폐염전을 활용한 친환경 태양광 발전소 설치기준 도출 및 환경변화 예측

나명진 慶北大學校 2016 국내박사

화석연료의 고갈과 지구온난화현상 등 기후변화에 대응하기 위해 대체에너지 기술 개발과 사용은 지구적인 당면 과제이며 세계적으로 급속히 확대되고 있다. 특히, 우리나라와 같이 국토가 좁고 에너지가 부족한 나라에서 에너지산업을 육성하고 친환경적인 에너지를 사용하면 핵심기술의 개발과 에너지산업 경쟁력 제고 및 신성장동력 창출에 기여할 수 있을 것이다. 교토의정서의 발효에 따라 정부의 신재생에너지 개발에 대한 지원이 지속적으로 이어질 전망이며, 국내의 신재생에너지 사용량을 확대하는 정책을 시행함에 따라 국토 전역에 발전소가 급증하고 있다. 그러나, 태양광발전소 설치시 일사량에 따른 경제성만 우선 고려한 무분별한 개발 가능성이 있어 산림훼손, 토사유출, 경관훼손과 같은 자연환경 및 생태계 피해가 우려된다. 입지선정에 따른 환경적인 문제에도 불구하고, 현재까지 신재생에너지의 연구는 주로 시스템 연구와 기술적인 연구 등 기술개발과 보급에 관련된 연구가 대부분이었다. 본 연구에서는 신재새에너지 산업 특히, 태양광발전소 건설시 환경의 훼손을 최소화하기 위해 마련된 입지선정 가이드라인을 바탕으로 폐염전에 건설하기 위한 친환경 태양광발전소의 설치기준 및 사후 환경변화를 추적 조사하고자 하였다. 구체적인 연구범위는 입지에 대한 연구 및 환경적인 문제점 분석, 발전소 건설을 위한 설치 기준, 사후 환경변화 등 크게 3가지로 구분하여 진행하였다. 첫째로, 여러가지 태양광발전단지의 설치사례 중 최근 대규모로 폐염전 지역에 설치한 태양광발전소를 대상으로 자연환경 영향인자를 분석하고 폐염전을 활용한 태양광발전소의 입지 검토시 환경적인 측면을 연구함으로써 토지이요으이 효율적인 활용을 도모하고자 한다. 둘째로, 지반이 약하고, 염분농도가 높은 해안가에 위치한 폐염전 지역에 안전하고 친환경적인 태양광발전소를 조성하여 신재생에너지의 활용도를 극대화시키기 위한 설치기준을 제시하고자 한다. 마지막으로, 준공후 1~3년이 경과한 태양광발전소를 대상으로 각각 사후환경평가관리항목을 수질검사 및 토양중금속검사로 구분하여 환경오염도 변화를 추적 조사하고 향후 영향을 예측하고자 한다. The development and application of renewable energy technology is an immediate global task to combat the effects of green house and drawdown of fossil fuel reserves. Especially, developing energy industry and using eco-friendly energy in South Korea, which has narrow territory and insufficient energy resources, will contribute to development of core technology, improvement of competitive power of energy industry and creation of new growth engine. Now in South Korea, renewable energy power plant increases rapidly, as the government is expanding support policy and this trend is expected to continue as the government keep support renewable energy according to Kyoto Protocol. Photovoltaic power generation is low carbon clean energy which converts the light of the sun to electricity power by using solar cell. Currently, photovoltaic power has high installation cost and cost of generation of electricity and low energy density and generating efficiency compare to other renewable energy resources. Nevertheless, the photovoltaic power generation is in the limelight as commercialization of the high efficiency solar cell is tangible in the near future and it can produce the electricity by using unlimited solar power. However, if we only focus on economic feasibility when construct the photovoltaic power plant, the destruction of the ecosystem like forest destruction, soil runoff and the damage of the landscape can happen. By so far, most researches about photovoltaic were restricted in the technical development such as system and technical study even though there are a lot of environmental problems. As photovoltaic power is the core energy resource to solve an immediate global task which is reduction of greenhouse gas, so we need to induce to sustainable and environmental-friendly development of the photovoltaic power plant This study analyzed installation standard and post environmental impact of photovoltaic by waste saltern based on the site selection criteria guideline of the renewable energy especially photovoltaic. The main three scope of this study is “a research on the location and environmental problem”, “establishment standard” and “environment change after construction“. First, by studying recently installed large scale photovoltaic by waste saltern, it analyzed influential factors of environment change. And by studying environmental aspects of the site selection it pursued efficiency of photovoltaic land use. Second, this study will suggest installation standard of photovoltaic by waste saltern which has flimsy ground and high salt concentration, for enlarging the renewable industry through building safe and eco-friendly power plant in the waste saltern area. Third, this study will expect to post environmental change by carrying out a follow-up survey of environment pollution level (water examination, heavy metal content) of the 1~3 old photovoltaic power plant.

