건물일체형 태양광시스템 적용 저탄소 에너지공유 단독주거 커뮤니티의 에너지자립율 분석 = Renewable Energy Penetration Rate Investigation of Low Carbon Energy Sharing Residential Community with Building Integrated Photovoltaic Systems

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study investigated renewable energy penetration rate of low carbon energy sharing residential community and zero energy building certification grade integrated with building integrated photovoltaic (BIPV) systems. Renewable energy penetration rates were evaluated by analyzing annual power generation of BIPV systems and energy consumption of cooling, heating, hot water, lighting, and ventilation in community. The renewable energy power generation rate was simulated by Solar Pro software and compared with experimental data of five months. Depending on the installation location of community, six different cases were investigated. As a result, Case 1 had an annual power generation of 113,960.4 kWh and renewable energy penetration rate of 75.8%, which was a ZEB certification grade 3rd. Case 2 had a renewable energy penetration rate of 82.95%, which was a ZEB certification grade 2nd. Case 3 has a renewable energy penetration rate of 82.95%, which was a certification grade 1st was 102%. Case 4 had a renewable energy penetration rate of 109.3%, which satisfied the ZEB certification grade 1st. Case 5 for community center met ZEB certification grade 1st. Case 6 for entire energy sharing residential community showed 120.5% of renewable energy penetration rate, which satisfied the 1st grade of ZEB certification.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 단독주거 커뮤니티 내 전체 시설을 대상으로 BIPV시스템 적용에 따른 연간발전량을 분석하여 커뮤니티의 에너지자립율과 제로에너지건축물인증 등급을 평가하였다. 그 결과, Case 1과 같이, 주택의 지붕에만 설치할 경우, 연간 발전량 114.0 MWh, 에너지자립율 75.8%로 제로에너지건축물인증 3등급인데 반해, 유휴부지에 설치면적을 증대시킬수록 에너지자립율은 높아지는 것으로 나타났다. Case 2는 에너지자립율이 82.95%로 제로에너지건축물 2등급, Case 3은 에너지자립율이 102%로 제로에너지건축물 1등급, Case 4는 에너지자립율이 109.3%로 제로에너지건축물 1등급, 커뮤니티 센터만 분석한 Case 5는 에너지자립율이 171.7%로 제로에너지건축물 1등급, 그리고 스마트빌리지 전체 Case 6에서 에너지자립율이 120.5%로 제로에너지건축물 1등급을 충족할 것으로 분석되었다.
본 연구는 추후 단독주거 커뮤니티 내 전체 시설을 대상으로 BIPV시스템의 다양한 설치 조건에 따른 발전성능을 분석하여 에너지자립율에 미치는 영향을 검토하고, 각 조건별 BIPV시스템의 공사비 등 초기투입비용에 대한 회수 방안 등을 고려하여 여러 조건별 경제성을 분석할 예정이다. BIPV 후면 통기 방식이 적용됨에 따른 PV패널 온도저감 및 주택 냉방부하 저감효과 등에 대해서도 정량적 분석이 진행될 예정이다. 이를 기반으로 스마트빌리지의 전력생산 및 소비량에 대한 정량적 평가와 주거용 및 비주거용 건물의 냉방 및 난방요구량에 대한 실증결과와의 비교분석이 진행될 예정이다. 이러한 분석을 바탕으로 주거용 및 비주거용 건물에서 BIPV 시스템에 대한 정량적 분석을 통해 향후 제로에너지건축물 활성화를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

참고문헌 (Reference)

• 1 김민휘 ; 임희원 ; 신우철 ; 김효중 ; 김현기 ; 김종규, "플러스에너지하우스 설계 및 에너지 성능 평가" 한국태양에너지학회 38 (38): 55-66, 2018
• 2 이응직, "사례를 통한 제로 및 플러스에너지 주거단지의 에너지 컨셉 고찰- 독일지역을 중심으로 -" 한국생태환경건축학회 18 (18): 111-119, 2018
• 3 박재완 ; 신우철 ; 김대곤 ; 윤종호, "건물의 전기부하특성에 따른 BIPV시스템의 부하매칭에 관한 연구" 한국태양에너지학회 33 (33): 67-74, 2013
• 4 An, Y. S., "A Case Study on the Photovoltaic System for Plus Energy House, Journal of the Korean Institute of Ecological Architecture and Environment" 14 (14): 140-141, 2014
• 5 안영섭 ; 김성태 ; 이성진 ; 송종화 ; 황상근 ; 윤종호, "5kW급 투광형 박막 BIPV시스템의 실증연구" 한국태양에너지학회 30 (30): 29-35, 2010
• 6 이승민 ; 김진호 ; 신광수 ; 김의종, "2025년 의무화 로드맵에 따른 공공시설 제로에너지건축물 인증제도 시장 수용성" 한국건축친환경설비학회 12 (12): 557-566, 2018