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순-에너지 제로 건물 설계자를 위한 견고성 평가 방법
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RAJESH KOTIREDDY 네덜란드 아인트호벤 공대 건축물리공간환경학과
PIETER-JAN HOES 네덜란드 아인트호벤 공대 건축물리공간환경학과
JAN L.M. HENSEN 네덜란드 아인트호벤 공대 건축물리공간환경학과
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유럽 건물 에너지 성능 지침(EPBD)이 오는 2020년부터 건설되는 모든 신축 건물은 에너지 제로 건물이 되어야 한다고 개정되었다. 공간 환경에 에너지 효율 기술을 적용하고 재생에너지를 통합해 건물의 단열 성능을 높이면 에너지 제로에 가까운 건물을 지을 수 있다. 이러한 공간 환경 대책을 구현하기 위해서는 상당한 경제적 노력이 필요하다는 점을 고려했을 때, 건물 수명이 다할 때까지 기대 성능을 발휘해야만 한다. 그러나 가구 크기나 그에 따른 행동 방식 등 건물을 운영하면서 일어나는 불확실한 요소가 너무 많다. 또한, 기후 변화나 정책 변화 같은 외부 요소도 건물의 수명주기 동안 건물 성능에 영향을 주게 된다. 이러한 불확실성은 건물 성능에 영향을 주어 결과적으로 설계 단계에 예측했던 성능과 실제 성능 간 편차가 생길 가능성이 있다. 이러한 성능 편차를 줄이려면 설계 단계부터 불확실성을 고려해 건물 성능의 견고성을 평가해야 한다. 이에, 이러한 불확실성을 고려해 순수한 에너지 제로 건물의 견고성을 평가할 수 있는 연산 방법론을 개발했다.
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▶핵심어 : 강건 설계, 순-에너지 제로 건물, 견고성 평가, 불확실성, 다중 범주 평가
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개발한 방법론은 포괄적인 방법이므로 성능 견고 성을 평가할 때 신축 건물과 기존 건물 어느 쪽에나 사용할 수 있다. 이 방법론은 서로 다른 성능을 요구 하는 여러 이해관계자가 얽혀있는 프로젝트에서 유용 하며, 대규모 설계 공간에서 설계 강건성을 파악하는 데에도 효과적이다. 지면에 한계가 있으므로 본고에서 는 설계자가 이 방법론으로 몇 가지 대안 설계 중 강 건한 순-에너지 제로 건물 설계를 식별하는 방법을 실례로 들어 설명한다. 이러한 입증 사례는 건축산업 에서 서로 다른 이해관계를 대표하는 정책 입안자와 주택 소유자를 대상으로 한다.
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강건 설계는 왜 필요한가?
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현재 설계 실무 분야에서는 건물 운영에 대한 몇 가 지 가정을 토대로 건물 성능을 예측하고 있다. 더욱 이, 건물 성능을 예측할 때 과거의 날씨 데이터를 이 용한다. 건물 운영, 기후 변화, 정책 상 불확실성이 건 물 성능에 영향을 줄 수 있으며, 이로 인해 에너지 이용과 운영비에 변동이 생길 수 있고, 실내 환경 품질 문제로도 이어질 수 있다.
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저-에너지나 순-에너지 제로 건물에서는 이러한 불확실성이 영향을 줄 가능성도 매우 높아 예측 성능과 실질 성능 간 편차가 생길 가 능성도 있다. 나아가, 결정적인 조건에서는 다중 순에너지 제로 건물(NZEB) 구성으로 최적 성능을 비슷 한 정도로 낼 수 있지만 이러한 불확실성이 존재하는 상태에서는 성능도에 차이가 생길 수 있다.
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이 불확실 성을 순-에너지 제로 건물 설계 과정에 고려하는 경 우는 드물기 때문에 의사결정 과정에 설계 상 불확실 성에 취약하고 원하는 성능을 내지 못할 수도 있다. 이 러한 취약성을 줄이려면 설계 단계와 설계 결정을 내 릴 때 이러한 불확실성을 고려해 성능 견고성을 평가 해야 한다.
