지속가능한 건축을 위한 친환경인증제도의 실내 환경 평가항목 비교분석

김영민 숭실대학교 대학원 2017 국내석사

18세기 산업혁명을 시작으로 인류는 빠른 속도로 기술발전을 이루고 있으나, 이로 이해 생태계의 변화와 붕괴를 야기하였다. 급격한 변화 속에서 건축물은 인간의 삶을 풍요롭게도 했지만, 다량의 에너지와 자원 소비와 CO₂배출을 하고 있으며 많은 양의 폐기물 양산하고 있다. 이러한 문제를 인식하여 건축분야에서의 지속가능성에 대한 요구는 절실한 상황이다. 본 연구는 지속가능성의 의미와 건축에서의 지속가능성 유형과 방법들을 살펴보고, 실질적인 지속가능성의 척도를 제시하고 있는 친환경 인증제도를 고찰하였다. 친환경 인증제도는 다양한 평가의 분야들이 있지만, 실내환경 영역평가 분야에 초점을 두어 연구를 진행하였다. 실내 환경은 인간이 살면서 가장 오랜 시간을 보내는 곳인 동시에 신체적으로 가장 밀접하게 닿아 있는 곳으로 더욱 세심한 환경적 고려가 이루어져야하는 장소이다. 이에 본 연구는 국내의 친환경 인증제도를 기준으로 건축인증이 가장 활발하게 일어나는 미국, 영국, 일본의 실내환경 평가항목과 평가 기준 값들을 세부적으로 비교분석 하였고, 실내환경 평가의 영역을 공기환경, 음환경, 빛환경, 열환경으로 영역별 비중을 비교분석 하였다. 각 나라별 인증제도들의 공통된 실내환경 평가 항목들과 나라의 지역적 특성이 고려되어 독자적으로 등장하는 항목들을 비교분석하여 평가항목의 차이점을 도출했으며, 평가 기준 값의 설정에 있어서도 공통점과 차이점을 확인 하였다. 본 연구는 G-SEED 실내환경 평가 항목의 결여된 부분과 편중된 평가의 영역을 도출하고, 평가 기준 값을 재정립하고 결여된 평가항목들의 요소와 기준을 제안하였다. Beginning with the Industrial Revolution of the 18th century, human beings have achieved rapid technological development, but this has led to changes and collapse of ecosystem. In a sudden change, buildings have enriched human life, but they also have consumed a large amount of energy resources and produced massive amount of waste and CO₂emission. Recognizing this problem, there is a pressing need for sustainability in the architecture. This study examines the meaning of sustainability, types and methods of sustainable architecture and examines the eco-friendly certification system which provides a measure of substantive sustainability. Although the green building certification system has various evaluation fields, the research focused on the evaluation of indoor environment field. The indoor environment is the place where human beings spend the longest time in their lives, and at the same time they are physically closet to each other that more careful environmental considerations should be made. Therefore, in this study compares in detail the indoor environment evaluation items and the evaluation standard values of the United States, United Kingdom and Japan where the architectural certification is most active based on the domestic green building certification system. In addition, the evaluation of indoor environment is divided into air environment sector, sound environment sector, light environment sector, and comparative analysis in each sector has been made. By analyzing and comparing the independent evaluation items of each country’s certification systems and the country’s regional characteristics, the differences in evaluation items have been found, and the common values and the differences were also confirmed in the setting of the evaluation reference value. In this study, we derive the lacking part of the G-SEED indoor environmental evaluation items and the area of the biased evaluation, refine the evaluation standard value, and propose the element and criteria of the lacking evaluation items.

實驗的, 數値解析的方法による對流·放射の連成解析と室內溫熱環境制御法に關する硏究

최동호 東京大學 1993 해외박사

본 논문은 쾌적한 실내온열공기환경 창조를 위한 해석수법과 환경제어법의 개발을 연구목적으로 하고 있다. 그리고 OA(사무자동화)공간, 거실(병실), 대공간(극장)에 적용되는 새로운 공조시스템을 제안하여, 공조효율을 향상시키기 위한 구체적인 실내환경제어 및 설계법에 대해서 체계적으로 검토하고 있다. 환경제어는 환경예측과 상호 밀접하게 관련되어 있다. 여러가지의 부하인자와 제어인자를 포함하여 대상공간내의 환경을 정확하게 예측할 수 있으면, 비교적 쉽게 그 환경을 제어목표에 맞게 유도할 수가 있다. 본 논문에서는 이 같은 개념에 입각하여, 우선 실내의 최적환경 제어적인 측면에서 귀중한 기초자료가 될 실내의 유동장과 온도장의 해석방법에 대해서 검토한다. 실내의 온열공기환경은 그 구성인자인 기류, 공기온도, 열복사, 습도의 4요소에 의해서 크게 좌우된다. 인간을 대상으로 한 쾌적실내환경은 이들 환경요소들이 상호밀접하게 작용되어 형성된다. 여러가지 불균일한 현상들이 나타나고 있는 실내에서 상술한 환경인자들은 상호 복합적으로 관련되어 있기 때문에, 각 인자들은 분리해서 단독으로 해석하게 되면 실내환경을 정확하게 예측하기가 곤란할 뿐만 아니라 실제의 현상들을 바르게 해석하기 어렵게 된다. 그러므로 실내온열환경해석은 이들 요소들을 반드시 연립해서 해석할 필요가 있다. 특히 그 중에서도 유동장은 운동량 뿐만 아니라 열, 수증기의 수송을 지배하고 있으므로, 유동장을 어떻게 정도 높게 평가하느냐가 이 연성시뮬레이션의 승부를 판가름하게 된다. 현재, 실내의 유동장이 난류수치시뮬레이션에 의해 어느 정도의 정도(精度)로 해석가능하게 됨에 따라, 실내의 물리적인 온열공기 환경을 종합적으로 해석할 길이 트이게 되었다. 이러한 연성시뮬레이션은 이미 복사와 대류만을 연성시켜, 실내공간내의 유동장과 복사현상을 해석한 예는 있지만, 실험결과와의 대응적인 측면에서는 만족할 만큼의 흡족한 결과는 얻지 못하고 있다. 그 이유로서 대응하는 실험의 정도(精度)에 큰 문제를 갖고 있다는 점과 시뮬레이션에서의 고체벽면으로부터 온열경계층을 거쳐 실내측 공기에 전달되는 대류열전달량에 관한 검토가 불충분하므로 인해 그 복사정도(精度)에 크다란 문제점을 남기고 있다는 점 등을 들 수 있다. 유동장, 온도장(대류와 복사)을 연성시킨 수치시뮬레이션의 경우, 대류열전도량의 정도(精度)는 유동장 해석에 큰 영향을 미치고 있으므로, 이것을 정확하게 평가하는 것은 실내공기온도, 부력이 가미된 기류성상 및 벽면온도는 물론, 열복사의 정확한 평가에 있어서 빠져서는 안될 중요한 요소라고 할 수 있다. 본 연구에서는 이같은 기존의 문제점들과 연구의 중요성을 재인식하여, 우선 정밀한 모형실험을 실시하여 수치시뮬레이션의 정도가 검증되어질 수 있도록 신뢰성 높은 실험 데이터를 수집하고 있다. 그리고 대류열 전달량에 관해 충분한 검토를 실시하여, 유동장과 온도장을 연성시킨 3차원 난류수치시뮬레이션 수법을 개발, 그 유효성을 확인하고 있다.

