-consuming. Therefore, the purpose of this study is to enhance the reliability of the assessment and minimization of time-consuming by suggesting the BIM based EPI assessment tool to appraise EPI, which is the assessment tool of the GBCC’s energy consumption. In the study, the scope of discussion is limited to the architectural part of the EPI, which is the energy consumption assessment index of the GBCC. The theoretical review and related literature review were conducted, compared process and tool of energy consumption part process in domestic and foreign GBCC. Moreover, by realization of the BIM based EPI assessment process and tools, the comparisons through the existing EPI assessment tool and case study conducted, the results and implications were drawn out from these analyses. The results of this study is summarized as the followings: Through the comparisons between the domestic and foreign policy of eco-friendly building’s energy consumption assessment, we found that LEED and BREEAM use the integration of the BIM based modeling tool and the simulation analysis tool, while GBCC takes the form of manual assessment utilizing the 2D drawing. The analysis results show that, the existing EPI tool generates different assessment results by the evaluator/the case, while the BIM based EPI assessment tool generates the same score of the school cases 1, 2, and 3. In terms of time spent on the assessment, the existing EPI tool took 4 days per case to perform, while the BIM basded EPI tool took 5 minutes per case. Therefore, this study to expect the BIM based EPI assessment tool suggested would enable the reliability assessment of the EPI in the GBCC, as well as more prompt assessment with the automatically generated data through the BIM model.; A building occupies 40% of the energy consumption, 50% of carbon dioxide emissions, and 20∼50% of waste emissions in the country. The Green Building Certification Criteria (GBCC) policy, the criteria for the assessment of the degree of eco-friendliness and energy consumption, has been implemented to resolve the problem of energy consumption. Among the criteria, the Energy Performance Index (EPI) is used to assess the extent of energy consumption. However, EPI is to difficult enhance the reliability because assess subjectively 2D drawings, which makes the assessment time-consuming. Therefore, the purpose of this study is to enhance the reliability of the assessment and minimization of time-consuming by suggesting the BIM based EPI assessment tool to appraise EPI, which is the assessment tool of the GBCC’s energy consumption. In the study, the scope of discussion is limited to the architectural part of the EPI, which is the energy consumption assessment index of the GBCC. The theoretical review and related literature review were conducted, compared process and tool of energy consumption part process in domestic and foreign GBCC. Moreover, by realization of the BIM based EPI assessment process and tools, the comparisons through the existing EPI assessment tool and case study conducted, the results and implications were drawn out from these analyses. The results of this study is summarized as the followings: Through the comparisons between the domestic and foreign policy of eco-friendly building’s energy consumption assessment, we found that LEED and BREEAM use the integration of the BIM based modeling tool and the simulation analysis tool, while GBCC takes the form of manual assessment utilizing the 2D drawing. The analysis results show that, the existing EPI tool generates different assessment results by the evaluator/the case, while the BIM based EPI assessment tool generates the same score of the school cases 1, 2, and 3. In terms of time spent on the assessment, the existing EPI tool took 4 days per case to perform, while the BIM basded EPI tool took 5 minutes per case. Therefore, this study to expect the BIM based EPI assessment tool suggested would enable the reliability assessment of the EPI in the GBCC, as well as more prompt assessment with the automatically generated data through the BIM model.