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누가 관심을 보일까?
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정책 결정자는 의도한 정책 목표를 비호하는 수단으로 성능 강건성을 이용해 미래 건물 규정의 에너지 성능 요건을 정의할 수 있다. 또한 강건성을 고려해 정책을 정의함으로써 현 건물이 그 성능을 높이고 수 명을 늘릴 수 있도울 수도 있다.
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마찬가지로 성능 강 건성은 건물 수명 동안 원하는 건물 성능을 발휘하기 를 바라는 주택 소유자와도 관련이 있다. 에너지 성능 계약자는 예측한 성능과 실질 운영 성능 간 편차를 줄여 성능 강건성 평가에서 혜택을 볼 수 있다.
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강건성은 어떻게 평가할까?
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불확실성 발생 확률은 대개는 알 수 없다. 그 한 가지 방법이 공식화된 대안으로 이해할 수 있는 ‘시나리오’ 를 이용해 불확실성을 성능 강건성 평가에 통합하는 방법이다.
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시나리오를 이용해 이러한 각 대안 별 각각 의 설계 성능을 기준으로 가능성 있는 다양한 대안을 제시해 설계의 성능 강건성을 평가할 수 있다. 이러한 접근을 해 본 후 순-에너지 제로 건물의 성능 강건성을 평가할 수 있는 연산 방법론을 개발했다. 그림 1은 성능 강건성 평가 방법론을 나타낸 것이다.
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이 방법론은 다중 성능 지표와 그 각각의 강건성을 고려한 다중 범주 성능 평가와 다중 범주 의사결정 과정으로 이루어진다(그림 2). 이 접근법에서는 의사 결정자의 선호도 우선순위로, 설계공간, 미래 시나리오, 성능 지표를 정의한다.
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요약하면, 다중 성능 지표와 그에 따른 강건성으로 건물 성능을 시뮬레이션한 미래 시나리오로 설계공간의 성능을 평가해 강건한 설계를 식별한다.
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중략......................................
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순-에너지 제로 건물 설계자를 위한 견고성 평가 방법
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_x000D_RAJESH KOTIREDDY 네덜란드 아인트호벤 공대 건축물리공간환경학과
_x000D_PIETER-JAN HOES 네덜란드 아인트호벤 공대 건축물리공간환경학과
JAN L.M. HENSEN 네덜란드 아인트호벤 공대 건축물리공간환경학과
_x000D_유럽 건물 에너지 성능 지침(EPBD)이 오는 2020년부터 건설되는 모든 신축 건물은 에너지 제로 건물이 되어야 한다고 개정되었다. 공간 환경에 에너지 효율 기술을 적용하고 재생에너지를 통합해 건물의 단열 성능을 높이면 에너지 제로에 가까운 건물을 지을 수 있다. 이러한 공간 환경 대책을 구현하기 위해서는 상당한 경제적 노력이 필요하다는 점을 고려했을 때, 건물 수명이 다할 때까지 기대 성능을 발휘해야만 한다. 그러나 가구 크기나 그에 따른 행동 방식 등 건물을 운영하면서 일어나는 불확실한 요소가 너무 많다. 또한, 기후 변화나 정책 변화 같은 외부 요소도 건물의 수명주기 동안 건물 성능에 영향을 주게 된다. 이러한 불확실성은 건물 성능에 영향을 주어 결과적으로 설계 단계에 예측했던 성능과 실제 성능 간 편차가 생길 가능성이 있다. 이러한 성능 편차를 줄이려면 설계 단계부터 불확실성을 고려해 건물 성능의 견고성을 평가해야 한다. 이에, 이러한 불확실성을 고려해 순수한 에너지 제로 건물의 견고성을 평가할 수 있는 연산 방법론을 개발했다.