일반 가정의 실내환경중 담배연기노출에 관한 연구

이석주 연세대학교 보건대학원 2001 국내석사

비자발적 흡연(involuntary smoking) 또는 간접흡연(passive smoking)으로도 알려져 있는 ETS(Environmental Tobacco Smoke)의 흡입은 흡연자와 함께사는 배우자가 비흡연자의 배우자보다 폐암발생 위험이 약 30%정도 더 높으며, 미국에서는 매년 3,000명의 비흡연자가 폐암으로 사망하고 있다. 또한 아이들에 있어서는 호흡기 질환을 증가시킨다. 실내환경에서 ETS 노출로 인한 비흡연자의 건강영향에 대해 역학적인 측면이나 생리학적 측면에서 다양하게 연구, 조사되어야 하는 반면 우리 나라는 아직 이에 대한 인식과 연구가 초보적인 단계이며 가정이나 사회활동중 담배 연기에 노출될 수 있는 환경에서의 농도수준도 파악되지 않은 실정이다. 이에 따라 간접흡연으로 인해 비흡연자가 실내환경에서 생활하면서 미칠 수 있는 인체영향을 파악하기 위해서는 환경중 담배연기에 노출되는 다양한 실내환경에 대한 오염도 수준의 파악이 선행되어야 건강상의 영향 규명 및 환경흡연에 대한 규제도 가능하게 될 것이다. 본 연구에서는 담배연기의 지표가 되는 nicotine의 분석을 통해 실내환경중 간접적인 ETS의 노출정도를 파악하고, 실내공기 중 농도분포를 통해 실내공간의 ETS 노출범위와 이로 인해 건강상의 영향에 미칠 수 있는 개연성을 예측하고자 한다. 본 연구에서는 일반가정에서의 ETS 노출에 대해 85가구의 실내환경에서 실내공기 중nicotine 분석과 관련된 요인으로 주거형태와 흡연습관 등을 조사하였다. Nicotine 시료는 개인용 공기 포집기(Personal air sampler, Gillian)를 이용, 4% Sodium bisulfate가 코팅된 glass fiber filter에 vapor상의 nicotine을 흡착 시키고 heptane 용매로의 추출을 위한 전처리를 통해 GC/ MSD로 분석하였다. Nicotine에 대한 GC/MSD 분석의 정확성에 대해 98.73±2.32%의 회수율값을 얻었으며, retention time의 재현성은 평균 0.002% 이하, 피크면적에 대한 재현성은 1.05%이하로 나타났다. GC/MSD 분석의 검출한계는 분석시료 농도로 0.086㎍/㎖이며, 대기 중 환산 농도는 0.0004㎍/㎥이었다. 일반가정에서의 실내 공기 중 nicotine의 농도는 ND∼17.39㎍/㎥범위로 측정되었으며, 흡연 가구는 평균 2.57±4.19㎍/㎥, 비흡연 가구는 평균 0.64±1.31㎍/㎥로 측정되어 흡연가구가 비흡연가구에 비해 약 4배정도 높은 농도를 보였다(p<0.01). nicotine 농도에 대해 주거형태(거주, 환기, 난방형태), 흡연습관(흡연자 수, 흡연기간, 일일 흡연량, 가정내 흡연량)은 다양한 요인에 대해서는 통계적인 차이를 보이지 않았으며, 단지 흡연장소에 따른 농도에 있어 차이를 나타냈다(p<0.01). 흡연장소에 따른 일반가구의 nicotine 농도의 차이는 같은 가정 내에서라도 실내에서 직접 흡연하는 것과 베란다나 마당에서 흡연할 때 nicotine에 대한 노출농도가 확연하게 달라짐에 따라 비흡연자에게 미치는 영향 또한 달라질 수 가능성을 나타내는 결과이다. 흡연자 가정에서의 nicotine의 평균 농도는 2.57±4.19㎍/ ㎥으로 이에 따른 비흡연자들이 노출될 수 있는 양은 하루중 5∼6시간을 흡연자와 보낸다고 가정할 때 약 5∼6개피의 담배에서 배출되는 nicotine 양에 노출되는 것으로 예측되며, 1시간에 담배 1개피를 흡연하는 흡연자가 6.5개피의 담배를 흡연할 때 간접흡연으로 최대 노출시 비흡연자는 1개피의 담배를 직접 흡연하는 것과 같은 양의 농도에 노출되고 있다고 추정할 수 있다. 일반가정에서의 nicotine 농도는 일부 실내 환경(PC방, Restaurant등)에서의 농도와 비교할 때 상당히 낮은 수준의 농도를 나타내지만, 가정에서 노출되는 양은 저농도인 반면 지속적으로 노출이 이루어질 뿐만 아니라 24시간동안의 평균농도임을 감안한다면 1일 총 노출량은 상대적으로 높은 수준을 보인다. 일반가정에서의 제시된 농도는 성인의 호흡율을 20㎥/ day로 볼 때 1일 24시간동안 흡연가정에서 개인이 노출되는 양은 nicotine 평균농도(2.57㎍/ ㎥)×20㎥/d×24h/d =1233.6㎍/㎥이며, 일부 실내 환경에서 nicotine 평균농도에 노출되는 시간은 평균 1∼2시간동안 노출되므로 nicotine 평균농도(31.48㎍/ ㎥)×20㎥/d×2h/d =1259.2㎍/㎥으로 추정해 볼 수 있다. 이러한 결과는 하루동안 노출되는 총 nicotine 양이 서로 유사하지만 지속적으로 가정에서 노출된다면 농도가 높은 일부 실내환경에서 nicotine 에 대한노출보다도 더 큰 인체 노출의 결과를 나타낼 것으로 사료된다. 이상의 연구결과를 종합해 보면 일반가정에서의 흡연은 nicotine에 의한 위해 인자로 작용할 수 있다는 가능성을 확인하였고, 향후 많은 환경요인과 대상을 연구하여 흡연에 대한 환경 규제안을 제시하여야 할 것으로 판단된다. Various studies have estimated that, each year in the United States, ETS causes the deaths of app roximately 3000 nonsmoker from lung cancer Fur thermore, ETS causes respiratory diseases in young children and may contribute to increased risk in adults as well This accumulating evid ence has resulted in a recent decision by the Environmental Protection Agency (EPA) to declare that environmental tobacco smoke is a human carcinogen. The main objectives of this study were to dertermine the range and degree of exposure of these homes to nicotine by means of air sampling over a 24h period. Nicotine concentration was assessed in home for 85 subjects during september and novemver 1999. Each home collected air nicotine samples for 24h and surveyed residence type, smoking type. Nicotine samples analyzed using a capillary gas chromatography(GC) procedure with mass selective detector. Results of thie study were as follows; 1. The extraction efficiency was average 98.73±2.32% for 5, 10, 20㎍/㎖ nicotine. The limit of detection by GC with mass selective detector was 0.086㎍/㎖; samples collected at 1.5Lpm for 24h would have a LOD of 0.0004㎍ nicotine per ㎥ 2. Average concentration of nicotine in smoking, nonsmoking home were 2.57±4.19, 0.64±1.31㎍/㎥ respectively(p<0.01). Concentration of nicotine in home was not statistically significant for resident type, heating type, ventilation frequency 3. Concentration of nicotine in home was not statistically significant for number of smoker, smoking duration, number of daily cigarette, number of cigarette in home but average concentration of nicotine in home was statistically significant by smoking area(p<0.01). These results of indoor home was lower than concentration of indoor environment in commercial district(31.48 ± 17.19㎍/㎥; range 5.88∼60.67㎍/㎥) but as long term exposure occurred, it is a different matter Environmental tobacco smoke at several indoor envorinment in korea is highly exposed than other countries Therefore the studies of pollution distribution, exposure range and health effect in indoor is necessary to restrict smoking and prevent adverse health effect

