회귀 분석을 이용한 공동주택에서의 Change-point 온도와 난방에너지소비량에 관한 연구

Abstract

국내 주거부문에서의 에너지소비량은 전체 에너지소비량 중 50% 이상을 차지하고 있으며, 이는 과거로부터 점차적으로 증가해오고 있다. 이에 정부에서는 주거부문에서의 에너지소비량 절감을 위해 오랜 기간에 거쳐 많은 노력을 해왔다. 그러나 정부의 이러한 노력은 대부분 신축 건물을 대상으로 하고 있으며, 실제로 운영단계에 있는 건물에서의 에너지소비량 절감을 위한 노력은 아직까지 부족한 실정이다. 이러한 운영단계의 건물에서 에너지소비량을 절감하기 위해서는 건물의 열적성능과 시스템의 효율을 상승시킴과 동시에 거주자에게 에너지소비를 효율적으로 할 수 있도록 하는 안내 또한 필요하다. 따라서 본 연구는 운영단계에 있는 공동주택에서의 에너지소비 절감을 위한 연구로서 거주자의 난방행위가 공동주택의 난방에너지소비량에 미치는 영향에 대하여 파악하였다.

본 연구는 총 7장으로 구성되었으며, 각 장의 내용은 다음과 같다.

제 1장에서는 연구의 배경과 목적 그리고 연구의 범위 및 방법에 대하여 기술하였다.

제 2장에서는 연구에서 사용한 회귀분석모델에 대한 내용으로서 Change-point Regression Model의 개요와 그 물리적 특성에 대하여 기술하였다.

제 3장에서는 조사대상 공동주택의 개요, 조사항목 및 분석방법에 대하여 기술하였다.

제 4장에서는 세대 위치와 외기에 접한 면의 구성이 난방에너지소비량에 미치는 영향에 대하여 분석하였다.

제 5장에서는 공동주택에서 거주자의 난방행위를 나타내는 계수인 Heating Change-point 온도를 통하여 거주자의 난방행위가 난방에너지소비량에 미치는 영향에 대하여 분석하였다.

제 6장에서는 4장의 세대 위치와 외기에 접한 면의 구성에 따른 난방에너지소비량 분석결과와 5장의 거주자의 난방행위에 따른 난방에너지소비량의 분석결과를 기존 연구 결과와 비교를 통해 고찰하였다.

제 7장에서는 본 연구에서 도출된 결론을 기술하였으며, 내용을 요약하면 다음과 같다.

1) 단열성능과 난방방식이 동일한 공동주택 1,689세대의 난방에너지소비량을 change-point regression model을 통해 추정하였다. 그 결과, 모든 세대의 난방에너지소비량은 평균 87.1kWh/m2,year, 표준편차 35kWh/m2,year로 평균대비 41%로 분포되어 있는 것을 알 수 있었다.

2) 세부적인 분석을 위해 전체세대의 heating Slope, heating change-point 온도와 난방에너지소비량의 관계를 분석하였다. 그 결과, 난방에너지소비량의 다양한 분포에는 세대 위치와 외기에 접한 면의 구성 및 거주자의 난방행위가 미치는 영향이 포함되어 있는 것으로 판단되었다.

3) 세대 위치와 외기에 접한 면의 구성 및 거주자의 난방행위가 난방에너지소비량에 미치는 영향 중, 먼저 세대의 위치와 외기에 접한 면의 구성에 따른 난방에너지소비량을 분석하였다. 그 결과, 각 요소에 따른 난방에너지소비량의 차이는 전체세대의 난방에너지소비량 분포 중 3%에서 15%에 해당하는 것으로 나타났다.

4) 그 다음으로 세대의 위치와 외기에 접한 면의 구성에 따른 heating change-point 온도를 분석하였다. 그 결과, 각 요소에 따른 heating change-point 온도의 차이는 평균 0.5℃, 표준편차 0.4℃로 큰 차이가 없는 것으로 나타나, 이들 요소에 따른 난방에서지소비량의 차이에 거주자의 영향은 거의 없는 것으로 판단되었다.

5) 그 다음으로 거주자가 난방에너지소비량에 미치는 영향을 파악하기 위해, 세대 위치와 외기에 접한 면의 구성요소가 동일한 103세대를 추출하여, 거주자의 난방행위를 포함하는 계수인 heating change-point 온도를 분석하였다. 그 결과, 동일한 요소 조건을 지닌 세대에서의 heating change-point 온도는 평균 17.9℃, 표준편차 3.4℃로 평균대비 19%의 분포이었으며, 전체 세대의 heating change-point 온도 분포와 비슷한 것으로 나타났다. 이는 동일한 요소 조건인 세대에서도 거주자의 영향이 다양한 것을 보여주고 있다.

6) 또한, 동일한 요소 조건을 지닌 세대의 난방에너지소비량 분포와 전체 세대의 난방에너지소비량 분포를 비교하였다. 그 결과, 동일한 요소 조건을 지닌 세대의 난방에너지소비량 분포는 전체 세대의 분포 중 약 60%에 해당하는 것으로 나타났으며, 이는 거주자의 난방행위에 의한 것으로 판단되었다.

본 연구는 운영단계에 있는 공동주택에서의 에너지소비 절감을 위한 연구로서 거주자의 난방행위가 공동주택의 난방에너지소비량에 미치는 영향에 대하여 파악하였다. 그 결과, 거주자의 난방행위가 난방에너지소비량의 변화에 미치는 영향이 60%로 큰 것을 파악할 수 있었고, 앞으로는 거주자의 영향을 충분히 고려한 건물에너지 시뮬레이션 수행을 강조하는 등 향후 운영단계 공동주택에서의 난방에너지소비량 절감을 위한 방안을 모색하는데 도움이 될 것으로 생각한다. 향후 거주자의 어떠한 행동과 특성이 난방에너지소비량에 얼마만큼의 영향을 미치는지에 대하여 설문조사 등을 연계하여 풀어나가야 할 또 다른 과제로 생각한다.