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PSO 알고리즘을 활용한 공동주택 단지 및 단위세대의 에너지효율화 프로세스

Energy efficient processes for multifamily building complex and housing units based on PSO algorithm

초록/요약

본 연구에서는 국제적으로 이슈화 되고 있는 건물에너지절감 문제에 대응하기 위해 국내 전체 건축물중 60%를 차지하고 있는 주거용 건물 중 공동주택을 대상으로 에너지효율화 방안을 도출하였다. 국내 공동주택은 단지단위로 계획되는 특징이 있음에도 실상 초기 설계단계에서 에너지성능은 중요하게 고려되어 배치되지 않고 있으며, 공동주택의 세대 간 에너지성능 차이에 대한 고려도 이루어지지 않고 있는 실정이다. 또한 국내 건축물 에너지효율화를 위해 시행중인 제도인 “건축물 에너지효율등급 인증제도”에서는 단지단위로 등급을 제시하고 있어 동일 단지 내 세대 간 에너지성능차이가 반영되지 않고 있다. 이에 본 연구에서는 개별 단위세대의 에너지성능을 고려한 공동주택 단지의 에너지효율화 방안을 도출하였다. 연구 결과 요약은 아래와 같다. (1) 국내 탑상형 공동주택 중 Y형 공동주택의 세대 간 에너지성능차이를 도출하였다. 동일 주동 내에서 최대 19.6 kWh/m2·yr의 에너지성능 차이가 나타났으며, 공동주택의 에너지효율등급에서 세대 간 에너지성능차이를 반영할 수 있도록 “건축물 에너지효율등급 인증제도”의 개선방향을 제안하였다. (2) 국내 공동주택 유형을 조사하고, I형, Y형, L형 공동주택의 배치 향에 따른 단위세대 간 에너지성능 차이를 분석하였다. 최대 동일 주동 내에서 27 kWh/m2·yr의 에너지요구량 차이가 발생하는 것으로 도출되었으며, 이에 초기설계단계에서 설계자가 에너지성능을 고려하여 주동배치를 할 수 있도록 지원하였다. (3) 실제 대상단지 선정을 통해 단지 단위에서 단위세대의 에너지성능 차이를 도출하고, 최적화 알고리즘을 적용하여 초기설계단계에서 공동주택 단지의 에너지효율화를 위한 프로세스를 도출 및 적용하였다. (4) 대상단지 내 에너지성능 취약세대를 도출하고 경제적인 개선방안 도출을 위해 외피인자에 대한 민감도 분석을 수행하여 민감한 인자를 순차적으로 개선하는 방안을 도출하였다. 본 연구는 국내 공동주택 단지의 에너지효율화를 위한 연구로서, 초기설계단계에서부터 단위세대의 에너지성능을 고려하여 공동주택 단지의 에너지효율화 방안을 도출하였다. 향후 본 연구결과를 토대로 공동주택의 에너지효율등급 평가제도의 개선방향을 정립하고, 단지의 에너지효율화 방안적용을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

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목차

제1장 서 론 1
1.1 연구의 배경 및 필요성 1
1.2 연구의 목적 및 방법 3

제2장 예비적 고찰 5
2.1 국내·외 공동주택 에너지성능평가 방법 5
2.2 국내·외 공동주택의 에너지효율화 연구 사례 7
2.2.1 최적화문제 정의 7
2.2.2 최적화 알고리즘 선정 9
2.3 소결 10

제3장 세대위치 및 주동배치에 따른 에너지성능 분석 11
3.1 에너지성능 분석 개요 11
3.2 세대위치에 따른 에너지성능 분석 13
3.2.1 Y형 주동의 시뮬레이션 설정 13
3.2.2 Y형 주동의 시뮬레이션 결과 14
3.3 주동의 주 향에 따른 에너지성능 분석 17
3.3.1 시뮬레이션 설정 17
3.3.2 시뮬레이션 결과 20
3.4 주동의 위치에 따른 에너지성능 분석 29
3.4.1 대상 단지 및 모델링 가정조건 29
3.4.2 시뮬레이션 결과 31
3.5 소결 33

제4장 전체 단지 및 단위세대의 에너지효율화 방안 구축 34
4.1 최적화 기법을 활용한 주동배치 방안 34
4.1.1 최적화문제 정의 35
4.1.2 최적화 알고리즘 선정 37
4.1.3 ANN 모델 구축 43
4.1.4 최적 단지 배치안 도출 50
4.2 민감도분석을 활용한 취약세대 개선 54
4.2.1 민감도분석 수행 54
4.2.2 민감도분석 결과 57

제5장 결 론 58

참 고 문 헌 61
ABSTRACT 66

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