건강주택 관점에서 본 노인주택의 실내환경특성에 관한 연구

김민기 전북대학교 대학원 2024 국내석사

우리나라는 전 세계에서 유례없이 빠른 속도로 인구 고령화가 진행되어 2025년에는 초고령 사회로의 진입이 예측된다. 인구의 고령화 현상은 평균수명의 증가에 따른 영향인데, 이러한 평균수명의 증가에 따라 유병기간도 함께 증가하는 것으로 나타났다. 노년기 유병기간의 증가는 노인 개인의 삶의 질을 저하시킬 뿐 아니라, 의료비 부담을 초래하는 국가 재정 측면에서도 부정적인 영향이 크기에 노년기 건강의 유지ㆍ증진은 무엇보다 중요하다. 지난 2019년 말 발생했던 코로나 바이러스는 노인에게 더 치명적이라 알려져, 노년기의 건강과 함께 안전한 환경에 대한 관심이 더욱 증가하는 추세이다. 이에 세계보건기구는 건강과 환경 간의 상호작용을 조절하는 것의 중요성을 강조한 바 있다. 노인의 건강에 영향을 미치는 주택의 환경으로는 주로 안전과 관련된 공간계획특성이 다루어져 왔다. 노년기에는 신체적․기능적 쇠퇴로 안전사고의 위험이 높다 보니 무장애 환경과 같은 특성들이 주로 노인과 주거환경을 다룬 연구에서는 주된 관심 대상이 되어 왔다. 그러나 그 외에 온열환경, 공기환경, 음환경, 빛환경과 같은 실내환경도 노인의 감각기관 활동과 더 나아가 건강에 직접적 영향을 미칠 수 있는 요인으로 밝혀져 적절한 수준의 실내환경은 노년기의 건강을 지원하는 물리적 환경특성으로서 무엇보다 중요하다. 정부에서 추진 중인 저소득층 노인을 위한 노인주택 사업으로는 고령자복지주택 사업이 가장 대표적이다. 해당 주택은 주거약자용 편의시설과 안전시설을 갖춘 설계가 특징이다. 그러나 보다 포괄적인 관점에서 볼 때 그 특성 외에도 온열환경, 공기환경, 음환경, 빛환경과 같은 실내환경특성이 노인에게 적합하도록 계획하여 거주 고령자의 건강을 지원하는 건강주택으로서의 기능을 수행해야 할 것이다. 이에 본 연구는 건강주택 관점에서 노인주택 단위세대의 실내환경 수준을 진단하고, 실내환경특성에 대한 고령자의 인식을 파악하여 노인주택 실내환경특성의 개선방안을 제시하고자 한다. 본 연구의 방법은 현장조사와 대면면접조사로, 노인공동주택 실내공간성능 평가도구를 개발한 선행연구를 토대로 실내환경특성 평가도구를 개발하였고, 실내환경특성 관련 국외 사용자조사도구를 토대로 개발한 구조화된 대면면접조사도구를 활용하여 조사를 실시하였다. 조사대상은 고령자복지주택의 단위세대 유형 중 가장 대표성을 띠는 평면 형태를 지닌 부안공공실버주택과 해당 주택에 거주하는 만 65세 이상 만 85세 이하의 노인이다. 총 50부의 현장조사 및 면접조사 결과가 수집되었고, SPSS Statistics 22.0을 활용하여 기술통계분석, 독립표본 t-검정, 일원배치 분산분석, 상관관계분석을 실시하였다. 주요 분석결과는 다음과 같다. 첫째, 실내환경특성 평가도구를 활용해 노인주택 단위세대의 실내환경 수준을 공간별로 평가한 결과, 주방, 화장실, 침실/거실 순으로 높게 나타났다. 실내환경특성에 따라 구분해 보면, 공기환경, 온열환경, 공간환경, 빛환경, 음환경의 순으로 적용수준이 양호하게 평가되어 공기환경과 온열환경에 대한 개선이 요구되었다. 공간별로 구성요소 단위의 분석결과를 세부적으로 살펴보면, 침실/거실은 환기설비, 안전설비 및 기기, 콘센트/스위치, 주방은 창/문, 안전설비 및 기기, 주방설비, 화장실은 냉난방설비, 조명, 창/문의 순으로 평가점수가 상향되는 경향을 보여 이들 구성요소에 대한 우선적 개선이 요구되는 것을 알 수 있었다. 둘째, 실내환경특성에 대한 만족도 조사 결과, 전반적인 실내환경특성에는 대체로 만족하는 경향을 보였다. 실내환경특성 영역별 분석결과, 빛환경, 온열환경, 음환경, 공간환경, 공기환경 순으로 만족도가 낮아졌다. 5개 영역 중 공기환경만 유일하게 4점 미만의 만족도를 보여 개선이 우선적으로 요구됨을 파악할 수 있었다. 추가적인 분석에서도 중간층에 거주할 때 음환경 만족도가 높고, 창문이 없는 위치에 세대가 배치되었을 때 온열환경 만족도가 높은 것으로 나타나, 동일한 평면 유형의 경우에도 세대의 배치위치에 따라 실내환경특성이 달라질 수 있어 이를 고려한 세대 배치계획도 중요함을 확인할 수 있었다. 또한, 만족도가 상대적으로 낮은 공기환경, 음환경, 공간환경의 경우 해당 특성에 민감한 노인일수록 만족도가 낮게 나타나는 결과를 보여, 개별 노인의 특성을 고려한 세대 계획도 필요함을 확인할 수 있었다. 셋째, 실내환경특성이 적절하지 않은 수준일 때 건강에 미치는 영향에 대한 노인의 주관적 인식을 조사한 결과, 공간환경이 건강에 미치는 영향이 가장 높았고, 공기환경, 온열환경, 음환경, 빛환경 순으로 낮았다. 세부적인 분석 결과, 전기노인이 후기노인보다 공간환경의 안전성이 자신의 건강에 미치는 영향이 크다고 응답하였고, 최근에 내원 경험이 있는 응답자가 공간환경이 건강에 미치는 영향이 크다고 인식하고 있었다. 이 역시 개별 노인의 특성에 따라 동일한 실내환경특성도 응답자가 인지하는 건강에 미치는 영향 정도는 차등할 수 있음을 보여준다. 넷째, 노인주택 단위세대 실내환경특성 평가수준과 실내환경특성 만족도, 실내환경특성이 거주 노인의 건강에 미치는 영향에 대한 인식 간의 관계를 살펴본 결과, 전반적 실내환경특성 평가수준은 전반적 만족도와 통계적으로 유의한 부(-)적 상관관계가 나타났으나, 공기환경은 평가수준과 만족도가 정(+)적 상관관계를 보였다. 이는 노인의 실내환경특성에 대한 민감도에 따른 인식 차이가 일부 발생한 것으로 사료된다. 다음으로 실내환경특성 평가수준은 실내환경특성이 건강에 미치는 영향에 대한 인식과 유의한 상관관계가 도출되지 않았다. 반면, 음환경과 공간환경은 만족도와 건강에 미치는 영향 인식이 부(-)적 상관관계를 보였다. 이는 환경에 대한 만족도가 높을수록 동일한 수준의 환경을 대하는 노인의 건강에 미치는 영향이 적어지는 것을 의미하기에 음환경과 공간환경의 경우에는 거주 노인의 건강관점에서 만족도 제고 차원의 계획이 중요할 것이다. 이러한 결과들을 토대로 할 때, 조사대상지는 공기환경과 공간환경이 객관적 평가결과와 주관적 만족도 조사에서 공통으로 가장 취약한 영역으로 나타나 이에 대한 우선적 개선이 필요함을 알 수 있었다. 또한 이들 영역은 건강에 미치는 영향에서도 상대적으로 높은 수준에서 영향을 미치는 것으로 인식되었다. 공기환경의 경우, 침실/거실 및 주방의 개선이 필요하며, 침실/거실은 실내 공기질 모니터링 센서 설치, 정상적으로 작동되는 공기청정기기 설치, 오염물질 배출이 적은 마감재 설치 등을 고려할 수 있을 것이고, 주방은 자연 환기를 위한 창호설치가 가장 필요하나, 불가능할 경우 주방을 중심으로 바람길이 형성될 수 있도록 평면계획이 필요하다. 그 밖에도 자연환기와 병용할 수 있는 성능이 우수한 인공환기설비 혹은 공기청정 제품의 설치도 가능하다. 공간환경의 경우 사용 빈도가 높은 침실/거실의 우선적 개선이 요구되었는데, 비상알림장치, 비상연락장치, 동체감지기, 안전손잡이 등 위급상황의 신속한 대응 혹은 안전한 공간사용을 위한 안전설비의 설치가 필요하고, 동시에 미끄럽지 않은 바닥재 설치와 접근 용이한 수납공간 설치가 필요하다. 본 연구는 실내환경특성을 다룬 선행연구들과는 달리 공간환경의 안전성까지 실내환경특성의 영역으로 포괄하여 종합적인 평가의 틀을 구축했다는 데 학문적 의의가 있다. 또한, 노인주택 정책사업인 고령자복지주택의 실내환경특성이라는 물리적 특성 진단과 사용자 조사를 병행하여 실증조사 결과에 근거한 단위세대 개선방안을 제시했다는 점에서 정책적 의의가 있다. 마지막으로 주택의 물리적 성능 개선방안 제시를 통해 일차적으로는 개별 노인의 건강 증진 및 삶의 질을 높이고, 그를 통해 국가 차원에서는 노인 의료비 지출 및 부양 부담 감소라는 기여를 할 수 있다는 점에서 사회적 의의가 있다. 다만, 본 연구는 노인주택의 일환인 고령자복지주택의 한 단지만을 대상으로 실시하여 입지 특성에 따른 실내환경특성 차이를 고려하지 못했고, 객관적 평가 시 모든 실내환경특성에 대해 센서를 활용한 정밀한 측정이 수행되지 못했다는 점을 고려하여 향후 이를 보완한 후속 연구가 진행되어야 할 것이다.

