친환경 공동주택 요소기술의 경제성평가에 관한 연구 = Evaluation of Sustainable Building Technologies for Multi-family Residential Building based on Life Cycle Cost Analysis|RISS 상세보기

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Energy consumption of mankind brings about the transglobal problems, such as global warming and ecological destruction, causing huge environment load, as well as exhaustion of energy and the environment destruction. Accordingly, each country in the world is trying to establish concrete countermeasures through the studies to reduce greenhouse gases, recognizing earth environment destruction caused by global warming as the survival threat that mankind is facing in the 21st century. In the field of architecture, buildings that save energy and reduce CO₂ emission are proposed in order to realize 'Sustainable Architecture' as counterplan for earth environment problems, and environmental performance and economical efficiency are evaluated in accordance with energy consumption and environment load of buildings life-cycle , applying Life Cycle Assessment and Life Cycle Cost Analysis.
In this study, it was designed to propose concreter economical efficiency evaluation method to which Life Cycle Assessment and Life Cycle Cost Analysis were applied, in consideration of life-cycle and environmental cost of sustainable technology for multi-family residential buildings that is able to save energy and reduce CO₂ emission. And it was to provide basic data which sustainable technology for multi-family residential buildings may be planned at the initial buildings design by comparing and analyzing comprehensive results of economical efficiency evaluation. The summary of the results of this study is as follows.
1. Economical efficiency evaluation method of sustainable technology
1) The basic hypotheses to implement Life Cycle Cost Analysis of sustainable technology for multi-family residential buildings were established. Concrete methods, in which environmental elements such as energy consumption and CO₂ emission were taken into, were proposed, according to the establishing method of major variables and selection of data, such as period of analysis, discount rate, energy escalation, and present worth factor.
2) Environment cost item, which is designed to convert the environment performance of sustainable technology into the cost, was established among the cost items, and it was divided into energy cost and environment allotment.
3) In order to compute energy cost and environment allotment, energy consumptions and CO₂ emissions were calculated through the performance assessment of sustainable technology, and the price of each energy resource and CO₂ emission right were applied.
4) In the case of construction cost for Life Cycle Cost Analysis, the cost was computed, which was taking place additionally or reduced through replacement existing facilities as sustainable technology was applied to multi-family residential buildings
2. Environment performance of Sustainable Technology
In the aspect of energy saving and CO₂ reduction, sustainable technology which is highly applicable to multi-family residential buildings was selected and was evaluated environment performance. In general evaluation of environment performance of a building is carried out as it is centered on environment load, though the evaluation includes many purposes such as energy saving, resource saving and natural environment preservation. In this study, environment performance was carried out evaluation on CO₂, which is used as the index of earth environment problems like global warming. When environment performance was compared based on reduced quantity of CO₂ emission, double skin facade system was the most excellent, geothermal heating and cooling system and hybrid ventilation system and solar heating system took the places in the order named.
3. Economical efficiency of Sustainable Technology
1) As for individual economical efficiency evaluation of sustainable technology, Life-Cycle Cost Analysis values were compared according to the case in which sustainable technology was applied and the case in which it was not applied. In this study, it was analyzed that all sustainable technologies secured economical efficiency during the analysis period through environmental cost saving, except for photovoltaic power system. It was disclosed that the economical efficiency of photovoltaic power system was affected most by the price change of main equipment such as the PV panels and the inverter. However, the prices of equipment were going down as photovoltaic power system were expanding to the greater part of world-wide renewable energy market and new technologies were being developed. Taking into account that the speedy rising of energy price and the environment allotment increasing by CO₂ emissions, we can conclude that photovoltaic power system will secure the economical efficiency in the near future.
2) Economical efficiency comparison among sustainable technologies was based on size of earnings which was taking place in case sustainable technology was applied. When economical efficiency of sustainable technologies based on the earnings which occurred in case sustainable technology was applied, geothermal heating and cooling system was the most excellent, and double skin facade system, hybrid ventilation system and solar heating system took the places in the order named.
3) When economical efficiency analysis result were integrated, it was identified that the biggest factor that had the most powerful influence on the economical efficiency of sustainable technology was the energy cost that occurred at the period of operation when the e sustainable technology was not applied. And it was disclosed that gas bill had the biggest influence among the energy resources. Therefore, it was estimated that the strategy to reduce gas consumptions shall be involved in energy saving plans of multi-family residential buildings, in case the situation, in which the speedy rising of fossil fuels maintains continuously.
The result of this study may not be absolutely reliable to apply due to performance improvement of sustainable technologies, or the change in price of equipment and energy in the future. However, the results may be used as the useful data in applying sustainable technologies to multi-family residential buildings by presenting the comprehensive forecasting method for the near future and analyzing the results of forecasting.