국도건설사업 계획단계에서 토공부의 LCA기반 환경부하 산정모델

박진영 경북대학교 대학원 2017 국내박사

지난 100여 년간 지속되어 온 고도 사업화는 지구의 평균기온을 0.74℃ 상승시키며 전 지구적 기후변화를 유발함으로써 인류의 안전을 위협해 오고 있다. 이에 대한 대응의 일환으로 2015년 전 세계는 파리협약(Paris agreement)을 체결하였고, 우리나라는 이 협약에서 2030년까지 배출전망치(BAU, business as usual) 대비 37%의 온실가스 감축목표를 제시하였다. 건설산업은 시공과정에서 사용하는 수많은 자재의 생산과정과 건설장비에서 소비하는 에너지로 인해 다량의 온실가스를 배출하고 있다. 따라서, 건설산업의 환경부하 저감을 위한 노력 없이는 우리나라의 온실가스 감축목표를 달성하는 것은 불가능하다. 특히, 우리나라의 SOC(social overhead capital) 시설물 중 국가재정 투자비율이 가장 높은 도로의 환경부하 저감을 위한 노력이 필요하다. 도로의 시공과정에서 발생하는 환경부하를 줄이기 위해서는 시설물을 기획하는 단계에서 경제성 검토와 함께 환경적 검토를 수행하여 친환경 공법이나 자재가 적극적으로 설계에 반영 되도록 하여야 한다. 이를 위해서는 도로의 기획단계와 설계단계에서 환경영향을 객관적으로 평가할 수 있는 방법론이 필요하며, 최근 ISO 14000시리즈에서 제시하는 LCA(life cycle assessment)가 가장 합당한 방법론으로 평가되고 있다. LCA를 수행하기 위해서는 시설물에 투입되는 자원량에 대한 정보를 확보하여야하나 건설산업의 경우 설계가 완료되기 전에는 이러한 정보를 확보할 수가 없기 때문에 기획단계와 초기 설계단계에서 LCA를 수행하는 것은 불가능하다. 따라서, 이 연구는 도로 시설중 교량과 터널을 제외한 토공부를 대상으로 기획단계와 설계단계에서 가용할 수 있는 정보만을 활용한 LCA 기반의 환경부하 산정모델을 개발하고 그 유효성을 검증하고자 하였다. 도로 토공부의 환경부하 산정모델은 노선에 대한 개략적인 정보만 파악할 수 있는 기획단계에 활용할 수 있는 모델과 가용정보의 수준이 더 높아진 설계단계에서 활용하기 위한 모델로 구분하여 개발하였다. 기획단계 환경부하 산정모델은 과거의 유사한 사례로부터 해답을 도출하는 CBR(case-based reasoning) 방법론을 적용하였다. CBR 기반의 모델에 사용되는 입력변수는 문헌연구를 통해 도로의 기획단계에서 확보할 수 있는 행정구역, 도로높이, 도로등급, 지형, 설계속도, 공사유형, 토공부연장, 토공부면적, 포장두께, 차로수, 도로폭의 11가지 정보로 선정하고, 각 입력변수에 대한 유사도 평가를 통해 가장 유사한 사례로부터 환경부하량을 추정하였다. CBR 방법론을 통해 추정한 기획단계 환경부하량의 정확도는 평균 88.59%로써 양호한 결과를 나타냈다. 기획단계 보다 수준 높은 정보의 확보가 가능한 설계단계 모델은 각 공종이 부담하는 환경부하량을 분석하여 분담비율이 높은 토공, 배수공, 포장공을 대표공종으로 선정하고 이들 공종에 대한 모델을 각각 개발하여 최종 추정값을 합산한 후 나머지 공종의 환경부하량은 비율로써 반영하여 도로 토공부 전체의 환경부하량을 산출하였다. 설계단계 모델 중 토공은 작업물량과 환경부하량과의 불확실성으로 인해 기획단계에서 사용한 것과 동일한 알고리즘의 CBR 기반 모델로 개발하였다. 배수공과 포장공은 표준단면을 이용하여 작업물량을 산출하고, 이를 통해 자원량을 도출함으로써 환경부하량을 산정하는 모델을 개발하였다. 각 대표공종의 모델을 통합하고 나머지 공종을 비율로써 반영한 환경부하량의 최종 산출값을 10개의 사례를 적용하여 검증한 결과 평균 9..78%의 절대오차율과 4.42%의 표준편차를 나타내 정확도가 매우 우수한 것으로 평가되었다. 따라서, 본 연구에서 개발한 국도건설사업 토공부의 환경부하 산정모델은 기획단계와 설계단계에서 친환경성을 고려한 의사결정에 객관적인 근거자료를 제공하는 데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다. The extensive industrialization that has been implemented for the last century has elevated the mean global temperature by 0.74℃, while also causing global climate change, and it has been threatening the safety of humankind. As a part of its countermeasure, the Paris Agreement was signed by nations across the world in 2015, and our country presented its 37% greenhouse gas reduction goal compared to business as usual (BAU) by 2030. In construction industry, a significant amount of greenhouse gas is being discharged as a result of energies being consumed by construction equipment, as well as during the process of producing numerous materials that are used in construction. Accordingly, it is not possible to achieve our greenhouse gas reduction goal without making efforts to reduce environmental load in construction industry. In particular, efforts are needed to reduce the environmental load of roads that have the highest rate of national budget investment among social overhead capital (SOC) of our country. For reducing environmental load that occur in the road construction process, it is necessary to conduct environmental review as well as economic feasibility review in the facility planning phase to allow eco-friendly construction method or material to be applied in design. This requires a method of objectively assessing environmental impact in the road planning & design phases, and the life cycle assessment (LCA) that has recently been presented in the ISO 14000 series is being regarded as the most rational method. For performing LCA, information on the amount of resources used for facilities is needed, but such information is not available before completing design in the case of construction industry. Accordingly, it is not possible to perform LCA in the planning & early design phases. Accordingly, this study aimed to develop and verify the effectiveness of a LCA-based environmental load assessment model only using information available in the planning & design phases for the earthwork of road construction except for bridge and tunnel. In regards to the environmental load assessment model of road earthwork, it was developed by dividing it into a model that can be used in the planning phase during which only rough information on route can be identified, as well as a model to be used in the design phase with a higher level of available information. For the environmental load assessment model in the planning phase, case-based reasoning (CBR) method for deducing answer from past similar cases was applied. In regards to the input variables used for the CBR-based model, 11 types of information were selected based on literature review that can be obtained in the road planning phase. Namely, they are administrative district, road height, road division, geographical feature, design speed, project type, earthwork length, earthwork area, pavement thickness, number of lanes and road width. In addition, environmental load amount was estimated from the most similar case based on similarity evaluation of input variables. In regards to the accuracy of the environmental load in the planning phase estimated through the CBR method, it was 88.59% in average, thereby showing favorable result. In regards to the design phase model for which a higher level of information than the planning phase can be obtained, environmental load taken on by each construction works was analyzed to select earthwork, drainage work and paving work with high percentage of share as major work, while developing respective models for the construction works to add up final estimation values before reflecting in percentage the environmental load of remaining construction works to calculate the total environmental load of road earthwork. As for the earthwork among the design phase models, it was developed through the CBR-based model with the same algorithm as that used in the planning phase as a result of the uncertainty of work volume and environmental load amount. As for drainage & paving works, work volume was calculated by using standard section through which resource amount was deduced to develop a model for calculating environmental load. The final computation value of environmental load, which combined the models of each major work and reflected remaining construction types, was verified by applying ten cases and it showed mean absolute error rate and standard deviation of respectively 9.78% and 4.42%, thereby showing excellent accuracy level. Thus, the environmental load assessment model for road earthwork as-developed in this study is expected to be effectively utilized in providing objective basis data in decision-making considering eco-friendliness in the planning and design phases.

