건축물에너지효율등급에 따른 소형 공공임대주택 설계 개선방안

Abstract

Global warming was first officially pointed out in the Roman Club's Future Forecast Report in 1972. Since then, it has been a global issue, and member states have submitted their long-term low-carbon development strategy and national greenhouse gas reduction goals to the United Nations by 2020 through the Paris Agreement adopted in 2015, and based on this, Korea has released the 2030 National Greenhouse Gas Reduction Basic Roadmap on June 21, 2018. Starting with the Seoul Metropolitan Government to reduce greenhouse gases, local governments began implementing their own Green Building Design Standards, and the construction standards for energy-saving eco-friendly houses, which took effect in 2009, were changed to the energy efficiency rating marking method to prevent confusion when mandatory zero-energy housing in 2025. In addition to the domestic carbon neutrality policy, the government is focusing on real estate policy. Since 2010, the concept of family has changed from large families to nuclear families, and as the number of households of these family members has changed, the form and area of housing have also changed, and the government's public rental housing types are usually supplied from 40㎡ to less than 60㎡.

Therefore, this thesis aims to provide small public rental housing energy efficiency 1+ grade by presenting passive, active design factors and energy performance indicators for small public rental housing with 40㎡ or less.

This thesis consists of a total of 7 chapters, and the summary is as follows.

(1) The necessity, purpose, scope, and method of research. (2) Theoretical consideration and current status analysis of research. (3) ECO2 Evaluation and Analysis of Building Energy (ECO2) of Small Public Rental Housing (4) Analysis of energy performance indicators according to the implementation of 1+ grade of building energy efficiency. (5) Design plans and energy performance indicators guidelines for building energy efficiency 1+ grade are presented. (6) Analysis of additional construction costs and energy construction costs for building energy efficiency 1+ grade design. (7) Limitations of research other than the conclusion of the study and future research tasks

The conclusions of the study are as follows.

(1) The essential way to design a building is to comply with the legal insulation thickness of the living room's southeast, southwest, southward, and outer walls, or to meet the legal thermal perfusion rate of 33% or more, and 30% or more, respectively.

(2) The essential plan for mechanical design is to reduce energy demand by applying products with an individual boiler efficiency of 91% (86% effective heat transfer efficiency) or higher, and to minimize heating energy consumption by applying a pre-heat exchanger instead of natural ventilation commonly applied to small rental houses.

(3) An essential plan for electrical design is to minimize lighting energy consumption by applying an LED lighting mechanism to design an average lighting density of 6W/㎡ or less compared to the dedicated area.

(4) Essential measures for each new and renewable energy grade will be 0.4 kW per household based on 1+ grade, 0.65 kW per household based on 1++ grade, and 17% or more of KS certification module efficiency to reduce lighting and ventilation energy consumption.

(5) The application score of each EPI design sector is 43.9 points for construction, 16.8 points for machinery, 10.8 points for electricity, and 3.6 points for new and renewable facilities, allowing public institutions to secure more than 74 points.

(6) Additional construction costs of 116,800,000 won and 175,784,648 won are incurred to implement 1+ and 1++ grades, but additional construction costs will be recovered from the 15th year and 1++ grades from the 9th year.

The limitations of the study and future research tasks are as follows.

The same design conditions confirm that Seoul and Gyeonggi Province, located in the north close to the central region, are more disadvantageous because the ECO2 program has different legal insulation standards from central 1, southern, and Jeju. | 지구 온난화는 1972년 로마클럽의「미래 예측 보고서」에 처음 공식적으로 지적되었다. 이후 지금까지도 전 세계적으로 이슈 되고 있으며 현재 2015년 채택한 파리협정을 통해 지구 평균온도 상승을 산업화 이전 대비 2℃ 이내, 나아가 1.5℃ 이하로 제한하기 위한 첫걸음으로 2020년까지 회원국들이 유엔에 자국의 장기저탄소발전전략과 국가온실가스감축목표를 제출하였고, 우리나라도 이를 바탕으로 2018년 6월 28일 환경부에서 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 공개, 21년 11월 3일 「2050 탄소중립 시나리오」를 공개했다. 온실가스 감축을 위해 서울특별시를 시작으로 국내 지자체별 자체적으로「녹색건축물 설계기준」시행을 시작했으며「주택건설기준 등에 관한 규정」에 따라 2009년부터 시행된 에너지절약형 친환경주택의 건설기준도 2025년 제로에너지주택 의무화 시행 시 혼란을 방지하기 위해 에너지효율등급 표시 방법으로 변경되었다. 국내 탄소중립 정책과 더불어 부동산 정책도 정부에서 중점적으로 다루고 있다. 2010년 이후 가족의 개념은 대가족에서 핵가족으로 가족의 형태가 변화되었고, 이러한 가족 구성원의 세대수가 바뀜에 따라 주거 형태와 면적도 바뀌었으며, 정부의 공공임대주택 유형도 영구임대, 국민임대, 행복주택 등 다양하고, 규모는 통상 40㎡에서 60㎡ 이하로 공급하고 있다. 따라서 본 학위논문은 40㎡ 이하 소형 공공임대주택을 대상으로 건축물에너지효율등급 기준인 1차 에너지 소요량을 산출하는 에너지평가 프로그램(ECO2)을 통해 1+ 건축물에너지효율등급을 목표로 건물의 패시브, 액티브 설계요소와 그에 따른 에너지성능지표 가이드라인을 제시하고 설계요소에 따른 추가공사비와 절감되는 에너지공사비를 연구하여 소형 공공임대주택 에너지효율 1+등급의 가이드라인을 제공하고자 한다.

