탄소중립 건축을 위한 그린빌딩의 입체녹화 디자인 방법에 관한 연구 -업무용 오피스 건축을 중심으로- = A Study on the 3D Green Design Method of Green Building for Carbon Neutrality Architecture - Focusing on Office for Business -

국문 초록 (Abstract)

(연구배경 및 목적) 기후 위기에 대응하기 위하여 선진국을 중심으로 탄소중립을 달성하기 위한 노력은 최근 범세계적으로 대두되고 있다. 2015년 파리협정 이후 2018년 발표된 IPCC의 경고에 발맞추어 한국도 온실가스 저감 및 에너지 소비량 효율화를 위한 전 세계적 노력에 동참하며 2020년 2050 탄소중립 로드맵을 발표하여 정책적으로 탄소중립을 위한 노력을 하고 있다. 온실가스를 발생시키는 도시의 에너지 소비를 저감하고자 입체녹화를 통한 도심 내의 녹색공간이 냉·난방에너지 소비량 저감에 끼치는 영향을 분석하였으며 건축물 입체녹화와 탄소중립에 관한 이론적 고찰을 통하여 분석의 방향을 수립하였다. 이 분석을 통하여 건축물 입체 녹화가 냉·난방에너지 소비량 저감에 끼치는 영향을 확인하고자 한다. (연구방법) Design Builder는 Energy Plus 기반에 ASHRAE 90.1기반의 시뮬레이션 프로그램으로 건물을 3D로 확인 및 녹화의 적용이 가능하다. 국내에서 주거시설 다음으로 규모가 큰 상업시설 중 근린생활시설과 업무시설을 대상으로 선정하였으며, 입체녹화 디자인방법은 옥상녹화, 벽면녹화와 실내녹화 및 발코니녹화와 세 가지 유형을 더한 혼합형으로 선정하였고 녹화의 유형 내에서 수평형 방식과 수직형 방식을 재분류하였다. 도시지역에서 특히 업무시설의 비율이 커 서울과 수도권을 대상지로 선정하였고 건축학회 설계사례집에 있는 업무시설 예시를 바탕으로 프로그램 및 건축물 구성을 참조하였다. 서울 및 수도권지역과 업무시설의 법적 기준을 이용하여 건축물 재료를 구성하고 시뮬레이션 프로그램을 통하여 기준건물 및 입체녹화 디자인방법 유형별로 냉·난방에너지 저감량을 분석하여 구체적으로 수치를 비교한다. (결과) 시뮬레이션을 통하여 그린빌딩의 입체녹화 디자인방법별로 결과를 비교·분석한다. 분석결과 입체녹화는 그린빌딩의 패시브 요소로서 건축물의 냉·난방에너지 소비량 저감에 영향을 주었지만 단열층의 강화를 통한 건축물 설계기준이 향상되면서 그 효과가 크지는 않았다. 입체녹화 디자인방법의 유형별 입체녹화면적당 저감량이 상이하게 나타나 냉·난방에너지 저감량과 함께 그린빌딩의 적정 입체녹화 디자인방법을 결정하는데 영향을 주었다. 옥상녹화는 고층의 건축물에서 녹화가 옥상부에만 적용되는 한계가 있어 냉·난방에너지 저감량과 입체녹화면적 당 저감량이 크지 않았고 벽면녹화는 입체녹화면적이 큰 것에 비례한 효과가 나타났다. 실내녹화 및 발코니녹화는 녹화면적 대비 저감효율이 긍정적이며 전 층에 적용될 수 있다. 혼합형은 입체녹화면적당 저감량은 준수하나 냉·난방에너지 소비량 종합에서 가장 큰 수치를 보였으며 수평형과 수직형 방식이 함께 이용되어 적정한 디자인방법으로 도출하였다. (결론) 그린빌딩의 입체녹화는 냉·난방에너지 소비량에서 일정부분 절감이 가능하며 입체녹화면적당 저감량이 유형별로 상이하여 그린빌딩을 디자인할 시 디자인방법의 선택이 가능하다. 입체녹화 디자인방법은 수직형과 수평형으로 구분되는데 수직형의 경우 저감 효율은 좋으나 관리 및 이용이 어려워 수평형 방식을 적극 유도하는 편이 좋으며 혼합형의 경우 두 가지 유형이 혼재되어 있으며 비교분석결과 냉·난방에너지 소비량 저감효율이 가장 좋아 적정한 유형임을 알 수 있었다. 그린빌딩의 패시브 요소로 적당한 입체녹화는 도 ...

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

(Background and Purpose) Globally, efforts to achieve carbon neutrality in response to climate crises have increased in recent years. Following the 2018 IPCC warning, Korea has also participated in global efforts to reduce greenhouse gas emissions and improve energy consumption efficiency and announced the 2050 Carbon Neutral Roadmap in 2020 as a policy measure for carbon neutrality. This study analyzed the impact of green spaces in a city by building 3D green spaces to reduce energy consumption for cooling and heating in urban areas. Through this analysis, this study verified the impact of 3D green spaces on reducing energy consumption. (Method) The Design Builder is a simulation program based on Energy Plus and ASHRAE 90.1 templates. Among commercial facilities, which are the second largest in scale after residential facilities in Korea, neighborhood living and office spaces were selected as the targets in this study. The 3D green design method selected a green roof, green wall, green indoor, and green balcony, and a mixed type composed of three of these types. The building components were constructed using the standards and climate data of Seoul. A simulation program was used to compare and analyze the energy savings of 3D green-type and standard buildings. (Results) The 3D green design methods were compared and analyzed through simulation. The results showed that 3D green reduced energy consumption as a passive element of the green building, but the effect was not significant as the architectural standards were improved by increasing insulation. The 3D green design method influenced the determination of green buildings, along with the amount of energy reduction, as the reduction per 3D green area varied by type. The green roof had a limitation in that greening was applied only to the roof. Therefore, the energy reduction amount and the reduction amount per 3D green area were not large, whereas the green wall showed an effect proportional to the large 3D green area. Green indoor and green balcony had positive reduction efficiency compared to the greening area and could be applied to all floors. The mixed type had good reduction per 3D green area, exhibited the largest total energy consumption, and was derived as a suitable design method. (Conclusions) 3D green can reduce energy consumption to some extent, and the reduction per area of 3D green varies by type. Therefore, it is possible to select and use a design method when creating green buildings. The 3D green design methods are divided into vertical and horizontal types. For vertical types, the reduction efficiency is good, but management and use are difficult; therefore, it is better to actively introduce horizontal methods. Mixed types should involve two methods; this is the best approach in terms of energy consumption reduction efficiency. As a passive element of green buildings, suitable 3D green would not only provide aesthetic beauty to the city and have an ecological effect, but would also reduce energy consumption, which could assist in attaining carbon neutrality; the carbon dioxide absorbed by plants would have the effect of reducing atmospheric carbon dioxide.

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