LCA 및 환경비용 기반 환경부하 특성 분석 : 국도 토공부 및 포장공, IPC거더교를 중심으로

임제규 경북대학교 대학원 2018 국내석사

세계 각국은 빠른 경제성장에 따라 도로 사용에 대한 수요 증가, 편의성 도모 등의 이유로 도로 건설을 위한 대규모 투자가 해마다 증가하는 추세이다. 도로는 현대사회의 운송 체계에서 중추적인 역할을 수행하며, 도로망 체계는 해당 사회의 발전을 가늠 할 수 있는 지표로도 활용되기도 한다. 이에 따라 대형화, 다양화되고 있는 도로건설공사에서는 많은 환경부하가 발생되고 있는 실정이다. 도로건설공사 중 환경부하량을 감소시키기 위해서는 설계초기 단계에서 환경부하량을 추정하고 이를 완화시키기 위한 적극적인 대책이 필요하며 환경부하량을 환경비용으로 예측하여 각 공종별, 자재별로 분류해 적용하여 건설관리자가 시공을 하는데 공종별, 자재별 환경부하량과 환경 부담금을 예측하는 연구가 필요하다고 판단된다. 본 연구에서는 국도건설공사 중 토공, 포장공, IPC거더교 공종을 각 공종별, 자재별로 분류해 환경부하평가 기법을 활용하여 건설사업의 전과정(Life Cycle) 동안 발생되는 환경부하량을 정량적으로 산정하였고 8대 환경영향범주별 특성을 분석하였다. 그 결과 1km당 평균 환경부하량은 IPC거더교 4.53E+03, 포장공 3.91E+02, 토공 1.05E+02 순으로 나타났으며 환경부하특성분포는 (1)토공은 자원고갈95.00%, 지구온난화 3.92% (2)포장공은 생태계독성 37.19%, 자원고갈 28.49% (3)IPC거더교는 지구온난화 47.23%, 자원고갈 29.30% 순으로 나타났다. 환경부하특성을 공종별, 자재별로 정량화하고 비시장재인 환경재에 대하여 다속성효용이론에 근거한 조건부가치측정법으로 측정된 환경영향범주별 환경비용을 적용하고 비교하여 환경부하량과 환경비용의 공종별, 자원별 범주의 특성을 분석하였다. 그 결과 1km당 평균 환경비용은 IPC거더교 1,364,626천원, 포장공 108,394천원, 토공 6,428천원 순으로 환경부하량과 같은 순서로 나타났지만 환경비용 측면에서 8대영향범주별 특성분포에서는 (1)토공은 자원고갈53.06%, 지구온난화 35.00%, (2)포장공은 지구온난화 55.91%, 인간독성 41.54%, 자원고갈 2.35%, (3)IPC거더교는 지구온난화 75.65%, 인간독성 20.99%, 자원고갈 2.94% 순으로 나타났다. 본 연구의 결과와 같이 환경부하량과 환경비용에서 발생하는 영향범주별 특성이 서로 상이함으로 건설관리자로 하여금 공종별 환경부하량에 따라 기획단계 혹은 설계초기단계의 공종 및 자재를 조절하여 친환경 건설 의사결정에 도움을 줄 것으로 기대하며 나아가 단순 환경부하만을 고려하는 것이 아니라 환경비용에 따른 측면도 고려할 수 있을 것으로 판단된다. Every country in the world tends to have more large-scale investment in road constructions each year on the grounds of demand increase and conveniences for its people in step with rapid economic growth. Roads play a central role in transport system of contemporary societies and road network system is also used as an index to measure the development of a certain society. Consequently, much amount of environmental loads take place indeed in road constructions that tend to be larger and more diversified in recent days. To reduce environmental loads during road constructions needs positive measures to estimate amount of environmental loads at the early stage of design and mitigate it. And research may also be needed to forecast amount of environmental loads based on environmental costs and categorize them by each process and material, and to forecast environmental loads and environmental charges by process and material when a constructor starts a construction. This study divided earthwork, paving work, IPC girder bridge construction by each process and material and using environmental load assessment skill, estimated quantitatively total amount of environmental loads occurring throughout the life cycle of the construction projects. And it conducted analysis on characteristics of each of eight environmental impacts. As a result, the study found average amount of environmental load per 1km was in the order of IPC girder bridges 4.53E+03, paving work 3.91E+02, earthwork 1.05E+02, while characteristic distributions of environmental loads were in the order of (1) earthwork with resource exhaustion 95.00%, global warming 3.92% (2) paving work with ecological toxicity 37.19%, resource exhaustion 28.49% (3) IPC girder bridges with global warming 47.23%, resource exhaustion 29.30%. The study quantified environmental load characteristics by process and material, and for environmental goods (non-commodity), applied and compared environmental costs by each environmental impact category by measuring via Contingent Valuation Method based on Multi-Attribute Utility Theory. And then the study analyzed characteristics of environmental loads and environmental costs by each process and material. As a result, average environmental cost per 1km was in the order of IPC girder bridges 1,364,626,000 won, paving work 108,394,000 won, earthwork 6,428,000 won - same order like amount of environmental load. While, the aspect of characteristic distributions of eight environmental impacts were in the order of (1) earthwork with resource exhaustion 53.06%, global warming 35.00%, (2) paving work with global warming 55.91%, human toxicity 41.54%, resource exhaustion 2.35%, (3) IPC girder bridges with global warming 75.65%, human toxicity 20.99%, resource exhaustion 2.94%. As per the findings, characteristics by environmental impact were shown distinct between amount of environmental loads and environmental costs. The study expects to help constructors make environmentally-friendly decisions by control of process and material at the planning or early design stage according to amount of environmental loads by construction type especially taking the aspect of environmental costs into consideration, beyond environmental load simply.

