공동주택 에너지 시뮬레이션을 위한 버추얼 건물 모델 개발 연구

Abstract

공동주택의 에너지 절감이 중요한 문제로 대두되면서 시뮬레이션을 통해 인자별 영향을 평가하고, 공동주택 에너지 절감 방안을 찾는 연구가 활발히 진행되고 있다. 연구를 위해 일정한 주동 형태와 물성치를 지닌 공동주택을 모델링이 필요하다. 건물 외피 모델링 및 건물 정보 입력 단계로 나누어지는 이 과정은 공통적으로 사용 가능한 버추얼 건물 모델이 있다면 쉽게 활용 및 확장이 가능 할 것이다. 따라서 그동안 개별적으로 진행되어온 연구 경향 분석을 통해 버추얼 공동 주택 모델을 구축하여, 연구진들이 모델링 없이 연구방향에 해당하는 요소의 설정 값 변경을 통해 연구를 수행할 수 있도록 하고자 한다. 이를 통해 반복되는 모델링 과정을 줄이고 정확한 설정 값 입력을 위한 가이드라인을 제시할 수 있다. 첫 번째로 공동주택에 적용되는 법규 분석을 통하여 벽체단열 성능, 환기 횟수 등의 설정 값을 알아보았다. 두 번째로 에너지 시뮬레이션을 위한 건물 모델 설정 사례를 분석 하였다. 그 결과 공동 주택 시뮬레이션은 다수 주동 시뮬레이션, 단일 주동 시뮬레이션, 단일 층 시뮬레이션, 단위 유닛 시뮬레이션으로 구분 된다는 것을 파악하였다. 주동 형태의 경우 판상형 ‘ㅡ’ 형상이 가장 많이 모델링 되었으며 탑상형 시공이 증가함에 따라 탑상형도 일부 다루어졌다. 단위 세대의 면적은 실제 사례를 대상으로 모델링한 연구의 단위 세대 면적은 해당 사례의 단위세대 면적을 따랐으며, 실제 사례가 아닌 경우에는 국민 주택 규모인 85m2이 가장 많이 사용되었다. 소형, 중형, 대형 아파트 평면은 각 평형을 대표하는 23평(60m2), 32평(85m2), 49평 혹은 45평(120m2) 이 모델링 되었다. 단위세대의 냉난방 부하를 평가 할 때에는 세대 위치에 따라 영향력이 달라지기 때문에 대체로 세대 위치에 대한 언급이 되었다. 법규 분석과 시뮬레이션을 통한 공동주택 연구 분석을 통해 버추얼 건물 모델을 구성하고 구조화하였다. 버추얼 건물 모델은 주동 형태 및 면적에 해당하는 외피 템플릿과 지역별 건축물 부위의 기준을 만족하는 건물 정보 템플릿으로 구성된다. 본 연구에서 제시된 버추얼 건물 모델을 사용 할 대상은 크게 두 유형으로 나뉜다. 첫째로는 특정 설계 인자의 공동주택 에너지 영향력을 평가하기 위한 목적이고, 둘째로는 실제 거주하는 아파트의 에너지 성능을 평가하기 위한 목적이다. 각각의 목적에 맞게 버추얼 건물 모델을 활용하여 공동주택 에너지 시뮬레이션에 쉽게 접근 가능하게 하며 반복된 공동주택 모델링 단계를 줄일 수 있다.