_x000D_▶핵심어 : 강건 설계, 순-에너지 제로 건물, 견고성 평가, 불확실성, 다중 범주 평가
_x000D_개발한 방법론은 포괄적인 방법이므로 성능 견고 성을 평가할 때 신축 건물과 기존 건물 어느 쪽에나 사용할 수 있다. 이 방법론은 서로 다른 성능을 요구 하는 여러 이해관계자가 얽혀있는 프로젝트에서 유용 하며, 대규모 설계 공간에서 설계 강건성을 파악하는 데에도 효과적이다. 지면에 한계가 있으므로 본고에서 는 설계자가 이 방법론으로 몇 가지 대안 설계 중 강 건한 순-에너지 제로 건물 설계를 식별하는 방법을 실례로 들어 설명한다. 이러한 입증 사례는 건축산업 에서 서로 다른 이해관계를 대표하는 정책 입안자와 주택 소유자를 대상으로 한다.
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_x000D_강건 설계는 왜 필요한가?
현재 설계 실무 분야에서는 건물 운영에 대한 몇 가 지 가정을 토대로 건물 성능을 예측하고 있다. 더욱 이, 건물 성능을 예측할 때 과거의 날씨 데이터를 이 용한다. 건물 운영, 기후 변화, 정책 상 불확실성이 건 물 성능에 영향을 줄 수 있으며, 이로 인해 에너지 이용과 운영비에 변동이 생길 수 있고, 실내 환경 품질 문제로도 이어질 수 있다.
_x000D_저-에너지나 순-에너지 제로 건물에서는 이러한 불확실성이 영향을 줄 가능성도 매우 높아 예측 성능과 실질 성능 간 편차가 생길 가 능성도 있다. 나아가, 결정적인 조건에서는 다중 순에너지 제로 건물(NZEB) 구성으로 최적 성능을 비슷 한 정도로 낼 수 있지만 이러한 불확실성이 존재하는 상태에서는 성능도에 차이가 생길 수 있다.
_x000D_이 불확실 성을 순-에너지 제로 건물 설계 과정에 고려하는 경 우는 드물기 때문에 의사결정 과정에 설계 상 불확실 성에 취약하고 원하는 성능을 내지 못할 수도 있다. 이 러한 취약성을 줄이려면 설계 단계와 설계 결정을 내 릴 때 이러한 불확실성을 고려해 성능 견고성을 평가 해야 한다.
_x000D_누가 관심을 보일까?
_x000D_정책 결정자는 의도한 정책 목표를 비호하는 수단으로 성능 강건성을 이용해 미래 건물 규정의 에너지 성능 요건을 정의할 수 있다. 또한 강건성을 고려해 정책을 정의함으로써 현 건물이 그 성능을 높이고 수 명을 늘릴 수 있도울 수도 있다.
_x000D_마찬가지로 성능 강 건성은 건물 수명 동안 원하는 건물 성능을 발휘하기 를 바라는 주택 소유자와도 관련이 있다. 에너지 성능 계약자는 예측한 성능과 실질 운영 성능 간 편차를 줄여 성능 강건성 평가에서 혜택을 볼 수 있다.
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_x000D_강건성은 어떻게 평가할까?
불확실성 발생 확률은 대개는 알 수 없다. 그 한 가지 방법이 공식화된 대안으로 이해할 수 있는 ‘시나리오’ 를 이용해 불확실성을 성능 강건성 평가에 통합하는 방법이다.
_x000D_시나리오를 이용해 이러한 각 대안 별 각각 의 설계 성능을 기준으로 가능성 있는 다양한 대안을 제시해 설계의 성능 강건성을 평가할 수 있다. 이러한 접근을 해 본 후 순-에너지 제로 건물의 성능 강건성을 평가할 수 있는 연산 방법론을 개발했다. 그림 1은 성능 강건성 평가 방법론을 나타낸 것이다.
_x000D_이 방법론은 다중 성능 지표와 그 각각의 강건성을 고려한 다중 범주 성능 평가와 다중 범주 의사결정 과정으로 이루어진다(그림 2). 이 접근법에서는 의사 결정자의 선호도 우선순위로, 설계공간, 미래 시나리오, 성능 지표를 정의한다.
_x000D_요약하면, 다중 성능 지표와 그에 따른 강건성으로 건물 성능을 시뮬레이션한 미래 시나리오로 설계공간의 성능을 평가해 강건한 설계를 식별한다.
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