쪽방촌 주택의 열환경 실태 분석 및 개선방안에 관한 연구

유원택 경북대학교 대학원 2020 국내석사

The purpose of this study is to analyze the thermal environment of Korean dosshouses and to propose the improvement plan. The Korean Dosshouses 'Jjok-bang' is a one of living space where the poor live in. Residents of Korean dosshouses are not guaranteed a minimal living environment. In this study, field surveys were conducted on Korean dosshouses to collect data. The survey was conducted by deep-interview format, and thermal environment data was obtained through the installation of IoT thermal environmental measurement equipment. The questionnaire was composed of personal information, living patterns, energy welfare, actual sensation vote (ASV), clothing and residence characteristics. Based on the data, we analyzed the living environment and thermal environment of residence. The thermal comfort of the residents was evaluated based on the collected thermal environment data. EnergyPlus was used to calculate energy requirements for each indoor set temperature(20℃, 25.9℃). Based on the energy requirements, appropriate improvement plan such as replacement of boiler, insulation work or provision of winter clothes are suggested.

IPC 거더교의 유지보수 공법별 환경부하량 DB구축

김도훈 경북대학교 대학원 2019 국내석사

현재 지구온난화로 인해 전 세계적으로 기후변화에 대한 많은 피해가 발생하고 있다. 이에 기후변화로 인한 피해를 줄이기 위해서 지구온난화의 주범인 온실가스 배출량을 감축하기 위하여 전 세계적으로 많은 노력이 진행 중에 있다. 국내에서는 녹색건설을 목표로 환경영향에 대한 많은 연구가 진행 중이다. 하지만 현재 국내에서 진행되고 있는 건설업의 환경부하량 산정 방법은 주로 설계초기단계 및 시공단계에 국한되어 연구가 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 LCA 방법론을 적용하여 기존의 연구에서는 수행되지 않았던 IPC 거더교의 유지관리단계에서의 보수·보강 공법에 따른 8대 환경영향범주별 환경부하량 DB구축에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위해 ‘교량시설물 유지 보수공사 설계 가이드’와 ‘유지 보수 공종별 단가집', ‘교량유지관리 메뉴얼’을 참조하여 본 연구의 범위에 해당하는 보수·보강공법 자료를 조사하였다. 그러나 모든 보수·보강공법의 환경부하량 산정을 위한 DB를 구성하는데 한계가 있으며 구성된 보수·보강공법이 LCI DB와 연계가 불가능하다면 환경부하 평가를 할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 IPC 거더교의 유지관리단계 보수⋅보강공법 중 보편적이고 일반적인 공법을 대상으로 하며 산출된 환경부하량에 대한 신뢰성을 확보하기 위하여 Cut-off Level 80% 이상을 기준으로 대상 공법을 선정하였다. 본 연구에서 선정한 공법은 절삭 후 아스팔트 덧씌우기, 교면재포장, 외부강선보강, 신축이음장치 교체, 탄성받침 교체, 콘크리트 균열보수, 콘크리트 단면보수, 배수시설 집수구교체 8개의 보수⋅보강공법을 선정하였다. 또한 본 연구에서는 IPC거더교의 유지관리단계 보수⋅보강공법의 소요자원 및 환경부하량 산정하여 DB구축을 하였다. 선정된 공법은 EBS 프로그램을 이용하여 소요자원 내역을 분석하였다. 분석한 자료를 기반으로 공법별 단위물량 소요자원 DB를 구성하였으며, 구성한 소요자원 DB는 보수물량을 적용하고 LCI DB와 연계하여 이를 통해 유지관리단계 보수⋅보강 공법에 따라 발생하는 소요자원과 8대 환경영향 범주별 환경부하량을 산정하여 IPC거더교의 유지보수 공법별 환경부하량 DB를 구축할 수 있었다. 본 연구를 포함한 기존의 연구에서 다루지 않은 모든 유지보수 공법에 대한 환경부하량 DB구축을 수행된다면, IPC 거더교의 교량의 정확한 유지관리단계의 환경부하량 분석이 가능할 것으로 예상된다. 그리고 이를 기반으로 IPC 거더교의 형식 외에도 다양한 형식의 교량으로 대상을 확장하여 친환경적이고 지속 가능한 교량의 유지관리단계에 기여할 수 있을 것으로 판단된다. Currently, global warming is causing a lot of damage to climate change worldwide. Much effort is being made around the world to reduce greenhouse gas emissions, the main culprit of global warming, to reduce damage from climate change. In Korea, many studies are underway on environmental impacts with the aim of green construction. However, the method of calculating environmental loads in the construction industry, which is currently being carried out in Korea, is mainly limited to the initial design and construction stages. Therefore, in this study, we applied the LCA methodology to study the construction of the environmental load database by eight environmental impact categories according to the maintenance and reinforcement method in the maintenance stage of the IPC girder bridge which was not performed in the previous studies. For this purpose, the data on the repair and reinforcement methods were investigated by referring to the 'Design Guide for Maintenance of Bridges', 'Unit Prices for Maintenance and Maintenance', 'Maintenance Manual for Bridges' However, there is a limitation in constructing a database for estimating the environmental loads of all repair reinforcement methods, and it is impossible to evaluate the environmental load if the constructed repair reinforcement method can not be linked with the LCI DB. Therefore, in this study, the target method was selected based on 80% or more Cut-off Levels to ensure reliability of the calculated environmental load, which is targeted at the repair and reinforcement method of IPC girder bridges. The technique selected in this study was to select the repair and reinforcement method of eight repair and reinforcement methods for asphalt