에너지 절약을 위한 노후 공동주택의 패시브 리모델링 기법 및 효과 분석

Abstract

국내 건축물의 에너지 관련 제도는 에너지 소비량을 줄이기 위해 꾸준히 강화되고 있는 추세이다. 주거용 건축물의 에너지소비량 기준은 단계적으로 강화되고 있고(‘12년까지 ’09년대비 30% 감축, ‘17년까지 60% 감축), 거래시 에너지소비증명서 첨부제도가 신설될 예정에 있다. 기존 공동주택은 누적된 물량이 많고, 노후화, 현행 법규를 만족한 공동주택에 비해 취약한 에너지 성능으로, 국내 건축물의 에너지 소비량에 큰 비중을 차지하고 있다. 기존 공동주택의 에너지 소비량을 줄이기 위해 ‘건축물 에너지효율등급인증제도’의 적용범위는 현재의 신축 공동주택, 업무용 건축물에서 조만간 기존 공동주택으로 확대될 예정에 있다. 국내 기존 건축물의 에너지 관련 제도적 추세 및 기존 공동주택의 에너지 절약에 잠재적 효과에 따라, 기존 공동주택은 에너지 절약을 위한 개선이 요구될 것이다. 기존 공동주택의 개선은 리모델링 또는 재건축으로 가능하지만, 재건축은 다량의 폐기물 발생, 건설 자원의 낭비, 기존 환경 파괴 등으로 환경오염 문제를 가속화시키게 되므로, 기존 건축물을 재활용함으로써 환경에 미치는 영향이 적은 리모델링이 기존 공동주택 개선에 효과적이다. 국내 기존 공동주택의 리모델링은 사회적, 경제적 가치를 증진시키는 것을 주된 목적으로 진행되어 왔지만, 조만간 기존 공동주택의 리모델링은 에너지 절약에 초점을 둔 리모델링으로 활성화 될 것이다. 리모델링 공동주택이 법규 만족 공동주택 이상으로 에너지를 절약하기 위해서는 패시브 리모델링 기법 적용이 필수적이다. 따라서 본 연구는 국내 공동주택에 적합한 패시브 리모델링 기법을 선정해 국내 실제 공동주택에 적용하여 이에 따른 에너지 절약 효과를 분석하는 것으로 진행하였다. (1) 공동주택 리모델링 현황 조사 국내의 리모델링 관련 정책 및 사례, 국외의 에너지 절약 관련 리모델링 정책 및 사례를 조사하였고, 국내에서는 공동주택 리모델링의 에너지 성능 향상 관련 정책 및 사례가 부재함을 파악했다. (2) 공동주택 리모델링에 의한 에너지 절약 효과 사례 분석 본 연구에서는 PHPP 2007 프로그램을 이용하여 냉방 및 난방에너지요구량을 산출하였다. PHPP 2007의 냉・난방에너지요구량 산출 과정을 분석하여 공동주택의 에너지요구량에 영향을 미치는 건물 요소들을 파악하였고, 크게 외피 열손실 영향인자, 환기 열손실 영향인자, 일사 열획득 영향인자, 내부 열획득 영향인자로 구분하였다. 국내에 실제로 리모델링된 사례 공동주택을 선정하여, 리모델링 전과 후에 에너지 영향 인자들의 개선 현황을 파악하였다. PHPP 2007에 리모델링 전과 후의 에너지 영향 인자의 변화 내용을 입력하여 냉・난방에너지요구량을 산출해본 결과, 실제 리모델링으로 냉난방에너지는 55.0% 절약되었고, 단열성능 향상에 따른 외피 열손실량의 감소가 에너지 절약에 가장 효과적이었다. (3) 에너지 절약을 위한 패시브 리모델링 기법 및 효과 분석 리모델링 후 사례 공동주택의 추가적인 에너지 절약을 위해 여러 패시브 리모델링 기법을 선정하여, 리모델링 후 사례 공동주택에 적용하여 에너지 절약 효과를 분석하였다. 국내 노후 공동주택에 적용 가능한 패시브 리모델링 기법으로 외피 단열성능 강화, 외단열 적용, A/V ratio 고려한 평면 계획, 적정 창면적비, 외부 블라인드, 발코니 공간 계획, 자연환기를 선정하였다. 각 기법별로 여러 대안을 설정하여, 사례 공동주택에 적용했을 때의 냉・난방에너지요구량을 산출하였고, 각 대안별로 에너지 절약 효과를 분석하였다. 분석 결과, 외피 단열성능은 20% 향상에 따라 냉난방에너지는 평균 5.3% 절약되었다. 동일한 단열성능 외피에 외단열을 적용한 경우 냉난방에너지는 12.6% 절약되었고, 외단열과 함께 발코니를 열적분리시킨 경우에는 16.5% 절약되었다. 리모델링 후 공동주택과 바닥면적이 동일한 상태에서 A/V ratio가 최소화 되도록 평면 설계를 한 경우에는 냉난방에너지 4.5%가 절약되었다. 창면적비는 남측 창면적 5% 감소에 따라 냉난방에너지 0.6%, 북측 창면적 5% 감소에 따라 냉난방에너지 2.8% 절약되었다. 외부 차양시스템은 금속재 블라인드를 외부에 설치한 경우에 냉난방에너지 13.7% 절약되었다. 외단열 및 열적분리 발코니 적용, A/V ratio 최소화 평면 계획, 외부 블라인드, 발코니 공간 계획을 통합적으로 적용한 경우에는 단열성능 향상 없이 냉난방에너지 37.1% 절약되는 것으로 나타났다. 통합안에 단열성능 20% 향상에 따라 냉난방에너지는 평균 5.6% 더 절약되었다.;These days, in Korea, more than 50% of people live in high-rise apartment buildings. Since 1970s to 1980s Korean apartment buildings have been rapidly increased to solve the housing shortage. At that time, however, Regulations related to Building Energy weren’t established yet, so nowadays the old apartment buildings have consuming large amount of energy. To achieve energy savings, Korean Government are planning to phase to reduce building energy consumption, 30% less energy consumption in 2012, 60% in 2017 compared to 2008 and Zero-energy house in 2025. In this situation, old apartment buildings should be renovated following the policy of government. This study aims to find the way to lower energy consumption in Korean apartment buildings through passive renovation methods. Based on the actual renovation project, energy performance of apartment buildings is analyzed by using PHPP 2007 program to estimate the energy-saving potential. The actual apartment building renovation project which was built in 1978 and renovated in 2007 is selected. The factors affecting energy consumption are analyzed and are input into PHPP program to compare the energy performances before and after renovation. The needs for renovation of old apartment buildings have been increasing because the regulations related to Building energy will be strengthened. To satisfy building energy regulations and Korean stepwise national plans, old apartment buildings should be renovated with passive renovation methods. Passive renovation methods suitable for Korean apartment buildings(U-value, A/V ratio, External insulation, etc.) are selected and analyzed its energy- saving effect.