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국문 초록 (Abstract)

인류의 에너지소비는 에너지의 고갈이나 환경파괴뿐만 아니라 막대한 환경부하를 발생시킴으로써 지구온난화와 생태계 파괴 등의 범지구적인 문제를 야기하고 있다. 이에 따라 세계 각국은 지구온난화로 인한 지구환경파괴를 21세기 인류가 직면한 생존 위협의 문제로 인식하고 온실가스 감축을 위한 연구를 통하여 구체적인 대책을 수립하고 있다. 건축분야에서는 지구환경문제의 대안으로써‘지속가능한 건축’을 실현하기 위해 에너지를 절약하고 CO₂ 배출을 저감할 수 있는 건축물을 제안하고 있으며, LCA평가법과 LCC분석법을 적용하여 건축물의 전생애기간의 에너지소비와 환경부하에 따른 환경성능과 경제성을 평가하고 있다.
본 연구에서는 에너지 절감과 CO₂ 감축이 가능한 친환경 공동주택 요소기술의 전생애와 환경비용을 고려하여 LCA평가법과 LCC분석법을 적용한 구체적인 경제성 평가방법을 제시하고자 하였다. 그리고 경제성 평가의 결과를 종합적으로 비교분석함으로써 건축물을 설계하는 시점에서 친환경 요소기술을 계획하는데 기초적인 자료를 제공하고자 하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
1. 친환경요소기술의 경제성 평가방법
1) 공동주택의 친환경요소기술의 LCC분석을 수행하기 위한 기본가정들을 설정하였다. 분석기간, 할인율, 에너지원가연동, 현가계수 등의 주요변수의 설정방법이나 자료선정에 있어서 공동주택의 에너지소비와 CO₂ 배출 등의 환경 요소들을 고려한 구체적인 방법을 제시하였다.
2) 비용항목 중에 친환경요소기술의 환경성능을 비용으로 환산하기 위한 환경비용항목을 설정하였으며, 에너지비용과 환경부담금으로 구분하였다.
3) 에너지비용과 환경부담금을 산정하기위해서 친환경요소기술의 성능평가를 통해 에너지 소비량과 CO₂ 배출량을 산출하고, 에너지원별 가격과 CO₂ 배출권 가격을 적용하였다.
4) LCC분석을 위한 시공비용은 친환경요소기술을 공동주택에 적용하여 기존의 설비를 대체함으로써 추가적으로 발생하거나 절감되는 비용을 산정하였다.
2. 친환경요소기술의 환경성능
여러 가지 친환경 요소기술 중에 에너지 절감과 CO₂ 저감의 측면에서 공동주택에 적용성이 높은 친환경요소기술을 선정하여 환경성능을 평가하였다. 건물의 환경성능은 에너지 절약, 자원 절약, 자연환경보존 등 여러 가지의 목적을 포함하지만 일반적으로 환경부하를 중심으로 평가하므로 본 연구에서는 지구온난화 등의 지구환경문제의 지표로 사용되는 CO₂를 기준으로 환경성능을 평가하였다. CO₂ 감축량을 기준으로 환경성능을 비교해보면 이중외피 시스템이 가장 우수하며, 지열 냉·난방 시스템, 하이브리드 환기 시스템, 태양열 급탕 시스템 등의 순이었다.
3. 친환경요소기술의 경제성
1) 친환경 요소기술의 개별적 경제성 평가는 친환경 요소기술을 적용하는 경우와 적용하지 않은 경우의 LCC값을 비교하였다. 본 연구에서는 태양광 발전 시스템을 제외한 모든 친환경 요소기술이 환경비용 절감을 통해 분석기간 내에 경제성을 확보하는 것으로 분석되었다. 태양광 발전 시스템의 경제성은 PV 가격이나 인버터 등의 주요 장비의 가격에 가장 영향을 받는 것으로 나타났다. 그러나 국제 재생에너지 시장에서 태양광 발전 시스템이 높은 비중으로 확대되고 새로운 기술들이 개발되면서 빠른 속도로 장비가격이 인하되고 있다. 또한 지속적인 에너지 가격의 급등과 CO₂ 발생에 따른 환경부담금의 상승을 고려하면 멀지않은 미래에 태양광 발전 시스템의 경제성이 확보될 것으로 판단된다.
2) 친환경 요소기술 간의 경제성 비교는 친환경 요소기술을 적용하는 경우 발생하는 수익의 규모를 기준으로 하였다. 친환경 요소기술을 적용하는 경우 발생하는 수익을 기준으로 친환경 요소기술들의 경제성을 비교해보면 지열 냉· 난방 시스템이 가장 우수하였고, 이중외피 시스템, 하이브리드 환기 시스템, 태양열 급탕 시스템 등의 순이었다.
3) 경제성 분석 결과를 종합해보면, 친환경 요소기술의 경제성에 가장 강력한 영향을 미치는 요인은 친환경 요소기술을 적용하지 않은 경우의 운영기간동안 발생하는 에너지비용이라 할 수 있다. 그리고 에너지원 중에서 가스요금의 영향이 가장 큰 것으로 나타났다. 따라서 석유관련 화석연료의 가격이 급등하는 상황이 지속적으로 유지되는 경우 공동주택의 에너지 절약계획에서 가스 소비량을 감소시키는 전략이 필요한 것으로 판단된다.
본 연구의 결과는 향후의 친환경 요소기술의 성능향상이나 장비 가격, 에너지 가격 등의 변동에 따라 변할 수 있으므로 절대적인 의미를 둘 수는 없다. 그러나 현재를 기준으로 가까운 미래까지의 상황을 종합적으로 예측하는 방법을 제시하고, 그 결과를 분석함으로써 공동주택에 친환경 요소기술을 적용하는데 유용한 자료로 사용할 수 있을 것이다.

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인류의 에너지소비는 에너지의 고갈이나 환경파괴뿐만 아니라 막대한 환경부하를 발생시킴으로써 지구온난화와 생태계 파괴 등의 범지구적인 문제를 야기하고 있다. 이에 따라 세계 각국...