overlaying, pavement of bridge deck, external steel reinforcement, replacement of expansion joints, replacement of elastic support, repair of concrete cracks, repair of concrete cross-section, and replacement of water drainage facilities after cutting. In addition, in this study, the required resources and environmental loads of repair and reinforcement techniques in the maintenance phase of IPC girder bridges were calculated and the DB was constructed. The selected construction method analyzed the required resources using the EBS program. Based on the analysis data, the unit volume required resource DB was constructed by engineering method. The required resource DB configured by engineering method was applied with repair volume and linked with LCI DB to establish environmental load DB by IPC girder bridge maintenance method by calculating required resources according to maintenance and reinforcement method and environmental load by 8 environmental impact categories. If the environmental load DB construction is carried out for all maintenance techniques not covered in the previous study, including this study, it is expected that an accurate maintenance phase analysis of the bridge of IPC girder bridges will be possible. In addition to the IPC girder bridge types, the target can be expanded to various types of bridges to contribute to the maintenance stage of eco-friendly and sustainable bridges.

실내체육관의 신재생에너지 공급의무비율에 따른 시스템 최적화 연구

박윤하 경북대학교 대학원 2016 국내석사

본 연구는 집광채광을 실내체육관 적용에 따른 신재생에너지 공급의무 분담률을 분석 한 후 기타 신재생에너지원과의 최적조합비율을 도출함을 목적으로 하였다. 설문조사를 통해 국내 실내체육관 3곳의 에너지 사용량과 운용스케줄을 분석하였다. 첫째, 설문조사 결과를 통해 Energy Plus 시뮬레이션을 실시하여 집광채광시스템 적용에 따른 조명에너지 절감 효과의 신재생에너지 분담율을 분석하였다. 그 결과, 프리즘 집광채광시스템을 경기장 상부 지붕에 92개를 설치할 경우, 공식경기의 최소 조도(Min : 600㏓)와 일반경기 및 레크리에이션에 필요한 적정조도 모두를 충족시킬 수 있어 주간시간(09:00∼17:00)동안의 조명에너지를 절감할 수 있는 것으로 판단된다. 이에 따른 조명에너지 절감효과는 공식경기의 경우, 44.4%, 일반경기는 57.6%, 레크리에이션은 66.7%의 절감효과가 발생한다. 그리고 집광채광시스템의 신재생에너지 공급의무 분담률은 공식경기 2.04%, 일반경기 2.75% 레크리에이션 2.62%로 평균 2.5%의 공급의무비율을 분담할 수 있다. 둘째, 국내 실내체육관 중 원형타입의 실내체육관을 대상으로 프리즘형태의 집광채광을 설치하였을 경우, 신재생에너지 공급의무분담율 15% 중 집광채광의 비율을 2.5%를 기본으로 하였다. 이에 집광채광을 우선으로 하여 부족한 공급의무비율을 태양광과 태양열 및 지열로 구성하였고, KRESS프로그램으로 상위 5%에 해당하는 시스템에 대한 경제성과 기술성 및 환경성, 복합성을 평가하여 시스템의 최적비율을 도출하였다. 그 결과, 경제성에서 태양광 (83.3%), 기술성에서 태양열(8.3%)과 지열(75%), 환경성에서 태양광(83.3%), 복합성은 경제성과 동일한 태양광(83.3%)의 비율이 최적 조합비율로 나타났다. This study set out to analyze the obligatory supply burden rates of new renewable energy according to the application of a daylighting system to indoor gymnasiums and identify the optimal combination ratio of daylighting and new renewable energy. For those purposes, the study conducted a survey and analyzed the energy consumptions and operation schedules of three indoor gymnasiums in the nation. First, the Energy Plus simulations were carried out based on the survey results to analyze the burden rates of new renewable energy to save lighting energy according to the application of a daylighting system. The results show that the installation of 92 prism daylighting systems on the rooftop of a gymnasium met the minimum illumination requirement(Min : 600㏓) for official games and the optimal illumination requirement for general games and recreations, thus saving lighting energy during the daytime(09:00∼17:00). The resulting saving effects of lighting energy was 44.4%, 57.6%, and 66.7% for official games, general games, and recreations, respectively. The obligatory supply burden rate of new renewable energy in a daylighting system was 2.04%, 2.75%, and 2.62% for official games, general games, and recreations, respectively, with mean 2.5%. Secondly, the basic percentage of daylighting was set at 2.5% in the obligatory supply burden rate of new renewable energy at 15% in cases of prism daylighting system installation in round-type indoor gymnasiums in the nation. The priority was daylighting with the shortage of obligatory supply rates compensated by sunlight, solar heat, and geothermal heat. The study assessed the systems in the top 5% of KRESS program in terms of economy, technology, environment, and complexity and identified the optimal ratio for those systems. The results show that the optimal combination ratio was sunlight(83.3%) in economy, solar heat(8.3%) and geothermal heat(75%) in technology, sunlight(83.3%) in environment, and sunlight(83.3%) in complexity.

