패시브하우스를 적용한 국내 정주여건 분석에 관한 연구

이승일 ( Lee Seungil ),안진근 ( Ahn Jinkeun ),정석환 ( Jung Seokhwan ) 한국공간디자인학회 2021 한국공간디자인학회논문집 Vol.16 No.5

(연구배경 및 목적) 인간이 살기 좋은 정주여건을 만들기 위해서는 건물의 에너지 성능 향상을 통한 제로 에너지화가 필요하다. 이에 본 연구에서는 에너지 자립도가 높은 단독주택을 기준으로 패시브하우스의 활용 방안에 대한 필요성과 효과적인 활용 방향을 모색하고자 한다. (연구방법) 연구방법으로는 첫째, 패시브하우스와 에너지 효율 관련 문헌자료 및 선행연구를 고찰하고, 둘째, 가장 최근에 phiko에서 인증된 2019년, 2020년 단독주택 다섯 곳을 선정하여 효율성, 심미성, 편의성, 안정성, 개방성을 토대로 전문가들의 분석을 반영한 평가지표를 작성하여 국내 패시브하우스의 정주여건을 분석한다. 셋째로, 앞서 분석된 결과에 근거하여 에너지 효율을 극대화할 수 있는 패시브하우스의 방향을 제시하고 이에 대한 효과적 운영 방안을 마련한다. (결과) 국내 사례분석의 경우 패시브하우스의 특성상 년간난방에너지요구량 1.5L로 효율 면에서 탁월한 결과를 보이고 있으며, 심미성에서도 지역의 차이가 다소 있을 수는 있으나 뒤떨어지지 않음을 보여주고 있다. 대상 주택의 지형이나 일조량, 강수량, 풍향 등의 지역 특성이나 환경적 요인에 따라 효율성 측면에서 발생하는 영향을 감안하고, 평가지표 기준을 통해 국내 패시브하우스들의 분석 결과를 종합해보면, 첫째로, 에너지 효율 측면에서는 외부에서 들어오는 태양의 일사량을 유입/차단하는 차양효과를 통해 건물 내부의 냉· 난방 환경을 조절하며 에너지 효율을 증가시켰으나, 지열, 풍력, 바이오 등 신재생 에너지의 활용은 부족한 편이다. 둘째로 패시브하우스를 설비 측면에서 분석해 본 결과 주택 건축에 가장 많이 적용된 기술은 고성능 창호와 자연 환기 그리고 폴딩도어에 적용되는 슈퍼단열 시스템이 사용되고 있다. 마지막으로 설계 및 디자인의 측면에서는 건물 내부의 공간 배치와 주변 경관을 고려한 설계가 잘 이루어지고 있으나 건물 외부의 심미적 추구 때문에 A/V 값이 올라가면서 열효율을 위해 단열재의 사용량이 증가하는 사례도 나타나고 있다. (결론) 여름 고온과 겨울의 저온을 모두 겪어야 하는 특성상 국내 단독주택 패시브하우스는 대부분 냉·난방의 효율을 높이기 위한 고성능 창호나 환기시스템, 슈퍼단열 시스템이 주로 적용되고 있으며, 태양에너지 외 신재생에너지(지력, 풍력, 바이오, 폐기물 등) 활용에 있어서는 다소 취약한 모습을 보이고 있어 이에 대한 지속적인 연구와 개발을 필요로 하고 있다, 따라서 국내 단독주택 패시브하우스 활성화를 위하여 패시브하우스의 필요성 및 적용사례를 제시하여 지속적인 정책연구가 뒷받침 되어야 한다. (Research background and purpose) In order to create a settlement where human beings can live well, zero-energy through the improvement of building’s energy performance is necessary. Accordingly, this study aims at finding a necessity and an effective utilization direction about the utilization plan of a passive house based on a detached house with high energy independence. (Method) First, I consider literature materials and precedent research related to passive house and energy efficiency. Second, by selecting five places of detached houses in 2019 and 2020 that are most recently certified by phiko, I analyze the settlement conditions of domestic passive house by filling in the evaluation index that reflects the analysis of experts based on effectiveness, aesthetics, convenience, safety, and openness. Third, I suggest the direction of passive house that maximizes the energy efficiency based on the results and prepare the effective operation plan for this. (Results) I considered the effects according to regional characteristics or environmental factors, such as terrain, amount of sunshine, precipitation, and the direction of wind of target houses and collected the analysis results of domestic passive houses through the standard of evaluation index. First, although the energy effectiveness increased by adjusting the cooling and heating environment of the building interior through the awning effect that flows in and obstructs the solar radiation quantity in terms of energy effectiveness, the utilization of renewable energy, such as geothermal heat, wind power, and bio tended to lack. Second, as the result of analyzing passive house in terms of facilities, the most applied technology in house construction was high performance window, natural ventilation, and super insulation system applied to folding doors. Finally, even though the plan and design in terms of space layout of the building interior and surrounding landscape are good, the cases in which the amount used for insulating to ensure thermal efficiency increasing appeared as the price of A/V increased due to the aesthetic pursuit of external building. (Conclusion) Due to high temperature in summers and low temperature in winters, the high-performance window or ventilation system and super insulation system are mostly applied to heighten the efficiency of cooling and heating in the domestic detached houses of passive house. However, the utilization of renewable energy (geothermal energy, wind power, waste, etc.) besides solar energy shows a somehow weak appearance. This aspect thus needs consistent research and development.