친환경 의료시설을 위한 녹색건축 인증제도의 실내환경 평가항목에 관한 연구

임수훈 계명대학교 2018 국내석사

계속되는 산업의 발달과 그로 인한 에너지 고갈, 환경오염으로 인해 기후의 변화가 초래되고 지구 환경에 대한 관심이 국내외적으로 대두되었다. 이에 따라 친환경 건축물에 대한 관심이 높아지고 있으며, 친환경 건축물은 선택이 아닌 필수가 되었다. 국내뿐만 아니라 세계 각국에서도 각 나라의 환경에 적합한 친환경 건축물 인증 제도를 개발하여 시행하고 있다. 국내 녹색 건축 인증제도인 G-SEED는 2000년 시범인증을 도입한 이래로 수차례 개정을 통하여 도입단계, 기반구축단계를 거쳐 현재 정착화 단계에 이르렀다. 공공건축물을 대상으로 연면적 3,000㎡이상인 건축물은 의무적으로 취득해야하며 인증을 취득한 건축물을 대상으로 인센티브를 제공하는 등의 노력을 하고 있다. 국내 녹색건축인증제(G-SEED)는 2016년 9월 인증기준을 전부 개정하였으나 여전히 의료시설은 별도의 전문적인 심사 기준 없이 ‘일반 건축물’에 속해 평가 받고 있는 것이 현재 실정이다. LEED, BREEAM을 비롯한 국외 친환경건축물 인증제도 대부분이 의료시설 평가를 위한 별도의 평가내용을 포함한 인증기준을 마련하고 있다. 의료시설은 에너지 다소비 건물에 속하며 다양한 환자들이 생활하는 공간이므로 다른 어떠한 용도의 건축물보다 친환경적이고 쾌적한 실내환경을 유지하여야 하며 재실자의 건강과 생산성(녹색건축물의 효과 : 거주차 측면)을 증대 시켜야한다고 사료된다. 의료시설의 실내환경은 이용자에게 직접적인 영향을 주는 부문으로 개선이 필요하다. 실내환경은 조절 방식에 따라 에너지소비량도 크게 좌우되며, 불안정하게 조성된 실내환경을 조절하는데 드는 설비시설 조성비용과 에너지 소비의 증가는 나아가 환경에도 악영향을 끼친다. 의료시설은 다른 용도의 건축물보다 쾌적한 실내환경을 유지하고 그와 동시에 에너지 절약을 할 필요가 있다. 그러므로 의료시설 내 환경은 최소한의 기준으로 평가되는‘일반 건축물’의 실내환경 평가기준에 맞추기보다 의료시설 환경과 이용자를 고려한 심사 기준에 따라 공간이 계획되고 평가 받아야 한다. 본 연구는 국내 녹색 건축 인증제도(G-SEED)와 국내외적으로 많이 이용되는 미국, 영국의 친환경 건축물 인증제도의 의료시설 실내환경 평가부분을 다음과 같은 네 가지 방법으로 비교·분석하였다. 첫 번째는 각 인증제도의 실내환경 평가분야별 배점을 비교하였다. 두 번째는 각 인증제도의 실내환경 평가 항목별 유무내용을 비교하였다. 세 번째는 각 인증제도의 인증 평가항목 중 유사한 항목에서 평가 방법이나 평가 기준의 차이를 비교하였다. 네 번째는 각 인증제도에서 의료시설을 위한 별도의 인증기준이 있는 항목을 비교하였다. 도출된 평가내용을 전문가(의료시설 종사자, 병원건축전문가)를 대상으로 한 설문조사를 바탕으로 국내 적용 가능성 및 필요성을 평가하였다. 이를 통하여 도출된 결과를 추후 국내 녹색건축인증제(G-SEED)의 의료시설을 위한 실내환경 평가항목 개발 시 기초 참고자료로써의 활용을 기대한다. As the construction industry continues to grow and develop, energy use increases at the rate of resource depletion, and pollution caused as a result changes the climate, and interest in global environment emerged both at home and abroad. As such, there is a growing interest in the development of green buildings, and countries have also drafted policies to make them compulsory, not optional. Many countries have developed a green building certification systems suitable for their environments, and Korea has also done the same. The Korean green building certification system, G-SEED, has been introduced and revised several times to introduce and build infrastructure. While public buildings with a gross floor area of 3,000 ㎡ or more are required to acquire the certification, more incentives for certified public buildings is needed. The Korean green building certification system (G-SEED) made a thorough revision of all certification standards in September 2016; however, medical facilities are still evaluated as being part of the 'General Building' category without any specialized screening criteria. International certification programs such as LEED and BREEAM already have a distinct evaluation for medical facilities. Medical facilities are complex and large energy consumption buildings and are occupied by for a variety of medical staff, visitors, and most importantly patients. It is thus important to improve the environmental quality of the indoor environment for the well-being, comfort and health of the users. The indoor environment of a Medical facility needs improvements in areas that directly affect the user’s physical and mental condition. The management of the Indoor environments in a medical facility is complicated and the cost of building facilities are easily affected by the increase in energy consumption, therefore it is necessary to regulate indoor environments which have a negative effect on its users. Therefore, the environments inside medical facilities should be designed and evaluated according to the assessment criteria for the medical facilities’ environment and its users rather than meeting the assessment criteria for the indoor environment of ' general building ' that is assessed as the current minimum standards. The research methodology includes a literature review and the main study compared and analyzed the assessment of indoor environment of the Green Building Certification System (G-SEED) in Korea and the nationally used indoor and outdoor medical facilities of Green Building Certification System in the United States and the U.K, LEED and BREEAM. First, the scores were compared for each assessment section of indoor environment of the certification system. Second, the analysis compared the existence of each assessment item for indoor environment of each certification system. Third, the different assessment methods or criteria were compared for similar items in each certification system. Fourth, each certification system compares items with separate accreditation criteria for medical facilities. Assessment details of derived assessment were evaluated on applications and needs in Korea based on surveys distributed to industry experts (medical facility workers, hospital building experts). It is expected that the results obtained will be utilized as basic reference materials in the development of assessment items for the medical facilities of the national Green Building Certification System (G-SEED).