공공업무시설에 연료전지시스템 복합적용에 따른 경제성 평가

장혜민 경북대학교 대학원 2016 국내석사

This study assessed the economics, environmental feasibility, technology, and complexity of fuel cells, photovoltaic cells, and heat pumps, which are sources of new and renewable energy, by applying them to public business facilities in a complex manner and analyzed economics by reflecting the nominal discount rates and inflation rates to the optimum ratio based on complexity and examining the payback period. The research was summarized as follows: 1. Examination of Bills and Theories about New and Renewable Energy The Act on the Promotion of Development, Use and Diffusion of New and Renewable Energy currently in enforcement in the nation defines new and renewable energy and included fuel cells as a new and renewable energy system in it in 2014. There has been an ongoing stream of research on the optimization of new and renewable energy systems, but there have been no studies on the optimization of such systems including fuel cells. The present study thus set out to investigate the complex applications of fuel cells. 2. Numerical Calculations for the Subject Building and the Optimum Ratio of New and Renewable Energy Systems The subject building was a public business facility, and its energy use characteristics were analyzed with the Energy Plus. Since the hot water energy consumption was the lowest in the subject building, photovoltaic, heat pump, and fuel cell systems were selected with the exclusion of solar heat systems to generate hot water energy. Those new and renewable systems were set as three alternatives, which were "ALT-1" of fuel cells + photovoltaic cells, "ALT-2" of fuel cells + heat pumps, and "ALT-3" of fuel cells + photovoltaic cells + heat pumps. The percentage of top 5% was obtained in economics, technology, environmental feasibility, and complexity based on the KRESS results. 3. Analysis of Payback Periods of New and Renewable Energy Systems The initial investments, maintenance costs, and energy costs were calculated to figure out the life cycle costs and payback periods of public buildings according to the complex application of fuel cells. The future values were also calculated to apply the value changes of cash over time, and the energy costs were calculated based on 100 won, the average price in Renewable Energy Certificate(REC). The analysis results of payback periods show a range of 17~55 years. When the percentage of heat pumps increased, the payback period grew shorter. When the inflation rate(IR) was lower and the nominal discount rate(NDR) was higher, the initial investment increased and thus the payback period grew longer. 본 연구는 공공업무시설을 대상으로 신재생에너지원인 연료전지, 태양광 및 지열을 복합 적용하여, 경제성과 환경성, 기술성 및 복합성을 평가하고, 복합성으로 도출된 최적비율에 대하여 명목할인율과 물가상승률의 변동을 반영하여 투자회수기간을 도출하여 경제성을 분석하였다. 연구를 요약하면 다음과 같다. 1. 신재생에너지 관련법안 및 이론고찰 현재 국내에서 시행하고 있는 ‘신에너지 및 재생에너지 개발 이용 보급 촉진법은 신재생에너지를 정의하고 있으며 2014년에는 신재생에너지 시스템으로 연료전지가 포함되었다. 이에 기존의 신재생에너지 시스템 최적화를 위한 연구는 지속적으로 이루어져 있으나, 새로 포함된 연료전지를 포함한 최적화 연구는 전무하므로 연료전지가 복합 적용된 최적연구를 진행하였다. 2. 대상 건축물의 수치계산 및 신재생에너지 시스템의 최적비율 대상건축물은 공공업무시설로서 Energy Plus를 이용하여 대상건축물의 에너지 사용특성을 분석하였다. 대상건축물의 급탕에너지 사용량이 가장 적으므로 급탕에너지를 생산하는 태양열 시스템을 제외한 태양광과 지열 및 연료전지시스템을 선정하였다. 선정한 신재생에너지시스템을 「ALT-1」 연료전지+태양광, 「ALT-2」 연료전지+지열, 「ALT-3」 연료전지+태양광+지열와 같이 세가지 대안으로 설정한 후, KRESS를 이용하여 경제성, 기술성, 환경성, 복합성에 상위 5%의 비율을 도출하였다. 3. 신재생에너지 시스템 투자회수기간 분석 연료전지의 복합적용에 따른 공공건축물의 생애주기비용과 투자회수기간을 도출하기 위해 초기투자비와 유지관리보수비용 및 에너지비용을 산정하였다. 현금의 시간에 따른 가치변화를 적용하기 위해 미래가치를 계산하였고, 에너지비용은 REC(신재생에너지 공인인증서)의 평균거래가격인 100won을 기준으로 산정하였다. 투자회수기간을 분석한 결과 17년에서 55년까지 산정되었으며 지열의 비중이 높을수록 투자회수기간은 줄어들고, 물가상승률(IR)이 낮아질수록 명목할인률(NDR) 증가할수록 초기투자비가 높아져 투자회수기간도 증가한 것으로 나타났다.