패시브 기법을 적용한 국내·외 공동주택 계획 특성에 관한 연구

김민지(Kim, Min Ji),김창현(Kim, Chang Hyun) 한국전시산업융합연구원 2015 한국과학예술융합학회 Vol.19 No.-

본 논문에서는 주거분야의 에너지 절감 및 탄소배출 제로를 목표로 패시브기법을 적용한 공동주택형 패시브하우스를 대상으로 계획요소별 성능기준과 공동주택 단지에 적용된 패시브 및 친환경 계획방법 등을 분석함으로써 국내에 적용가능한 시사점을 도출하고자 하였다. 국내·외 패시브하우스 사례를 분석한 결과 다음과 같은 시사점이 발견되었다. 먼저, 독일 패시브하우스에 등록된 신축아파트와 다세대주택형의 계획요소별 성능기준을 분석한 결과 첫째, 국가별 분포도는 독일이 가장 높았으며, 건물구조는 조적조의 비중이 높게 나타났다. 둘째, 에너지성능, 단열성능, 기밀성, 환기성능 등 계획요소별 성능기준은 패시브하우스의 정량적 요구조건을 대부분 충족하였다. 셋째, 건물 외피의 단열성능은 지붕, 외벽, 바닥순으로 지붕의 단열성능이 가장 높고 개구부의 경우 유리, 창틀, 출입문 순으로 창틀과 출입문은 패시브하우스의 성능기준을 충족시키지 못하는 사례가 다수 있는 것으로 나타났다. 이는 성능과 경제성을 만족시키는 제품이 아직 부족한 것으로 판단된다. 국내·외 패시브 기법을 적용한 공동주택 사례를 분석한 결과 국내 사례는 액티브 기법을 주로 계획한 것으로 분석되고, 해외 사례는 지역자원 활용, 자원재활용, 자연에너지 이용, 대중교통활성화, 지역커뮤니티등을 활용하여 계획한 것으로 분석되었다. 이런 사례들을 볼 때 국내에 적합한 패시브하우스의 활성화를 위해 국내에 적합한 제도 및 기준이 필요하며 신축 건물에만 적용할 것이 아닌 기존 건물과 리모델링 건물에도 적용할 수 있는 모델 개발과 지역자원을 활용한 계획이 필요하다고 하겠다. In this study, it was intended to draw implications applicable domestically by analyzing the performance criteria by planning element and the passive and eco-friendly planning method applied to apartment housing complexes, etc targeting apartment housing-type passive houses applied with passive techniques aimed at energy saving and zero carbon emission in the resident sector. The analysis of domestic and overseas passive house cases showed the following implications. At first, through analyzing the planning element-specific performance criteria of the newly built apartments and multiplex houses registered in passive houses in German it was found that German was the highest in the country-specific distribution and the proportion of masonry structure was high in the building structure. Second, the performance criteria by planning element such as energy performance, insulation performance, air tightness, ventilation performance, etc met most of the quantitative requirements of passive houses. Third, it was found that in the insulation performance of building envelope the insulation performance of roof was the highest while followed by external walls and floors in the order named and that there were many cases in the case of opening parts that in the order of the glasses, window frames, and doors, especially the window frames and doors failed to meet the performance criteria in passive houses. This is judged due to the lack of the product satisfying the performance and economics yet. Results of the analysis of domestic and overseas apartment housing cases applied with passive techniques showed that in domestic cases was mainly planned an active technique while overseas cases were planned using regional resource utilization, resource recycling, natural energy usage, public transportation activation, local community, etc From these cases, in order to activate passive houses suitable to the country the system and criteria appropriate to the country will be required and the development of model applicable to existing buildings and renovated buildings as well as newly built buildings and a plan utilizing regional resources will be necessary.