다중이용시설 실내공기질 개선을 위한 환경부 실내공기 우수시설 인증 기준 개선 방향 연구

김영진 서울과학기술대학교 2022 국내석사

최근 실내 체류 시간이 길어지고 실내공기 오염물질과 환경성질환 사이의 인과관계가 연구됨에 따라 실내공기질에 대한 관심이 늘어나고 있다. 다중이용시설이란 불특정 다수가 이용하는 시설로 일반 주택이나 업무용 시설과 달리 재실자와 관리자가 상이하여 실내공기질 관리가 부족한 것이 현실이다. 정부에서는 다중이용시설의 실내공기질 관리를 위하여 관련 법령에 따라 관리방안을 마련하였으나 한계점으로 인하여 실질적인 관리로 이어지지는 못하였다. 이에 규제 중심의 기존 관리방안에서 자발적인 관리 형태로의 정책 전환을 위하여 환경부 실내공기 우수시설 인증제도를 도입하였다. 본 연구는 다중이용시설 실내공기질을 개선을 위해 환경부 실내공기 우수시설 인증제도의 인증 기준의 개선 방향을 도출하는 것에 그 목적이 있다. 이를 위하여 실내공기질 관리 현황에 대하여 조사하고, 국내·외 실내공기 우수시설 인증제도를 분석하였다. 환경부 실내공기 우수시설 인증기준은 2018년도 환경부 실내공기 우수시설 인증 시범사업의 인증 취득 사례를 중심으로 분석하였다. 또한 인증 취득 시설들의 인증 취득 이후의 실내공기질 관리 현황을 추가로 조사하였다. 그에 따른 본 연구의 결과는 다음과 같다. 1) 현행 환경부 실내공기 우수시설 인증 기준의 현장평가 가산항목 중 친환경 건축자재 사용 면적, 친환경 제품 사용내역, 결로방지 처리 여부, 공기정화시스템 적용면적, 시설운영 관련 항목의 개선이 필요하다. 2) 환경부 실내공기 우수시설 인증 기준에 대한 개선 방향을 적용한 환경부 실내공기 우수시설 인증 기준 개선(안)을 적용할 경우 기존에 인증 기준을 적용했을 때에 비해 더 많은 시설이 실내공기 우수시설 인증을 취득하는 것이 가능하다. 향후 인증 기준 개선(안)의 가산 점수와 관련하여 개별 항목의 비율에 대하여 전문가 검토와 인증제도 활성화를 위한 제도 개선 방향 연구가 필요할 것으로 판단된다.

새로운 실내환경성능 요소 가중치 및 구조 모델 제안 : 오피스 근무자의 업무능력 향상을 초점으로

최희주 연세대학교 대학원 2023 국내석사

It has been scientifically verified through many studies that could critically influence workers' job performance with just one factor of indoor environmental performance. Meanwhile, most aspects of indoor environmental performance in office buildings interact and affect the worker through a complex process. However, related studies were conducted with different types and weights of indoor environmental performance factors without any common standard. In addition, most studies focus only on the direct impact of indoor environmental performance factors on workers' job performance. Whereas many hypotheses have been published that indoor environmental performance indirectly affects job performance. Accordingly, it is necessary to study the indirect impact of indoor environmental performance on job performance by deriving an unknown parameter between indoor environmental performance and job performance. Therefore, this study proposes a weighting system for indoor environmental performance factors based on objective data. Furthermore, it intends to offer a structural model for the indirect impact of indoor environmental performance on job performance. First, objective data were collected through computer-based competency tests to evaluate job performance and presented individual weights for four indoor environmental performance factors: thermal comfort, visual comfort, acoustic comfort, and air quality. Individual weights for objective data-based indoor environmental performance factors can be summarized as follows: thermal comfort: 36.5%, visual comfort: 8.4%, acoustic comfort: 30.7%, and air quality: 24.4%. Second, the indirect effect of indoor environmental performance on job performance was examined through emotion as a medium. The following two research hypotheses were established to confirm the unrevealed parameters between indoor environmental performance and job performance: (i) emotion is the result of changes in the physiological response of the body, and (ii) job performance will be affected by the occupant's emotion induced by indoor environmental performance. Partial least squared-structure equation modeling (PLS-SEM) was used to verify the two interrelated research hypotheses and analyze the mediating effects. As a result, It was found that the effect of indoor environmental performance on job performance had an indirect impact through dominance as a medium, an emotion induced by skin conduction. Suppose it refers to the individual weights of the objective data-based indoor environmental performance factors derived from this study. In that case, it can manage the indoor environmental performance of office buildings so that they can effectively improve their job performance rather than relying on the subjective judgment of the worker. Furthermore, future smart offices can collect human bio-signals and emotions using this study results and manage indoor environmental performance based on them. This study is expected to be a new starting point for future research on indoor environmental performance management of smart offices. 하나의 실내환경성능 요소가 근무자의 업무 능력에 중요한 영향을 미친다는 과학적 사실은 다수의 연구들을 통해 규명되었다. 그러나, 오피스 건물의 실내환경성능 요소들은 상호 작용하며 복합적인 과정을 통해 근무자에게 영향을 주는 경우가 대부분이다. 그러나, 수행된 연구마다 고려한 실내환경성능 요소의 종류가 다르며, 실내환경성능 요소마다 가중치가 제각기 달랐다. 또한, 대부분의 연구들은 실내환경성능 요소가 근무자의 업무 능력에 직접 영향을 미친다는 것에 집중하고 있다. 하지만, 실내환경성능이 업무능력에 간접 영향을 미친다는 많은 가설들이 발표되고 있다. 따라서, 실내환경성능과 업무 능력 사이의 밝혀지지 않은 매개변수를 도출하여, 실내환경성능이 업무 능력에 미치는 간접 영향에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 객관적 데이터 기반으로 한 실내환경성능 요소의 가중치 체계를 제안하고자 한다. 또한, 실내환경성능이 업무 능력에 미치는 간접 영향에 대한 구조 모델을 제안하고자 한다. 첫 번째로, 업무 능력을 평가하는 컴퓨터 기반 능력 테스트를 통해 객관적인 데이터를 수집하여 열적 쾌적성, 시각적 쾌적성, 음향 쾌적성 그리고 공기질과 같은 4가지 실내환경성능 요소에 대한 개별적 가중치를 제시하였다. 객관적 데이터 기반의 실내환경성능 요소의 개별적 가중치는 다음과 같이 요약할 수 있다: 열적 쾌적성: 36.5%, 시각적 쾌적성: 8.4%, 음향적 쾌적성: 30.7% 그리고 공기질: 24.4%. 두 번째로, 감정을 매개로 하여 실내환경성능이 업무 능력에 미치는 간접 영향에 대해서 고찰하였다. 실내환경성능과 업무 능력 사이의 밝혀지지 않은 매개변수를 확인하기 위해 다음과 같은 두가지 연구 가설을 설정하였다: (i) 감정은 신체의 생리적 반응 변화의 결과이다; 그리고 (ii) 업무 능력은 실내환경성능에 의해 유발된 재실자의 감정에 의해 영향을 받을 것이다. 상호 연관된 두 개의 연구 가설을 검증하고 매개 효과를 분석하기 위해 부분 최소 자승법 구조 방정식 (Partial least squared-structure equation modeling, PLS-SEM)을 사용하였다. 분석 결과 실내환경성능이 업무 능력에 미치는 영향은 피부 전도로 의해 유발된 감정인 dominance를 매개로 하여 간접 효과를 미친다는 것을 밝혀냈다. 본 연구에서 도출한 객관적 데이터 기반 실내환경성능 요소 개별 가중치를 참고한다면, 근무자의 주관적 판단에 의존하는 것이 아닌 실질적으로 업무 능력을 향상시킬 수 있도록 오피스 건물의 실내환경성능을 관리할 수 있다. 또한, 미래의 스마트 오피스는 본 연구 결과를 활용하여 인간의 생체신호와 감정을 수집하고 이를 기반으로 실내환경성능을 관리할 수 있다. 본 연구는 미래 스마트 오피스의 실내환경성능 관리 연구에 대한 새로운 시작점이 될 수 있다.