IPC 거더 교량 설계단계 대표물량을 이용한 환경부하 추정 모델

최경찬 경북대학교 대학원 2018 국내석사

국제적으로 기후변화의 원인인 온실가스와 이산화탄소 탄소배출량 배출량을 제한함으로써 전 지구적 공동대응을 확대해가고 있는 지금 우리나라도 온실가스.에너지 목표 관리제를 추진하여 2030년까지 BAU(Business As Usual) 대비 37%(23만톤 CO2-eq)감축을 목표로 하고 있다. 그러나 국내 현행 환경부하 산정방법은 실시설계 완료 이후에 적용할 수 있기 때문에 설계변경의 자유도가 높은 건설사업 초기에 활용이 어렵다. 이에 따라 실시설계 완료 이전에 사업수행 단계별로 활용할 수 있는 다양한 방법론의 추정모델이 개발되었지만 실시설계 초기단계의 증가한 가용정보를 활용하여 상세물량을 추정함으로써 보다 정밀하게 환경부하량을 평가할 수 있는 모델연구가 부족했다. 이에 본 연구에서는 전과정평가(Life Cycle Assessment, LCA) 방법론을 활용하여 우리나라 국도건설의 34개 프로젝트에서 IPC 거더 교량 60개를 구축하였으며 설계내역분석을 실시하였다. 산업자원부와 환경부에 의해 구축된 LCI DB(Life Cycle Inventory Data-Base)를 활용하여 공종별 환경부하량을 산출하고 환경부하량이 높은 공종들을 대표공종이라 명명하였다. 그리고 구축된 사례 DB를 조회 후 경간장 길이, 차로수, 차로폭 등 교량구성 형식이 같은 IPC 거더 교량을 선정 후 입력변수 분석과 표준단면 선정 및 표준물량 DB를 구축하였다. 그리고 마지막으로 표준물량과 연동 가능한 LCI DB를 구축하고 환경부하량 추정모델 개발 후 모델검증을 실시하였다. 60개의 DB중 20개의 사례를 상부, 하부 공종으로 나누어 분석하여 실시설계 초기단계에서 활용 가능한 가용정보로 상세물량을 산정하여 환경부하량을 추정할 수 있는 모델을 제시하였다. 모델은 상부공 모델과 하부공 모델로 나누고 하부공 모델은 교대, 교각, 기초로 분류하여 분석하였다. 분석결과 모델의 오차율은 –1.62%∼-10.05%, 오차평균 6.38%, 표준편차 3.79%로 분석되었다. 향후 표준물량 기반 모델의 다양한 사례를 분석하고 표준물량을 제시한다면 IPC 거더 교량 전체의 환경부하량을 평가함으로써 친환경 도로건설에 기여할 수 있을 것으로 판단된다. Korea has expanded the global co-response by limiting the amount of greenhouse gas and carbon dioxide emissions caused by climate change. However, it is difficult to apply the current environmental load calculation method in Korea at the beginning stage of the construction project where the design change is highly flexible since it can be applied after completion of the execution design. Accordingly, an estimated model of the different methodologies was developed for each stage of project execution prior to the completion of the project design, but the details are estimated using the increased available information from the initial stage of the execution design. In this study, I deployed 60 IPC girder bridges on 34 projects in Korea's National Roads construction using the Life Cycle Assessment (LCA) methodology and conducted a design analysis. Using LCI DB (Life Cycle Inventory Data-Base), a product of Ministry of Commerce, Industry and Energy, the amount of work environment department loads was calculated and named the industrial species with high volume. After viewing the case DB that was deployed, the IPC girder bridges with the same bridge configuration types, such as the length of the field, the number of vehicles, and the width of the road, were analyzed for input variables, selected for the standard section, and deployed the standard quantity database. Lastly, LCI DB was established that can be interlocked with the standard volume, and model validation was carried out after the development of the environmental ministry estimation model. Twenty of the 60 DBs was analyzed by dividing the cases into upper and lower class types to calculate the detailed volume of available information at the initial stage of the project design to estimate the environmental department load. The model was divided into upper and lower construction models, while the lower structure model was divided into shifts, bridges, and foundations. The analysis results show that the error rate of the upper and lower construction models is – 1.62 % to - 11.05 %. If the various examples of standard volume-based models are analyzed and the standard quantities are presented, it is expected that the results will contribute to the construction of eco-friendly roads by evaluating the load level of the IPC girder bridge as a whole.