본 논문은 총 7장으로 구성되어 있으며 요약하면 다음과 같다.

(1) 연구의 필요성, 목적, 범위 및 방법 (2) 연구에 대한 이론적 고찰 및 현황분석 (3) 소형 공공임대주택의 건축물에너지(ECO2) 평가 및 분석 (4) 건축물에너지효율 1+등급 구현에 따른 에너지 성능지표 분석 (5) 건축물에너지효율 1+등급 구현을 위한 설계방안 및 에너지성능지표 가이드라인 제시 (6) 건축물에너지효율 1+등급 설계의 추가공사비 및 에너지공사비 분석 (7) 연구의 결론 외 연구의 한계 및 향후 연구과제

연구의 결론은 다음과 같다.

(1) 건축설계의 필수방안은 거실의 남동, 남서, 남향 배치, 외벽은 전용면적 확보에 따라 법적 단열두께를 준수하고, 외기에 면한 창의 열관류율 성능은 법적 열관류율 기준을 충족해도 되나, 1++등급을 만족하기 위해서는 법적 열관류율 대비 33% 이상 열관류율 성능 확보하고, 지붕과 최하층 바닥 열관류율 성능은 법적 열관류율 성능 대비 각각 40%이상, 30% 이상 열관류율 성능을 추가 확보하여 에너지요구량을 최소화하도록 한다.

(2) 기계설계의 필수방안은 개별보일러 효율 91%(유효전열 효율 86%) 이상 제품을 적용하여 에너지요구량을 낮추고, 소형 임대주택에 일반적으로 적용되는 자연환기 대신 전열교환기를 적용, 열교환을 통한 난방의 에너지소요량을 절감 시켜 난방 에너지소요량을 최소화하도록 한다.

(3) 전기설계의 필수방안은 LED조명기구를 적용하여 전용면적 대비 평균 조명밀도 6W/㎡ 이하로 설계하여 조명 에너지소요량을 최소화하도록 한다.

(4) 신·재생에너지 등급별 필수방안은 1+등급 기준 가구당 0.4kW, 1++등급 기준 가구당 0.65kW 및 KS인증 모듈효율 17% 이상 제품 선정하여 조명 및 환기 에너지소요량을 절감시킬 수 있도록 한다.

(5) 에너지성능지표(EPI) 설계부문별 적용점수는 건축배점 43.9점, 기계배점 16.8점, 전기배점 10.8점 확보, 신·재생설비배점 3.6점 확보하여 총 75점으로 공공기관 74점 수준 이상 확보될 수 있도록 한다.

(6) 1+등급과 1++등급 구현을 위해서는 116,800,000원, 175,784,648원의 추가공사비용이 발생하지만 법적기준 대비 1차 에너지소요량 절감에 따라 1+등급은 15년째부터, 1++등급은 9년째부터는 법적기준 보다 비용절감이익이 더 커짐에 따라 추가공사비 회수되는 것을 확인 할 수 있었다.

연구의 한계와 향후 연구과제는 다음과 같다.

건축물에너지(ECO2) 프로그램의 지역별 기상데이터가 다르기에 동일한 설계조건일 경우 같은 중부2지역이라도 중부1지역에 가까운 북쪽에 위치한 서울, 경기도 지역은 1차 에너지소요량 값이 더 불리하게 나타나는 것을 확인 할 수 있고 본 연구대상은 중부2지역으로 중부1, 남부, 제주지역과 법정 단열기준이 다르기에 지역별 사례에 대한 연구와 이에 따른 모든 소형 공공임대주택에 일괄적으로 적용하기에는 한계가 있다.