건물 디지털 트윈을 위한 실내환경 가상모델 개발 방법 및 활용 방안

김지원 성균관대학교 일반대학원 2024 국내석사

본 연구에서는 건물의 실내환경 모니터링 제약 및 오차로 인해 발생하는 실내 쾌적도 및 운영 에너지 효율 저하 문제를 해결하기 위하여 운영중인 건물의 실내환경 모니터링 한계를 극복하는 실내환경 디지털 트윈을 위한 실내환경 가상모델 개발 방법을 제안하고자 한다. 나아가, 개발된 실내환경 가상모델을 활용하여 실내환경 쾌적도와 건물의 운영 에너지 효율을 분석하는 방법을 제안하고자 한다. 건물의 에너지 사용량 저감하기 위한 건물의 운영 에너지를 효율화에 관한 연구 및 기술의 중요성이 확대되고 있으며, 점차 실내에서 보내는 시간이 증가하고 실내환경에 대한 인식이 높아짐에 따라 실내환경 품질이 매우 중요하게 고려되고 있다. 따라서, 건물의 운영 시 실내환경 품질의 확보를 기반으로 한 운영 에너지 효율화가 필요한 상황이다. 건물의 실시간 데이터를 기반으로 하는 건물 디지털화는 건물의 운영 에너지 사용량을 효율화 할 수 있는 잠재성을 가지고 있으며, 건물의 실시간 데이터는 건물자동화시스템(BAS) 및 건물에너지관리시스템(BEMS) 등에 반영되어 운영 효율성과 실내환경 품질을 향상시키는 데에 기반이 되는 역할을 한다. 그러나, 실내환경 모니터링 관점에서 건물 내 센싱 환경은 충분하지 않으며, 실물 센서로 이루어지는 모니터링은 제한된 변수 범위에서 공간 내 일부 국소적인 지점만을 모니터링하는 실정이다. 이러한 불완전하고 부정확한 실내환경 모니터링은 건물 에너지 효율과 재실자의 쾌적성을 저하시키기 때문에 실물 센서로 측정되지 않는 미지의 데이터까지 포함하는 전지적인 실내환경 모니터링을 위하여 실내환경 디지털 트윈이 필요하다. 문헌 고찰을 기반으로 건물의 실내환경 특성을 고려하는 디지털 트윈 모델링 방법에 대해 고찰하였다. 건물의 실내환경은 준공 이후 건물 운영되는 순간부터 조성되며, 이에 실내환경 디지털 트윈 모델을 개발하기 위해서는 운영 중인 건물에서의 현장 모델링이 수반되어야 한다. 현장 모델링은 건물의 시운전 기간에 수행되는 침습식 측정 데이터를 기반으로 이루어질 수 있지만, 운영 중인 건물의 시운전 기간 동안 측정되는 침습 데이터는 (1) 단기 측정의 한계, (2) 비용적 한계를 가진다. 따라서, 본 연구에서는 건물의 생애주기 관점에서 주기적인 모델링으로 모델을 확장하고 보정하는 실내환경 가상모델 개발 방법을 제안하여 실내환경 가상 모델링에 침습 데이터를 효과적으로 활용하는 방법을 제시하고 있다. 제안된 방법은 실제 건물을 대상으로 적용하여 모델링 접근법에 따른 비교 분석을 통한 단기 측정 침습 데이터의 효과적인 활용방안에 대해 논의하며, 침습 측정 최적화 방법에 대해 검증하였다. 아울러, 개발된 실내환경 가상모델을 건물의 에너지 효율 분석에 활용하여 실내환경 가상모델의 타당성에 대해 검토하였다. 본 연구에서 제안하는 실내환경 가상 모델링 방법과 적용 결과는 다음과 같다. 운영 단계에서 비침습식으로 측정되는 운영 데이터를 기반으로 초기 가상모델이 개발되며, 시운전 단계에서 측정하는 침습 데이터를 기반으로 가상모델을 확장한다. 침습 데이터 기반의 모델링 방법은 Gray-, Black-box 모델링 방법이 있으며, 기계학습 등을 활용한 확률론적 모델 개발 및 결정론적 모델 보정 등으로 가상모델을 개발하여 공간적으로 측정할 수 없는 환경변수나 물리적 센서로 측정하기 어려운 환경변수를 예측한다. 또한, 초기 가상모델의 확장 및 보정 관점에서 주기적인 모델링을 지원하기 위한 침습식 측정을 효율화하는 침습식 측정 최적화 방법을 제시하였다. 이는 최적화 기법을 활용하며 모델의 성능지표와 모델링에 사용하는 데이터 개수를 목적함수로 구성하여, 가상 모델링의 예측 성능을 최대로 확보하면서도 시운전 기간을 최소로 하는 측정 주기 및 기간을 최적으로 추정하는 방법이다. 다음으로는 본 방법을 국내 업무용 건물에 적용하여 실내환경 가상모델을 개발하였다. 먼저, 대상 건물에서 대상 공간의 실내환경 분포를 측정하여 공간 내 위치별로 온도 및 습도의 차이가 존재함을 발견하였고, 온도조절기 위치와 거주역 위치의 환경 차이는 실물 센서 설치위치 한계에 따른 실내 열환경 모니터링 계통오차를 발생시킴을 시사하였다. 이에 온도조절기 위치에서 측정되는 실내 환경변수를 기반으로 거주역의 PMV를 예측하는 가상모델을 개발하였고, 모델링 접근법에 따른 가상모델의 예측 성능을 비교하였다. 그 결과 Gray-box 모델링 방법으로 개발된 가상모델은 3개 기간(운영시간 중 에어컨 가동조건, 운영시간 중 에어컨 비가동 조건, 건물의 비운영시간)에 대해 각각 더 높은 정확도(0.05-0.22 MAE)를 제공하였다. 대상 건물에서 거주역 PMV 가상모델을 개발하기 위한 침습 데이터 측정 조건을 최적화하였다. 최적화된 침습 측정 조건은 817분 주기의 1분측정 조건으로 하루 내에서 총2분 데이터를 사용하는 조건이었으며, 침습 데이터 사용량이 99.8% 감소하였다. 최적화된 침습 데이터를 사용하는 가상모델의 예측 성능을 검토하고자, 가상모델 개발에 사용되는 침습 데이터 케이스에 따라 예측 성능을 비교하였다. 침습 데이터 없이 개발된 초기 가상모델의 MAE는 0.157이었고, 최적화를 수행하지 않는 조건인 장기 침습 데이터로 보정된 가상모델의 MAE는 0.052였다. 최적화된 침습 데이터 세트를 사용하는 가상모델은 장기 침습 데이터 세트와 동등한 정확도(0.034 MAE)를 제공하여, 최적화된 침습 측정 조건이 최소한의 침습 데이터로 최대의 예측 성능을 확보함을 나타내었다. 개발된 거주역PMV 가상모델을 가상센서로 활용하여 건물의 운영 에너지 효율을 분석하였다. 가상센서로 실시간 예측되는 실내 쾌적도를 기반으로 건물의 에너지 사용량과 발전량을 고려하여 건물의 에너지 운전 상태를 진단하는 방법을 제안하였으며, 이를 대상건물에 적용하였다. 시운전 기간에서 실측PMV로 도출된 결과를 각각 가상센싱된 PMV와 온도조절기 위치 PMV를 기반으로 도출한 평가와 비교하여 건물 에너지 평가에 사용되는 실내환경 쾌적도 예측 정확도를 평가하였다. 가상센싱된 PMV를 기반으로 도출한 결과의 정확도는 97.1 %로 매우 높았으며, 온도조절기 위치에서 계산된 PMV를 사용하는 경우의 정확도는 76.8 %로 상대적으로 낮게 나타났다. 이를 통해 건물의 에너지 효율을 분석할 때, 실내환경 가상모델 기반의 정확한 실내환경 모니터링이 필요함을 시사하였다. In this study, a method is proposed for developing a virtual model for indoor environments, specifically for indoor environment digital twin, to overcome limitations in monitoring indoor environmental conditions and operational energy efficiency degradation caused by constraints and errors in indoor environment monitoring in operational buildings. Furthermore, a method is suggested to analyze indoor environmental comfort and building operational energy efficiency using the developed indoor environment virtual model. The importance of research and technology related to optimizing the operational energy of buildings for reducing energy consumption has been growing. As the time spent indoors increases and awareness of indoor environments rises, indoor environmental quality becomes crucial. Thus, ensuring indoor environmental quality during building operation forms the basis for optimizing operational energy efficiency. Building digitalization based on real-time data has the potential to enhance the efficiency of operational energy use in buildings. Real-time data from buildings plays a foundational role in improving operational efficiency and indoor environmental quality through systems such as Building Automation Systems (BAS) and Building Energy Management Systems (BEMS). However, from the perspective of indoor environment monitoring, the sensing environment within a building is often insufficient, and monitoring with physical sensors typically covers only localized points within a limited range of variables. This incomplete and inaccurate indoor environment monitoring, which does not include unknown data not measured by physical sensors, necessitates a comprehensive indoor environment monitoring approach using an indoor environment digital twin to improve building energy efficiency and occupant comfort. Based on a literature review, digital twin modeling methods considering the indoor environmental characteristics of buildings were examined. Indoor environments are formed from the moment a building is put into operation, and to digitally twin the indoor