중·소형 건축물 냉·난방설비의 경제성 비교분석 : 지열설비와 도시가스설비의 비교
저자
발행사항
진주 : 경상국립대학교 대학원, 2024
학위논문사항
학위논문(석사)-- 경상국립대학교 대학원 기술경영학과(학과간) 기술경영공학 2024. 2
발행연도
2024
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
경상남도
기타서명
An Economic Analysis Study of Air Cooling & Heating Facilities at Small and Medium-sized Buildings : A Comparison of Geothermal Facilities and City Gas Facilities : 지열설비와 도시가스설비의 비교
형태사항
ix, 35 p. : 삽화 ; 30 cm
일반주기명
경상국립대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
지도교수: 오승환
UCI식별코드
I804:48003-000000034208
소장기관
In the execution of mechanical field service design and construction
supervision for public construction projects, determining the primary heating
and cooling system operation method is crucial. This decision significantly
impacts direct and indirect factors such as design costs, total construction
costs, operational costs (fuel costs, maintenance costs), and user
convenience. To make rational decisions, various considerations, including
legal regulations, project site conditions, building space utilization,
operational costs, and maintenance convenience, need to be collaboratively
reviewed with the client during the design (basic and detailed design) and
construction stages by professionals in various fields (architecture,
mechanical, electrical, civil engineering). However, the economic evaluation
results vary depending on when and by whom (client operations and
maintenance personnel, architects, construction supervisors, mechanical
equipment manufacturers, mechanical construction supervisors, etc.) such
economic assessments are conducted during the construction project stages.
This study focuses on the entire spectrum of design, construction, operation,
and maintenance of small to medium-sized public buildings, with a specific
examination of geothermal and city gas heating and cooling systems in
similar capacity systems for buildings with a floor area of over 1,000m2
completed within the last 5 years (2017-2022).
The study compares the performance of heating and cooling systems in two
selected buildings. The comparison involves analyzing the actual construction
costs (design and construction) documented in completion reports for
geothermal and city gas heating and cooling systems with the same cooling
capacity. Additionally, an economic analysis was conducted on the facility's
life-cycle costs (LCC) for 15 years after completion, including operational
and maintenance expenses. The economic analysis involved using the Net
Present Value (NPV) method with a discount rate(i) of 4.5%. The costs
incurred over 5 years, from construction commencement to completion, and
the primary equipment's operational lifespan of 15 years were calculated
logically and reasonably. Finally, the past, present, and future amounts
needed were discounted to NPV to analyze the economic feasibility of the
two alternatives (geothermal heating and cooling systems, city gas heating
and cooling systems) for the same service project.
The study found that applying individual air conditioning heating and cooling
systems using geothermal (vertical closed or vertical open) and city gas
(natural gas) heat sources to small to medium-sized public institutions with
a floor area of over 1,000m2, completed within the last 5 years, resulted in
approximately 18.4% higher economic efficiency for gas facilities compared
to geothermal facilities over a 20-year life-cycle using the NPV method
with a 4.5% discount rate. Specifically, the economic advantages of gas
facilities were approximately 57.7% in design costs and about 59.7% in
construction costs, while geothermal facilities showed about 37.3% economic
efficiency in 15 years of operating costs.
Based on these results, it can be concluded that implementing geothermal
heating and cooling systems in public buildings, with national subsidies
(national/local government funding) amounting to approximately 18.4% of the
20-year life cycle cost (LCC), could be an effective policy for achieving
the government's policy direction of enhancing energy efficiency for carbon
emission reduction and expanding the use of new and renewable energy.
(연구배경) 공공기관 건설공사의 기계분야 용역설계·공사감독 업무를 수행함에
있어서 주요 냉·난방설비 운영방식을 결정하는 것은 매우 중요한 일이다. 이 결정은
설계비, 총공사비, 경상운영비(연료비, 유지관리비), 사용자의 편리성 등에도
직·간접적인 영향을 주게 된다. 또한 합리적 결정을 위해서는 설계단계(기본·
실시설계) 및 시공단계에서 다양한 법적규제, 사업대상지 현장조건, 건물공간
활용유무, 경상운영비, 유지관리의 편의성 등의 항목이 발주처와 함께 전공종
(건축,기계,전기,토목)에 대하여 복합적으로 검토되어 최종설계에 반영되어야 한다.
그러나 이런 경제성 검토결과가 건설공사의 어느 단계(기본설계, 상세설계, 시공
단계 등)에서 검토되는지, 누구(발주처 운영 및 유지관리자, 건축사, 건축공사감독,
기계설비제조사, 기계공사감독 등)에 의해서 검토되는지에 따라 결과가 다양하게
나타나고 있다.
(연구대상) 중·소형 공공기관 건축물의 설계, 공사, 운영 및 유지관리 등의
전 분야를 연구범위로 지정하였으며, 검토대상은 최근 5년 이내(2017~2022년)
준공된 연면적 1,000m2 이상인 중·소형 공공기관의 동일한 냉방용량의 가스열원
냉·난방설비와 지열원 냉·난방설비이다.
(연구방법) 선정된 연구대상 2곳의 냉·난방설비 실적공사 결과를 비교하였으며,
비교방법은 동일한 냉방성능을 기준으로 지열원 냉·난방설비와 가스열원 냉·난방
설비의 준공도서에 있는 실적공사금액(설계·시공) 및 준공 후 15년간의 시설
경상운영비, 유지관리비에 대하여 실적 및 추정자료를 바탕으로 경제성 분석을
실시하였으며, 경제성 분석 방법은 비교대상인 2곳의 냉·난방설비에 대하여 착공
에서 준공까지의 5년과 주요설비 수명주기 운영기간인 15년간 사용된 비용을
논리적·합리적인 방법으로 산정 및 추정한 다음 과거·현재·미래에 필요한 금액을
할인율(i)을 적용하여 순현재가치(NPV)로 환산하여 두가지 대안(지열냉·난방
설비, 도시가스 냉·난방설비)에 대한 경제성을 분석(동일서비스 프로젝트 비용
분석)을 실시하였다.
(연구결과) 본 연구로 최근(5년 이내)에 준공된 연면적 1,000m2 이상인 중·소형
규모의 공공기관에 적용된 지열(수직밀폐형 또는 수직개방형) 및 가스열원(도시
가스) 개별공조 냉·난방설비를 대상으로 20년간의 전생애주기비용(LCC)을 동일
서비스 프로젝트에 대한 순현재가치법(NPV)으로 할인율4.5%를 적용하여 분석한
결과는 가스설비가 지열설비 대비 약18.4% 경제성이 있는 것으로 분석되었다.
세부내용을 보면 가스설비가 기본설계비 약57.7%, 시공비 약59.7% 경제성이
있었고, 지열설비가 15년간의 운영비에서 약37.3% 경제성이 있음을 알 수 있었다.
이 결과를 바탕으로 정부 정책기조인 탄소배출량 저감을 위한 에너지이용
효율화를 추진하고 신·재생에너지 보급 확대를 위해서는 공공건축물에 재생에너지인
지열 냉·난방설비 적용 시, 20년간 전생애주기비용(LCC)의 약18.4% 금액을 국가
보조금(국비/시·도비/군비)으로 지원하는 정책을 수립·반영하면 목적을 달성할 수
있음을 알 수 있었다.
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