ECOTECT을 이용한 창문 및 차양 요소의 건물에너지 영향 비교

국문 초록 (Abstract)

현재 지구상에 소비되는 에너지의 40%를 차지하고, 배출되는 온실가스의 50%를 배출하는 것이 우리가 일하고 살고 있는 건물이므로, 선진국에서는 온실가스를 줄이기 위해 신재생에너지, 친환경디자인, Green Building 등 지속가능한 친환경 건축을 달성하기 위하여, 다양한 시도들이 행하여지고 있다.
지속가능한 친환경건축을 실현하는 방식으로 환경부하, 환경성능 검토가 필수적으로 필요하지만, 기존 건축설계프로세스에서는 그러한 객관화, 수치화된 데이터를 분석 검증하여 디자인을 수정하는 시스템이 부족했었다. 건물의 친환경 전략 혹은 에너지 절약 설계 방안 없이는 시대 흐름, 건축주 및 사용자의 요구 및 정부의 규제에 따라갈 수 없다. 하지만 정확한 친환경적 분석 없이는 쉽지 않은 것이 현실이다.
BIM(Building Information Modeling)을 통하여, 자재 분석도 가능하고, 스케줄도 파악할 수 있으며, 한 번의 모델링으로 수천가지의 도면도 가능하고 비용 분석 또한 가능하다. 하지만, 기존 연구에서는 BIM과 건물에너지 혹은 각종 건물 성능 평가 시뮬레이션에 대한 언급은 많지 않다. 시뮬레이션이 이루어지더라도, 구체적인 분석 결과보다는, 대부분 좋은 이미지, 화살표나 다이어그램 등으로 중요한 친환경적 개념을 대변하고 있는 것이었다.
초기 설계단계에서 미적인 평가와 더불어 건물의 환경적 성능 평가까지 이루어 진다면, 보다 BIM을 이용한 친환경 건축에 한 걸음 더 다가선 것이라 할 수 있을 것이다. 또한, 이를 반영하여, 중간 및 최종 단계까지 지속적인 친환경 분석과 평가가 요구된다고 할 수 있다. 이에 BIM통합프로세스의 속성정보와 객체정보를 활용하여 환경성능 및 환경부하 분석에 적용한다면, 보다 친환경적인 건축을 진행할 수 있을 것으로 보여진다.
김미경외 3인(2011), 문현준외 3인(2008) 등 다수의 연구자들이 BIM과 초기설계단계에서의 환경성능 및 환경부하와의 관계를 분석하고, 설계프로세스를 도출하여 제안하는 연구를 수행한 사례가 있으나, BIM 기반 환경성능과 환경부하 분석이 필요하다는 이유와 당위성을 문헌조사와 이론적 고찰을 통하여 제시하는 경우가 많았으며, 실제 BIM툴을 이용하여 시뮬레이션을 통한 구체적인 에너지 성능 분석을 실시한 연구 사례가 부족하여, 실제 BIM툴의 실무에서의 실용성에 대한 검증에는 한계가 있는 것으로 보였다.
따라서 본 연구에서는 부산지역의 기상데이터와 대상건물의 데이터를 기반으로, BIM 툴인 Ecotect 프로그램을 이용한 창문, 차양 요소의 건물에너지 에 대한 분석을 실시하여 설계 초기단계에서의 에너지 효율적 건축을 위한 가능성을 파악하고자 하였다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서 론 1
• 1.1 연구의 배경 및 목적 1
• 1.2 연구의 방법 및 범위 2
• 1.3 연구의 진행과정 4
• 2. BIM 및 ECOTECT 5
• 2.1 지속가능한 건축과 BIM의 관계 4
• 2.1.1 BIM을 이용한 최근 친환경 건축 경향 4
• 2.1.2 BIM을 이용한 초기 친환경 설계 고려의 중요성 6
• 2.2 ECOTECT 프로그램 8
• 2.2.1 ECOTECT 프로그램의 특징 8
• 1) 초기 디자인 평가 8
• 2) 건축가를 위한 다양한 이미지 및 3D모델링 9
• 3) 엔지니어를 위한 다양한 데이터 9
• 4) 기타 프로그램과의 연계 9
• 2.2.2 ECOTECT 프로그램의 주요 기능 10
• 1) 일조 및 음영 분석 10
• 2) 태양 궤적도 10
• 3) Weather Tool 과 Solar Tool 10
• 4) 차양 디자인 분석 11
• 5) 일사량 분석 11
• 6) 실내 조도환경 분석 11
• 7) 일조권 분석 12
• 8) 음환경 분석 12
• 9) 열환경 및 에너지 분석 12
• 2.3 연구동향 분석 13
• 3. ECOTECT 프로그램을 이용한 시뮬레이션 15
• 3.1 대상건물의 개요 15
• 3.1.1 대상건물의 선정 15
• 3.1.2 대상건물의 에너지 실적 데이터 16
• 3.2 대상 건물의 ECOTECT 에너지 시뮬레이션 21
• 3.2.1 대상건물의 에너지 시뮬레이션을 위한 기후데이터 21
• 3.2.2 대상건물의 에너지 시뮬레이션 결과 24
• 3.3 시뮬레이션 결과와 실적데이터와의 비교 27
• 4. 건물요소에 따른 냉난방에너지 시뮬레이션 31
• 4.1 창유리 및 프레임에 따른 시뮬레이션 31
• 4.1.1 창유리 및 프레임 개요 31
• 4.1.2 창유리 및 프레임 시뮬레이션 결과 33
• 4.1.3 창유리 및 프레임 시뮬레이션의 결과값 분석 34
• 4.2 차양 종류에 따른 시뮬레이션 35
• 4.2.1 차양 종류 개요 35
• 4.2.2 차양 종류 시뮬레이션 결과 37
• 4.2.3 차양 종류 시뮬레이션의 결과값 분석 38
• 4.3 창면적비에 따른 시뮬레이션 39
• 4.3.1 창면적비 개요 40
• 4.3.2 창면적비 시뮬레이션 결과 42
• 4.3.3 창면적비 시뮬레이션의 결과값 분석 43
• 5. 결 론 44
• 참고문헌 46
• 감사의 글 48