environment, on-site modeling is necessary in operational buildings. On-site modeling can be based on intrusive measurement data collected during the building's commissioning period, but the intrusive data collected during the commissioning period of an operational building has limitations, including (1) short-term measurements and (2) cost constraints. Therefore, in this study, a method is proposed for developing an indoor environment virtual model that extends and calibrates the model through periodic modeling from the perspective of the building's life cycle. This method effectively utilizes intrusive data for indoor environment virtual modeling. The proposed method is validated through the application to an actual building, discussing effective utilization of short-term intrusive measurement data based on a comparative analysis according to the modeling approach and verifying optimization methods for intrusive measurements. The proposed method for indoor environment virtual modeling and its application results in this study are as follows: an initial virtual model is developed based on non-intrusive operational data collected during the operational phase, and the model is expanded based on intrusive data collected during the commissioning phase. Modeling methods based on invasive data include gray- and black-box modeling methods, and virtual models are developed through probabilistic model development and deterministic model calibration using machine learning. The developed virtual models can use for measure environmental variables or physical physical variables that cannot be measured spatially. Furthermore, from the perspective of extending and calibrating the initial virtual model, an optimization method for intrusive measurements is proposed to support periodic modeling. This optimization method utilizes optimization techniques to construct an objective function composed of the model's performance indicators and the number of data used for modeling. It aims to maximize the prediction performance of the virtual model while minimizing the measurement frequency and duration during the commissioning period. Next, the proposed method was applied to develop an indoor environment virtual model for a domestic commercial building. Initially, the indoor environmental distribution of the target space in the building was measured, revealing differences in temperature and humidity at various locations within the space. It was observed that the environmental variation between the temperature control unit location and the residence area introduces errors in indoor thermal environment monitoring due to the constraints of physical sensor installation locations. Based on the indoor environmental variables measured at the temperature control unit location, a virtual sensor was developed to predict the Predicted Mean Vote (PMV) in the residence area, and the predictive performance of the virtual sensor was compared according to the modeling approach. The results indicated that the virtual sensor developed with the Gray-box modeling method exhibited higher accuracy (0.05-0.22 Mean Absolute Error) for each of the three periods (air conditioning during working hours, non-air conditioning during working hours, non-operational hours). The intrusive data measurement conditions for developing a PMV virtual sensor in the target building were optimized. The optimized intrusive measurement condition involved measurements every 1 minute within 817 minutes per day, resulting in a 99.8% reduction in the amount of intrusive data used. To evaluate the predictive performance of the virtual sensor using optimized intrusive data, a comparison was made based on the intrusive data cases used in developing the virtual sensor. The Mean Absolute Error (MAE) of the initial virtual sensor developed without intrusive data was 0.157, and the MAE of the virtual sensor calibrated with long-term intrusive data, which did not undergo optimization, was 0.052. The virtual sensor using the optimized intrusive data set provided equivalent accuracy (0.034 MAE) to the long-term intrusive data set, demonstrating that the optimized intrusive measurement conditions secure maximum predictive performance with minimal intrusive data. The operational energy efficiency of the building was analyzed based on the developed indoor environment virtual model, specifically utilizing the PMV virtual sensor for the residence area. A method to diagnose the building's energy operation state was proposed by considering the building's energy consumption and generation based on indoor comfort, and it was applied to the target building. During the commissioning period, the accuracy of predicting indoor comfort used in building energy assessment was evaluated by comparing the results derived from actual PMV measurements with those based on the virtual sensed PMV and the temperature control unit PMV. The accuracy of the results based on the virtual sensed PMV was very high at 97.1%, whereas the accuracy using the PMV calculated from the temperature control unit was relatively low at 76.8%. This suggests that accurate indoor environment monitoring based on an indoor environment virtual model is necessary when analyzing the building's energy efficiency.

