단독주택의 에너지성능 개선을 위한 리모델링 방안 및 경제성 분석

Abstract

Global efforts are continuing to address climate change related to global warming. Most countries around the world participate in the goal of reducing greenhouse gas emissions to reduce greenhouse gases, and in Korea, various certification standards and legal regulations such as building energy efficiency rating and zero energy building certification are established. However, most of them are limited to new and large-scale buildings, and studies on the efficiency of energy production and consumption of detached houses are insufficient. This study aims to study and review energy performance improvement measures by selecting target detached houses and evaluating ECO2 simulations and energy demand, demand, and production, and to review the economic feasibility of a pleasant residential environment and energy-independent housing. This paper consists of a total of five chapters, and the contents of each chapter are as follows. Chapter 1 describes the background and purpose of the study, the scope and method of the study as an introduction. Chapter 2 describes domestic laws, systems, energy evaluation tools, and economic evaluation methods, such as the Green Building Construction Support Act, building energy efficiency rating certification, zero energy building certification, and energy offset transaction system. Chapter 3 selected houses to be evaluated and analyzed comprehensive applications such as passive conditions, facility conditions, and renewable energy of the target houses. In Chapter 4, the energy performance evaluation conditions of the target house were set, the performance of the architectural and facility conditions was evaluated, and the economic feasibility was evaluated. Chapter 5 summarizes the conclusions for this study, and the contents are as follows. (1) Through theoretical consideration, basic laws, systems and evaluation methods, standards, and grades related to the improvement of the energy performance of the house were investigated, and the ECO2 simulation and actual use data of the building's energy efficiency grade were applied. (2) It analyzed the architectural and facility application conditions of the selected house, suggested improvements in roof layer insulation to strengthen insulation, introduction of ventilation systems to improve comfortable indoor air quality, and replacement of electric boilers for efficient use of new and renewable energy. (3) Assuming changed conditions such as improving insulation and ventilation systems and replacing heat source systems, the energy consumption of changed heating and hot water decreased from 112.5 kWh/㎡a to 93.2 kWh/㎡a, and it is analyzed that energy costs for system improvement will be recovered after 8.6 years. Through this study, a remodeling plan for improving the energy performance of detached houses was proposed, and economic evaluation was studied through energy requirements and requirements. Through this study, it can be used as a methodology for deriving economic feasibility and matters to be considered first when remodeling to improve the energy performance of detached houses.| 지구온난화와 관련한 기후 변화 문제를 해결하기 위한 세계적인 노력이 이어지고 있다. 지구온난화의 주된 원인이 되는 온실가스 감량을 위하여 전 세계의 대부분 국가가 온실가스 감축을 위한 목표에 참여하고 있으며, 국내에서도 에너지를 자체 생산하는 제로에너지 빌딩 건설과 같은 온실가스 감축을 위한 로드맵을 수립하고, 건축물 에너지효율등급 및 제로 에너지 건축물 인증과 같은 다양한 인증기준 및 법적 규정을 제정하여 이를 시행중에 있다. 하지만 대부분 신축 및 대규모 건축물에 국한되는 경우가 대부분이며 단독주택의 에너지 생산과 소비에 대한 효율을 검토 및 분석에 관한 연구는 미비한 상황이다. 본 연구에서는 대상이 되는 단독주택을 선별하고 ECO2 시뮬레이션을 활용 하여 에너지의 요구량, 소요량, 생산량 등을 평가하여 에너지 성능개선 방안에 대해 연구하고 경제성을 검토하여, 쾌적한 주거 환경 및 효율적으로 에너지를 생산하고 소비하는 에너지 자립 주택 실현 방안을 제시하고자 한다.

본 논문은 총 5장으로 구성되어 있으며 각 장의 내용은 다음과 같다.

제 1장은 서론으로 연구의 배경 및 목적, 연구의 범위 및 방법에 대하여 기술하였다. 제 2장은 이론적 고찰로 녹색건축물 조성 지원법 및 건축물에너지 효율등급 인증, 제로에너지 빌딩 인증, 에너지 상계 거래제도 등 국내 관련 법규 및 제도와 에너지 평가도구, 경제성 평가 방법에 대하여 기술하였다. 제 3장은 평가 대상 주택을 선정하여 대상 주택의 건축적(Passive) 조건 및 설비적(Active) 조건, 신재생에너지 등 종합적 적용 사항에 대하여 분석하였다. 제 4장에서는 주택의 에너지 성능 평가 조건을 설정하고 건축적(Passive) 및 설비적(Active) 조건의 성능을 평가하고 경제성을 평가하였다. 제 5장은 본 연구에 대하여 결론을 정리하였으며, 그 내용은 다음과 같다.

(1) 이론적 고찰을 통해 주택의 에너지 성능 개선과 관계된 기본적인 법령, 제도 및 평가방법, 기준, 등급 등을 알아보았고, 주택의 에너지 성능 분석은 건축물 에너지효율등급의 ECO2 시뮬레이션 및 실제 사용 데이터을 적용하였다.

(2) 선정된 주택의 건축적(Passive) 및 설비적(Active) 적용 조건을 분석하고 단열 강화를 위한 지붕층 단열성 개선, 쾌적한 실내 공기질 향상을 위한 환기시스템 도입, 신재생에너지의 효율적 사용을 위한 전기 보일러 교체 등 현재 조건에서 개선 가능한 사항을 제시하였다.

(3) 주택의 에너지 성능 및 쾌적성 향상을 위하여 단열강화 및 환기시스템 개선, 열원 시스템 교체 등의 변화된 조건을 가정하여 시뮬레이션 했을 때 변화된 난방 및 급탕의 에너지 소요량이 기준인 112.5kWh/㎡a에서 93.2kWh/㎡a로 감소하는 것으로 나타났고, 회수기간인 8.6년이 경과하면 시스템 개선 초기비용에 대한 에너지 비용이 회수될 것으로 분석하였다.

본 연구를 통해 단독주택 에너지 성능개선을 위한 리모델링 방안을 제시하고 에너지 요구량 및 소요량 등을 통하여 경제성 평가에 대하여 연구하였다. 이 연구를 통하여 단독주택의 에너지 성능 개선을 위한 리모델링 시 우선적으로 고려해야 할 사항 및 경제성 도출을 위한 방법론으로 활용될 수 있을 것이다.