都市連繫型 新再生에너지 시스템의 電力發電量 豫測 및 經濟性 評價

김강민 경북대학교 대학원 2020 국내박사

본 연구는 화석연료 수요에 따른 전 세계적인 환경오염 문제로 인한 온실가스 배출규제 강화와 자원고갈 위험성에 따라 신재생에너지의 중요성이 더욱 커지고 있다. 신재생에너지 발전설비 용량의 세계적인 변화추이는 연평균 약 6%씩 증가하고 있으며 풍력발전과 태양광발전의 설비용량의 경우 연평균 30% 이상 증가하고 있다. 또한 신재생에너지 도입이 점차 확대되고 있고 더 나아가 전력에너지 이용률을 극대화하기 위한 필요성이 제기되고 있다. 하지만 풍력발전 및 태양광발전은 기계적인 연구와 시스템적인 연구는 꾸준하게 진행되고 있으나 불안정한 전력공급과 한국전력 및 신재생에너지 발전사업자와의 소통 부재로 수요나 공급적인 측면에서의 실증분석 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 대상도시의 풍력발전 실증분서을 위해 2005년부터 가동을 시작한 풍력발전단지의 10년 데이터를 일일, 월별, 연간으로 나뉘어 풍속데이터와 비교 조사하여 기존 연구에서의 시뮬레이션 값과의 차이를 비교하여 입증하고 풍력발전기의 24기 기당별 전력발전량을 고도위치 및 지리적인 요인과 비교하여 풍력발전 시스템의 전력발전량 향상방안 및 최적위치를 선정하고자 한다. 또한 급격하게 늘어가는 태양광 발전 시스템의 효율적인 활용을 위해 본 연구에서는 지리정보시스템(ArcGIS)를 통해 태양광발전시스템의 최적 입지조건을 분석하고 발전량을 산정하여 풍력발전단지 내에서 최적입지조건 및 위치를 분석하여 계통연계에 필요한 발전량을 산정하고자한다. 최종적으로 대상도시의 에너지 자립을 위해 신재생에너지 중 풍력발전시스템과 태양광발전시스템의 전력 계통연계를 통한 전력발전량을 예측하고 환경적인 측면에서의 경제성을 분석하고자 한다.

집단에너지사업지구의 군집유형별 에너지 공급량 예측에 관한 연구

이지애 경북대학교 대학원 2017 국내박사

The integrated energy business project in Korea has been considered as an active government measurement against the energy efficiency and international environmental regulations. In particular, Korea has centralized energy supply system focusing on large scaled thermal power generation or nuclear power generation type. As a part of energy decentralization policy to resolve the problems, the integrated energy project is highly important. However, the investment cost in the beginning of the project is high and the expansion of distribution has been delayed due to the structural problems in the related industry. The main reason is that the integrated energy system itself is evaluated that it is nature-friendly and has high energy efficiency however it is difficult to increase the economic feasibility in most of the districts where the integrated energy business project is introduced. This research paper introduces the necessity of appropriate demand and scale of the integrated energy project based on the materials about the districts where the integrated energy is currently introduced when establishing energy supply plan to a certain district targeting for land development projects or urban development projects. The variables of land usage plan and energy were extracted and the correlation was analyzed targeting for the 89 districts designated as integrated energy project district. And, the project districts were classified through the factor analysis and cluster analysis in this research. This procedure is required in order to analyze the development method, development scale, development density and energy demand of project district in the introduction of integrated energy at project district in the future. It suggests more systematic approach for the introduction plan of the estimation method of current energy supply and the introduction standard of the integrated energy. 국내에서 집단에너지 사업은 에너지의 효율성과 국제적 환경규범에 대한 정부의 적극적인 대응책으로 고려되고 있다. 특히 우리나라는 대규모 화력발전이나 원자력발전방식 위주의 중앙집중형 에너지 공급체계를 가지고 있다. 이를 해결하기 위한 에너지 분산정책의 하나로써 집단에너지사업의 중요성이 더욱 크다. 그러나 사업시행 초기의 투자비용이 크고, 관련 산업의 구조적 문제로 인해 보급 확대가 지연되고 있다. 집단에너지 자체는 자연환경에 긍정적이고, 에너지의 효율성이 크다고 평가받는 반면, 도입된 대부분의 사업지역에서 사업적 경제성을 높이기는 어렵다는 의견이 그 주된 이유다. 본 논문은 택지개발이나 도시개발사업을 대상으로 특정 지역의 에너지 공급계획을 수립할 때 현재 도입되어 있는 지역에 대한 자료를 토대로 집단에너지사업의 적정 수요 및 규모에 대한 분석이 필요하다는 측면에서 출발하였다. 연구의 진행은 집단에너지 사업지구로 지정된 89개 지역을 대상으로 토지이용계획 및 에너지 수준에 대한 변수를 추출하여 상관분석하고 이를 이용하여 요인분석 및 군집분석을 통해 집단에너지 사업지구를 유형화하였다. 이러한 작업은 향후 집단에너지 도입에 있어서 개발방식 및 개발규모와 개발밀도, 사업지구의 에너지 수요 분석을 위해 필요한 단계로, 군집 유형별 사업지구의 특성분석을 통해 현재의 에너지 공급량 예측방법과 집단에너지의 도입기준에 대해 좀더 체계적 접근을 제시하고 있다.