한국 기후와 주거환경에 적합한 패시브하우스 디자인 방향

문선욱 ( Sun-wook Moon ) 한국디자인트렌드학회 2016 한국디자인포럼 Vol.52 No.-

연구배경 본 연구는 한국적 패시브하우스 디자인 방향을 모색하기 위해 공학기반의 디자인 기초연구이다. 즉 패시브하우스의 성능 요건에 충족되면서도 국내의 기후환경에 부합하고, 국내 거주자의 생활양식에 적합하여 주거 쾌적성이 높은 디자인 방향을 제시하고자 하는 것이 목적이다. 연구방법 연구방법은 선행연구를 고찰하고, 패시브하우스의 정의와 정량적 요구성능, 디자인기법, 국내외 인증제도 및 관련법령을 살펴본다. 다음으로 일사량, 습도, 환기의 측면에서 한국의 기후환경에 수백년 이상을 진화해 온 한옥과 패시브하우스의 기준이 되는 서유럽의 기준을 비교 고찰하고, 현대 한국의 주거환경에 구현될 수 있는 한국적 패시브 하우스의 디자인 방향을 모색하고 방안을 제시한다. 연구결과 전통한옥으로부터 도출된 패시브하우스 디자인 기법으로는 난방하지 않는 열적 완충 공간의 복원, 가변적 창호시스템, 상승기류 형성을 위한 공간의 비움과 채움, 계절에 따른 일사 및 습도를 조절하는 처마, 낙엽수 식재를 통한 계절에 따른 자연 차양장치 등이 있으며, 현대 건축의 요소와 시스템에 적용할 수 있는 기법의 개발은 지속적인 연구로 해결해야 한다. 결론 본 연구결과가 기대하는 효과는 한국의 기후조건과 주거생활의 특징에 기인하는 한국적 디자인 성능요건이 차별화되어야 함을 부각시킴으로써, 에너지 절감 원리에 입각한 건축 성능과 거주자의 주거 쾌적성을 개선할 단서를 마련하였다는 데 있다. 또한 에너지 절감의 공학적 기술력을 갖춘, 디자인과 공학 융합적 접근의 연구라는데 그 의미가 있다. Background This study is basic design research of the engineering base to seek the direction of Korean passive house design. The purpose of this study is to present the design direction of housing amenity that meet performance requirements in passive house and comply with the climate in the domestic environment and the lifestyle in conformity with domestic residents. Methods The research process is to leading a review of the advanced studies and then look at the definition of passive house, quantitative performance criteria, design technique, domestic and foreign certification and the relevant laws. The next to consider traditional Korean house that evolved over hundreds of years the environment in the climate of Korea that compared Western Europe on the benchmark criteria for Passive house in terms of solar radiation, humidity, ventilation, In the final, to suggest Korean passive house design direction and a plan direct to be implemented in the context of housing of Korea of the current period Result Passive house design techniques were derived from traditional Korean as follows : The restoration of the heat thermal buffer zone that does not, variable window system, fill or empty of space for the formation of an ascending air current, solar radiation on seasonal and humidity to control the eaves, seasonal natural shading device through a deciduous tree planting. Conclusion Derived in connection with the techniques, the development of modern elements of architecture and systems can apply techniques must be resolved in continued research.

