지붕형 태양광 시스템의 최적 설치전략 수립을 위한 간략화된 평가 모델 : 군 시설물 박공지붕을 중심으로
저자
발행사항
서울 : 연세대학교 대학원, 2016
학위논문사항
학위논문(석사)-- 연세대학교 대학원 : 건축공학과 2016.2
발행연도
2016
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
서울
기타서명
Simplified estimation model for establishing the optimal implementation strategy of the rooftop photovoltaic system : focused on the gable roof of military facility
형태사항
vii, 69장 : 삽화 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: 홍태훈
소장기관
지구온난화로 인한 기후변화에 대응하기 위하여, 선진국을 중심으로 온실가스 배출 감축을 위한 다양한 정책을 시행하고 있다. 대한민국 국방부도 2009년 국방녹색성장 종합추진계획을 수립하여 국제기후변화에 적극적으로 대응하고 있다. 이러한 배경 하에, 본 연구는 군 시설물 박공지붕을 대상으로 지붕형 태양광 시스템을 도입하기 위한 최적 설치전략을 수립하기 위하여, 태양광 시스템의 생애주기 경제성 및 환경성을 평가를 수행할 수 있는 간략화된 평가 모델을 개발하였다. 이를 위하여, 본 연구는 3단계에 걸쳐 수행되었다: (1) 데이터 수집; (2) 에너지 시뮬레이션을 이용한 전력 생산량 산정; 그리고 (3) 생애주기 경제성 및 환경성 평가.
본 연구에서는 박공지붕의 방위별 최적 설치유형의 경향성을 분석하기 위하여, 간략화된 평가 모델을 이용하여 군 시설물 박공지붕에 대한 사례분석을 실시하였다. 박공지붕의 방위에 따라 0°(남향)을 기준으로 10° 간격으로 90°(동향)까지 총 10개의 사례를 분석하였다. 분석 결과는 절대적 투자가치 (Net Present Value; NPV) 및 상대적 투자가치 (Saving-to-Investment Ratio와 Break-Even Point; SIR과 BEP) 측면에서 각각 가장 좋은 설치유형을 제시한다. 분석 결과를 요약하면 다음과 같다.
첫째, 절대적 투자가치 (NPV) 측면에서, 박공지붕의 방위가 20°이하일 경우, 박공지붕 양쪽 경사면에 최적 각도로 설치되는 태양광 시스템(Both(opt.)), 그리고 30°이상일 경우, 박공지붕 양쪽 경사면에 설치 방위가 남향, 그리고 최적 각도로 설치되는 태양광 시스템(Both(opt.)/S)이 최적 설치유형으로 결정되었다.
둘째, 상대적 투자가치 (SIR과 BEP) 측면에서, 박공지붕의 방위가 20°이하일 경우, 박공지붕 한쪽 경사면에 지붕경사 각도로 설치되는 태양광 시스템(One(ext.)), 그리고 30°이상일 경우, Both(opt.)/S가 최적 설치유형으로 결정되었다.
본 연구에서 개발한 모델을 이용하면, 다섯 가지 변수 입력만으로 절대적 투자가치 및 상대적 투자가치 측면에서, 생애주기비용 및 생애주기이산화탄소 분석 결과를 도출할 수 있다. 본 연구의 결과물은 군 시설업무 병과의 의사결정자가 태양광 시스템을 도입하고자 할 때, 태양광 시스템의 최적 설치전략을 수립하는데 활용될 수 있다.
To cope with the climate change, various policies which can reduce the carbon emissions have been promoted centered on the developed countries. The Ministry of National Defense of the South Korea have also coped with the global climate change actively by establishing the Green Growth policy. Based on this circumstance, this study aimed to establish the optimal implementation strategy of rooftop photovoltaic (PV) system on the gable roof of military facilities. To achieve this objective, the simplified estimation model which can conduct the life cycle economic and environmental assessment of PV system was developed in this study. Toward this end, this study was conducted as follows: (i) data collection; (ii) analysis of the electricity generation using the energy simulation; and (iii) assessment of the life cycle economic and environmental performance.
The case study was conducted to analyze the trend of the optimal type of installation by the orientation of the gable roof of the military facility. The orientation of the gable roof of the military facility was divided by 10° unit into 10 intervals from 0° (south direction) to 90° (east direction), which was analyzed as the case study. The result of the life cycle economic and environmental assessment was presented in terms of the net present value (NPV) as an absolute investment value index and savings-to-investment ration (SIR) and break-even point (BEP) as a relative investment value index. The detailed result is as follows. First, in terms of NPV25 (i.e., net present value in 25 years), when the orientation of the gable roof of the military facility was not more than 20° and more than 30°, it was determined that Both(opt.) and Both(opt.)/S were the optimal type of installation, respectively. Second, in terms of the SIR25 (i.e., savings-to-investment ratio in 25 years) and BEP, when the orientation of the gable roof of the military facility was not more than 20° and more than 30°, it was determined that One(ext.) and Both(opt.)/S were the optimal type of installation, respectively.
User can get the result of the life cycle cost (LCC) and life cycle carbon dioxide (LCCO2) analyses of five types of installation in terms of the absolute and relative investment value by inputting five values in the proposed model. Decision makers in the military can make the optimal implementation strategy of PV system using the simplified estimation model.
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