전원주택의 실내색채계획에 관한 연구 : 환경심리 요소를 중심으로

문연희 한서대학교 예술대학원 2002 국내석사

인간은 주거환경 속에서 다양한 심리적 욕구가 충족되기를 기대한다. 주거환경에 있어서 요구되어지는 환경심리적 요소에는 통제성, 프라이버시, 정체성, 영역성, 사회성, 심미성, 안전성, 위계성, 다양성 등이 있으며, 거주자에게 이러한 요소들이 조화를 이루어 충족되어질 때 그 실내공간에 만족감을 느끼게 되며 애착을 가지게 되리라고 본다. 그러한 환경심리적 요소들이 충족되기 위해서는 실내환경에서의 물리적 요소들이 적절히 구성되어 있어야하며, 물리적 요소 중에서도 공간의 형태보다 앞서 지각되어지고 있는 색채는 심리적으로 많은 영향을 주고 있는 것으로 알려져 있다. 최근에 더욱 선호되고 있는 전원주택은 인간의 주거생활양식과 그에 따른 주거환경에 대한 환경심리적 욕구의 충족을 위함이라 생각된다. 이에 본 연구는 전원주택에서 사용되어진 색채가 거주자들의 어떠한 환경심리적 욕구를 반영하고 있는지에 대해 파악하고, 나아가 전원주택 거주자들에게 보다 심리적으로 안정감과 애착심을 제공할 수 있는 환경심리적 요소가 반영된 색채계획을 제시하는데 그 의의가 있다고 하겠다. 연구 방법과 구성은 문헌과 선행 연구 등에서 이론적 배경을 고찰하고 잡지와 인터넷을 통하여 자료를 수집하고 검토함으로서 연구를 진행하였다. 연구의 진행과정은 다음과 같다. 첫째, 환경심리요소와 색채와의 연관성을 고찰하였다. 둘째, 전원주택의 실내구성과 색채와의 관계를 조명하고 전원주택에서 사용되어진 색채계획이 거주자의 어떠한 환경심리적 요소를 반영하고 있는지 분석하고, 미약하게 나타난 요소를 파악하였다. 셋째, 도출된 결과를 바탕으로 전원주택에 환경심리적 요소가 미약하게 반영된 실내색채를 보완하여 제안하고자 하였다. 이러한 진행과정을 통해 본 연구의 결과는 다음과 같다. 전원주택 실내색채의 특성은 전체적으로 색상 면에서는 R, YR, Y계열과, 무채색에 집중적으로 분포되어 있으며, 난색계열의 유사색 조화, 또는 단색 조화가 대부분 나타났다. 이에 전원주택 실내 색채에서 나타나는 환경심리적 요소로는 공적공간은 유사배색에 수수하고 온화한 톤이 주로 나타나 통제성, 사회성, 영역성, 안전성이 대부분 나타났고, 사적공간에서는 반대배색의 밝고 화사한 톤이 나타나 프라이버시, 심미성, 안전성으로만 주로 나타났다. 그 결과 심미성, 다양성 등이 부족하게 나타남을 알 수 있었다. 이러한 연구결과를 통해 앞으로의 전원주택 색채계획에 있어서 환경심리적으로 안정감과 만족감을 느낄 수 있도록 거주자들이 필요로 하는 환경심리적 요소에 부합하는 배색을 제시하고자 하였다. The human beings expect that a variety of the needs for psychological satisfaction are met in their dwelling environment. With regard to those environmental psychology factors, there are controllability, privacy, identity, territoriality, sociality, estheticism, stability, hierarchy, variety, and so forth. When such parts are in harmony and appealing to the dwellers, they will feel a sense of satisfaction and have affection to their dwelling interior. For these environmentally psychological components to be contained, physical parts should be laid out in an appropriate manners. The color perceived faster than the feeling from the spatial shape among those elements designed, in particular, is known to be much influential psychologically. The rural housing preferred recently more than ever before is regarded not only for the part of living mode for shelter but also for the satisfaction of environmental psychology need for inhabitant surroundings. This study comprehends what environmentally psychological desire is reflected with the colors used in the rural houses for the residents. Further, the study tries to find a color planning which considers reflecting environmental psychology elements to provide a stability at home and attachment to house for rural house dwellers in a psychological sense. In the studying method and format, this writing performs the review on the background in theory from literatures and precedent studies and the collection from materials in magazines and Internet. This proceeds to the following steps; First, the relation between environmentally psychological elements and color is examined. Second, the correlation between interior plan and color in rural housing is understood and the assessment follows regarding what factors is looked upon for the color plan adopted in rural housing. Thereafter, the less reflected portions are highlighted. Third, based on the derived results, suggestions are made that the weakly reflected interior colors as to environmentally psychology should be complemented. The outcome through this process is as follows: The interior colors used in rural dwelling house are generally characterized as dense distribution of R, YR, Y, and achromatic color series and harmony of analogous colors or monochrome of warm color series in terms of hue. Consequently, as for environmental psychology aspects, analogous color scheme along with a simple and mild tone appears in public space mostly and this gives controllability, sociality, territoriality and stability, while the opposite color scheme with warm and brilliant tone come up in private space for the most of cases and shows privacy, esthetical side and stability only. This results in the lack of some areas like esthetic sense and variety. The outcome through this study suggests the application of color scheme in harmonious with psychological factors required to dwellers in color planning for the rural housing in the future so that they can feel stabilized and satisfied.

재실자 맞춤형 실내공간 구축을 위한 인간-건물 상호작용 분석 : 집중과 안정 상태를 중심으로

오동근 서울과학기술대학교 2024 국내석사

사람들은 실내공간에 거주하면서 편안함, 안전함, 만족감 등 다양한 감정을 느낀다. 여기서, 실내공간은 사람들의 삶의 질을 향상시키는 데에 있어 매우 중요한 요소이다. 실내공간에 대한 사람들의 관심은 계속해서 증가하고 있으며, 실내공간의 주체인 재실자를 위한 맞춤형 실내공간을 조성하는 것이 중요하다. 그러나 실내공간에서는 다양한 재실 상황이 발생하기에, 기존 연구들처럼 단일 목표를 기반으로 재실자 맞춤형 실내공간을 제안하는 것은 어려운 실정이다. 예를 들어, 학생들은 개인 공간에서 학습하기도 하며(집중), 편안하게 휴식을 취하기도 한다(안정). 이에 따라, 집중만을 고려하거나, 휴식만을 고려하여 실내공간을 조성하는 것은 적절한 솔루션이라고 보기 어렵다. 따라서, 다양한 실내환경 변화를 기반으로 재실자에게 적합한 맞춤형 실내공간을 구현하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 재실자 맞춤형 실내공간을 구현하기 위해 집중 환경과 안정 환경 중심으로 실험이 수행되었다. 집중 환경을 분석하기 위해 실내환경질 중 조도와 소음을 조절변수로 설정하였고, 뇌전도 장비를 통해 생리신호를 측정하였다. 또한, 스트루프 테스트를 통해 업무 수행능력을 측정하였다. 다음으로, 안정 환경을 분석하기 위해 조망경관의 유형과 거리감을 조절변수로 설정하였고, E4 손목밴드 장비를 통해 생리신호를 측정하였다. 또한, 사전 및 사후설문을 통해 심리반응을 산출하였다. 산출된 데이터(즉, 생리신호, 업무 수행능력, 심리반응)는 통계적 방법에 의해 분석되었다. 먼저, 집중 환경에서 조도와 소음의 상호작용이 뇌전도에 미치는 영향을 파악하였으며, 업무 수행능력을 기반으로 적절한 실내환경을 제안하였다. 다음으로, 안정 환경에서 조망경관의 변화가 재실자의 생리신호 및 심리반응에 미치는 영향을 파악하였으며, 생리신호와 심리반응 간의 상관관계를 도출하였다. 본 연구를 통해 객관적 측정과 주관적 판단을 기반으로 인간과 건물의 상호작용에 대해 분석하고, 실내환경을 진단하여 각자에게 적합한 재실자 맞춤형 실내공간을 구현할 수 있을 것으로 기대된다. 이와 더불어, 재실자의 건강을 기반으로 하는 자동 제어 시스템을 구현하여 건강한 건물을 수립할 수 있다. People feel various emotions such as comfort, safety, and satisfaction while living in an indoor space. In here, indoor space is a very important factor in improving people's quality of life. People's interest in indoor space continues to increase, and it is important to create a customized indoor space for the building occupant who is the subject of the indoor space. However, since various occupancy situations occur in a living space, it is difficult to propose a customized indoor space for building occupant based on a single goal as in previous studies. For example, students may learn (concentration) in a personal space and take a comfortable rest (stability). Accordingly, it is difficult to say that creating a personal space considering only concentration or an environment considering only rest is an appropriate solution. Therefore, it is necessary to implement a customized indoor space suitable for building occupant based on various changes in the indoor environment. In this study, experiments were conducted focusing on the concentrated environment and the stable environment in order to realize a customized indoor space for building occupants. In order to analyze the concentrated environment, illuminance and noise among indoor environmental quality were set as control variables, and physiological responses were measured through EEG equipment. In addition, work performance was measured through a stroop test. Next, in order to analyze the stable environment, the type and distance of the landscape were set as control variables, and physiological responses were measured through E4 wristband equipment. In addition, psychological response was calculated through pre and post surveys. The calculated data (i.e., physiological response, work performance, and psychological response) were analyzed by statistical methods. First, the effect of the interaction of illuminance and noise on the EEG in a concentrated environment was identified, and an appropriate indoor environment was proposed based on the work performance. Next, the effect of the change in the landscape on the physiological and psychological responses of the building occupant in a stable environment was identified, and a correlation between physiological and psychological responses was derived. Through this study, it is expected to analyze the interaction between humans and buildings based on objective measurement and subjective judgment, diagnose the indoor environment, and implement a customized indoor space suitable for each building occupant. In addition, a healthy building can be established by implementing an automatic control system based on the health of the building occupants.