소형주택 설계시 패시브하우스 적용기술의 인식에 관한 기초연구 : 광주·전남지역 건축설계사무소 실무자를 중심으로

김인호,박성진 대한건축학회지회연합회 2013 대한건축학회연합논문집 Vol.15 No.2

이 연구의 목적은 패시브하우스와 관련된 해결책들을 모색하기 위한 구체적이고 실용적인 방법을 포함하는 기초자료를 제공함에 있다. 이 연구는 건축설계 분야의 실무 전문가들의 조사를 통하여 패시브하우스 디자인 기술들에 대한 인식과 적용상의 문제점을 파악함으로써 얻어졌다. 지방 도시의 근교에 있는 소형 단독주택 설계 시 패시브 디자인 적용의 요구를 조사한 결과, 대부분의 조사 참가자들이 쾌적한 환경을 겸비한 에너지 절감의 필요성에 대하여 공감하는 것으로 분석되었다. 패시브디자인 기술의 적용에 영향을 미치는 요소들은 다음을 포함한다 첫째, 건축주의 투자에 대한 의지는 패시브디자인 기술의 적용에 강한 영향을 끼친다. 둘째, 국내 패시브하우스 자재시장이 초기단계에 있고 패시브하우스의 일반화된 모델이 적기 때문에 패시브디자인의 적용가능성도 영향을 미치는 요소이다.. 마지막으로, 지방의 소형 단독주택의 경우, 시공능력은 패시브하우스의 설계를 적용하는데 영향을 미칠 수 있다.

국내외 패시브하우스의 계획특성 비교 연구

양정필(Yang, Jung-Pil) 대한건축학회 2013 대한건축학회논문집 Vol.29 No.10

The purpose of this study is to analyze the differences of the planning characteristics of passive house in foreign cases and domestic cases, and to suggest the improvements of domestic passive house. Foreign countries have already had design know-how and construction experiences about passive house. In Korea, the interests and demands about passive house have been increased. So benchmarking successful cases of the advanced foreign countries will be of help to supplement the lack of domestic research results and experiences about passive house. The main results of this study are as follows; First, foreign cases have higher energy efficiency than domestic cases. Second, the performance of window frame insulation, air tightness are lack in domestic cases. Third, in the view of passive house design, many techniques of minimizing heat loss and maximizing heat gain are applied to foreign cases. Forth, in ecological aspects, many techniques of renewable energy facilities, rainwater recycling, rooftop greening are applied to foreign cases.

해외 목조 패시브하우스의 계획특성 연구

양정필(Yang, Jung-Pil) 대한건축학회 2013 대한건축학회논문집 Vol.29 No.4

The purpose of this study was to analyze the planning characteristics of timber passive house in foreign cases. The interests and demands about timber passive house have been increased in Korea. But The domestic research results and development experiences about timber passive house were lack. The results of this study were as follows; First, most of timber passive houses are built in warm temperate climate. Second, as a insulation material of timber passive house, cellulose was used the most and the depth of insulation was about 350-400㎜. Third, in principle there was no need of traditional heating facility in passive houses, but in practice traditional heating facilities were used additionally in about half of survey cases. Forth, many passive design techniques were applied in timber passive house : compact form, large south-facing window for solar heat, solar collectors on the roof, shadings for preventing of summer overheat, and so on.

