오피스 건물의 최적 에너지 절약을 위한 설비 운영시스템 개선 방안에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

대부분의 인간 활동이 이루어지는 공간을 제공해주는 건축물은 쾌적한 거주환경을 제공해주기 위해 여러 가지 설비(냉난방, 전기, 조명 등)를 필요로 하며 이 과정에서 상당한 에너지가 소비되고 있다. 인공적인 환경물로써 건축물은 지구 전체 원자재의 40%를 소비하는 동시에 CO₂를 35% 이상 배출함으로써 전 세계 에너지의 50% 이상을 사용하고 있다. 국내에서는 최근 이와 같은 움직임의 건축적 대응 전략으로서 2001년 `건축에너지 효율등급 인증제도'가 시행되었으며 이후에 해외 친환경건축 인증제도 처럼 통합된 인증제도가 도입되는 시점이다. 이와 같은 시점에서 건축물의 효율적 관리를 통한 에너지 절감은 장/단기적인 국가 정책에 부합하며 건축물의 비용을 줄일 수 있어 경제적으로 궁극적인 효과가 기대된다.
이에 본 연구에서는 건축물 유형 가운데 오피스 빌딩의 유지관리 비용의 객관적 지표가 되는 에너지 관리체계 및 평가방법을 제시하고, 건축물 에너지 효율등급 인증제도와 관련하여 오피스 빌딩의 리모델링 및 운영 시 에너지 절감 방안에 관한 기초적 연구로 건축물 에너지 사용량의 절감 방안을 도출하여 건축물 에너지 효율등급의 상향조정을 위한 방안을 제시한다.
국․내외 건물에너지 절약기준 및 이론적 고찰을 통하여 건축물 에너지 관련 정책 및 국외 오피스 빌딩의 에너지 관리현황을 조사하며, 선진사례를 통하여 벤치마킹분야 및 국내적용 방안에 관하여 조사하였다. 그리고 일정 규모 및 동일 용도를 가진 오피스 빌딩 3곳을 선정하여, 건축물의 현장조사를 통하여 설비 시스템, 자동제어 관제점, 및 에너지 사용량을 통하여 건축물의 에너지 효율등급을 산정하였다. 또한, 현장 조사를 통하여 오피스 빌딩의 운영 및 설계 단계에서의 문제점을 도출하였으며, 문제점은 시뮬레이션을 통하여, 건축물 리모델링 시 외피 교체 및 설비시스템 운영에 따른 건축물의 사용에너지 절감량을 통하여 오피스 건물의 에너지 효율등급 상향 조정 방안을 제시하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The buildings that provide a comfortable living environment where majority of human activities are taken place need various facilities such as HVAC, electricity and lighting which consume considerable energy.
As the artificial environment, buildings use 40% of global raw materials and more than 50% of global energy while exhaust over 35% of CO₂over the world.
In 2001, "Building Energy Efficiency Rating System" was implemented in our country to reduce the consumption of energy usage in buildings. Now, we are at the time of introducing integrate certification system just as overseas "Green Building Certification System"
Reduction of energy in buildings by efficient management of energy is consistent with long/short-term national policies and the following economic effects are expected.
In this study, I suggested the energy management system and its assessment method which are objective indicators of cost of building maintenance. Related with "Building Energy Efficiency Rating System", I did a basic research on energy-saving measure is applicable to the office building while its remodeling and operating. I also gave a building energy-saving measure to upgrade the building energy efficiency rating.
In the early stage, I did some research on policies of building energy and situation of energy management of overseas office building through building energy-saving standard and its basic theory from home and abroad. After then, I did research on realm of benchmarking and domestic application method.
And a certain size and same utilization of three places in an office building were selected to search the equipment system, automatic control and usage of energy by site survey for the purpose of estimating the building energy efficiency rating.
In addition, I found out the problem of the operation and design stage of the office building and gave a measure of upgrading the building energy efficiency rating according to the amount of energy savings with building envelop replacement and operation of equipment system.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1.1 연구의 배경 및 목적 1
• 1.2 연구의 방법 및 범위 2
• Ⅱ. 국내외 건물에너지 절약기준 및 문헌 고찰 5
• 2.1 국외 건물에너지기준 및 제도 5
• 2.1.1 미주 5
• 2.1.2 일본 8
• 2.1.3 유럽 9
• 2.1.4 국외 오피스 빌딩의 에너지관리 현황 11
• 2.1.5 국외 사례를 통한 벤치마킹 분야 및 내용 14
• 2.2 국내 건물에너지기준 및 제도 17
• 2.2.1 국내현황 17
• 2.2.2 건축물 에너지 효율등급 인증제도 19
• 2.2.3 인증제도의 적용현황 22
• 2.3 문헌고찰 27
• Ⅲ. 현장 조사를 통한 에너지 절감 요소 및 제어기준 32
• 3.1 오피스 건물의 현장조사 32
• 3.1.1 건축물 개요 32
• 3.1.2 설비시스템의 비교 36
• 3.1.3 설비시스템 운영 스케쥴 37
• 3.1.4 자동제어 관제점 41
• 3.2 건축물 에너지 효율등급 산정 45
• 3.2.1 건축물 에너지 효율등급의 개요 45
• 3.2.2 오피스 건물의 에너지 사용량 분석 46
• 3.2.3 오피스 건물의 에너지 효율등급 산정 48
• 3.3 현장 조사를 통한 현황파악 49
• 3.3.1 건축물 운영 49
• 3.3.2 건축물 설계 57
• 3.3.2 개선요소 58
• Ⅳ. Simulation 분석을 통한 에너지 절감 요소 분석 61
• 4.1 시뮬레이션 개요 61
• 4.1.1 프로그램 설정조건 61
• 4.2 리모델링을 통한 에너지 절감량 65
• 4.2.1 건축물 외피 설정조건 65
• 4.2.2 에너지 절감량 분석 82
• 4.3 설비시스템 운영을 통한 에너지 절감량 86
• 4.3.1 시뮬레이션 입력조건 90
• 4.3.2 에너지 절감량 분석 91
• 4.4 설비시스템 교체를 통한 에너지 절감량 93
• 4.4.1 시뮬레이션 입력조건 93
• 4.4.2 에너지 절감량 분석 95
• Ⅴ. 결론 97
• 참고문헌 99
• 영문요약 100