국내 지역기후와 연간 난방에너지요구량의 상관관계 분석 연구

윤용상(Yoon, Yong-Sang),김은진(Kim, Eun-Jin),이성진(Lee, Sung-Jin),심명희(Sim, Myung-Hee) 대한건축학회 2014 대한건축학회논문집 Vol.30 No.1

This study emphasizes the correlation between the climate characteristics and annual energy demand in the region where passive houses are constructed, by analyzing the annual heating energy demand according to local climatic conditions for domestic passive houses (E+Green Home) using the PHPP simulation program. 7 regions of Korea were targets of the simulation (Yongin, Paju, Seoul, Andong, Kwangju, Busan, and Tongyoung). The heat energy required declined by about 16.7% when the outdoor temperature rises by an average of 1 ℃ and the heating load declined 1.4 W/㎡ . This corresponds to about 14% of the maximum heating load, which is 10 W/㎡, that is required by Passive house. Also, as a result of comparing Yongin (16.8 ㎾h/㎡·yr) and Tongyoung (3.6 ㎾h/㎡·yr), the yearly heat energy required showed about 4.7 times difference. Moreover, to reflect in details about the characteristics of the region climate in the building energy saving design criteria, there is a need to separate the current 3 regions into a minimum of at least more than 7 regions. From the results above, it is found that the local climatic conditions should certainly be taken into account when buildings at a level of passive houses are designed. Besides, since the annual heating energy demand for a passive house varies greatly with the local climate characteristics, the passive house design guidelines for insulation and ventilation performance depending on the region should be presented.

농촌주택에 적합한 제로에너지 하우스의 프로토타입 연구

임경업(Im Kyung-Up),김빛나(Kim Bich-Na),이철성(Lee Chul-Sung),윤종호(Yoon Jong-Ho),진경일(Jin Kyeong-Il) 한국태양에너지학회 2009 한국태양에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11월

Due to the building energy consumption of total energy consumption of Korea takes over 24%, economizing building energy and using renewable energy resources is being required. To suggest the prototype of zero energy house of country house, the passive systems and active systems are applicated and simulated. In case of wall insulation system is applicated, the heating load of building is reduced. Also, clear triple pair glazing system reduced 2.1% of heating load of building. The amount of reducing heating load by infiltration is depending on the Heating system. In this model, the 0.3ACH made 14.6% saving on heating load from base infiltration 0.82ACH. The solar thermal system of active system could save 80% of DHW and PV system supplies electric power more than average consumption of year. Through the optimum process, the end use of zero energy house of country house is 36㎾h/m2.yr and total energy consumption is reduced about 74.2%.

연교차가 큰 국내기후조건에서 독일 패시브하우스 기준의 적용 가능성 분석

심지수(Jisoo Shim),송두삼(Doo-sam Song) 대한설비공학회 2020 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2020 No.6

Passive house is the most popular concept for implementing a low-energy building. Although, domestic climate conditions should be critically considered to realize the genuine meaning of passive house, most of countries use the original passive house standard suggested by German PHI. Climate condition in Korea shows high annual range, it makes lots of problems when applying the original passive house standard in Korea. Currently applied passive house standard is focusing on the reduction of heating energy demand, it can cause overheating and dampness problems in summer season in Korea. In this research, the applicability of the passive house standard for Korean domestic climate conditions is analyzed. The building energy consumption, thermal comfort and condensation or dampness are analyzed.

PHPP를 활용한 일반 목조주택과 목조 패시브하우스의 난방에너지 성능 비교 분석

유슬기(Yu, Seul-Gi),김석환(Kim, Sug-Hwan),서정기(Seo, Jung-Ki),김수민(Kim, Su-Min) 대한건축학회 2013 대한건축학회논문집 Vol.29 No.8

In recent times, it has been an increased demand of wood frame house in Korea due to their environmental performance and economic feasibility. Most of the passive houses in Europe have been made of wood and showed superior energy performance. To improve thermal performance of Korean wood frame house in the level of passive houses, analysis of thermal properties such as heat gain, heat loss, and annual heat demand was conducted between Korean wood frame house and wooden passive house using PHPP (Passive House Planning Package) 2007 program. PHPP is excel-based program to calculate anuual heat demand based on DIN EN 832 and EN regulations of European Union. The simulation results showed that annual heat demand of Korean wood frame house was 78 kWh/m²a and most of the heat loss was transmission heat loss of windows because of their low thermal resistance. Detailed and advanced criteria for Korean wood frame house are needed in the future to save building energy and maintain comfortable indoor environment.