2008년 8월 우리나라는 온실효과로 인한 기후변화 대응 역량을 강화하고, 에너지의 안정적 공급과 효율화 체계를 구축하기 위한 방안으로 '제1차 국가에너지기본계획'을 발표하였다. 이에 따르면 우리나라는 세계 10위의 에너지다소비 국가이자, 그 중 97% 이상을 해외 수입에 의존하는 나라로서 신재생에너지설비의 중요성이 크게 부각되고 있다. 본 논문은 일반적인 건물의 난방설비로 이용되고 있는 가스와 유류설비를 지열히트펌프로 대체함으로서, 전력계통의 부하율을 향상시키는 방안을 제시하였으며, 이에 따른 에너지비용 절감과 온실가스의 감축방안을 정량적으로 제시하였다.
최근 공동주택의 유지관리를 위한 인건비, 에너지비가 급속하게 증가하고 있다. 이에 따라 설계단계에서 이 비용을 절감할 수 있는 기법의 필요성이 제기되고 있다. 공동주택에 있어서는 대부분의 경우 세대당 동일한 내외벽, 창호 등이 반복적으로 사용되므로 단위평면의 LCC 최적화가 전체 건물의 LCC 최적화에 있어서 가장 중요하다. 이를 위하여 본 연구에서는 LCC 비용항목 중 공동주택의 물리적 시스템에 탄력성있게 변화하는 LCC 비용항목을 파악하였고, 초기건축비, 보수교체비, 에너지비를 종합적으로 최적화시킬 수 있도록 LCC 부위단가 개념을 도입하여 공동주택 적정치수 산정방법을 제시하였다. 여기에서 보수교체비산정은 보수교체비용 최소화에 의한 최적 보수교체주기법에 근거하였으며, 에너지 소비량 추정은 DOE-2에 의한 동적 에너지 부하량을 추정하여 LCC 부위단가 개념에 접목하였다. 보수교체비 최적화 기법과 동적에너지 분석에 의한 LCC 부위단가 개념은 기존의 개념과는 다른 독창적인 개념이다.
LED 조명은 IT융합 시대로의 진화에 따라 단순조명에서 인간중심화 및 다기능화 시스템 조명으로 발전하였다. 이로 인하여, 다양한 센서기능, 통신기능 등의 IT기술과 응용소프트웨어와의 융합을 통하여 사용 환경 변화에 따른 조명 제어로 에너지가 절감되고 빛의 세기와 색 조절 등 다양한 사용자 중심의 맞춤형 조명이 요구 되고 있다. 이러한 지능화된 시스템 조명을 위해서는 사용자 중심의 센서 적용 및 제어가 가능해야한다. 따라서 본 논문에서는 LED 조명관제를 위한 유무선 통신 플랫폼 및 관제시스템을 제안하고자 한다. LED 조명 관제 시스템은 Bluetooth 매쉬 네트워크를 통해 데이터를 송수신하며, LED 조명 제어, LED 조명 상태 모니터링, 에너지 사용량 모니터링, 에너지 피크점 관리 등의 기능을 제공한다. 제안한 유무선 통신 플렛폼과 관제시스템을 통해 LED 조명의 수명 연장 및 에너지 절약 등이 가능할 것으로 기대된다.
이 연구에서는 건물의 사용에 있어서 잠열의 축열 성능을 이용하여 에너지를 절감할 수 있는 축열 건자재로서 멜라민 수지를 콘크리트 벽체 물질로 하는 파라핀 왁스의 마이크로 캡슐화를 통한 축열미립자의 제조에 관하여 연구하였다. 마이크로 캡슐화 공정에 있어서 계면활성제로서 SDS의 첨가량이 미치는 영향을 검토하였으며 제조된 축열미립자의 축열 성질을 비교하였다. SDS가 첨가됨에 따라서 마이크로캡슐화가 가능하였으며 첨가량이 증가함에 따라서 보다 단단한 캡슐이 형성되었다. 또한 적정 첨가량에서는 매우 균일한 재료가 형성되었다. 또한 SDS 첨가량은 제조된 축열 미립자의 축열 성질에도 영향을 크게 미쳤으며 첨가량이 증가할수록 왁스의 융점 온도에서 열 저장 및 방출 현상이 뚜렷히 관찰되었다. 이 연구는 건물의 사용 에너지 절감을 위해 마이크로 캡슐화된 PCM을 콘크리트 벽체에 적용하는 연구 시리즈의 일부이다.
화석연료의 가격 및 공급의 불안정과 온실가스감축 국제 규제 강화 등에 대한 대안으로 여기는 신 재생에너지는 높은 초기 투자 부담으로 인하여 관련기술의 연구개발과 보급정책 등 전과정에 걸친 정책 지원체계가 필요하다. 본 연구에서는 지열에너지를 이용하는 지열냉난방기술에 중점을 두고 이에 대한 중장기 정책 포트폴리오 작성을 위한 기술 및 정책적 접근방안을 제시하고자한다. 지열에너지의 가장 큰 특징은 기후 등에 영향을 크게 부하가 변하는 태양광, 풍력 등과 달리 일정한 부하를 유지함으로써 안정적인 에너지공급이 가능하다는 것이다. 또, 품질 측면에서도 화석연료를 이용한 기존의 연료보다 쾌적한 환경을 조성하여 고급에너지로 평가받고 있다. 반면, 설비를 갖추기 위한 천공, 히트펌프 설치 등에 큰 비용이 든다는 단점을 가지고 있다. 현재 히트펌프 제작기술은 국산화를 완료한 상태로 사실상 기술개발에 의한 큰 폭의 원가절감은 기대하기 힘든 상황이다. 하지만, 유사분야인 시스템 에어컨이 표준화 및 대량생산을 통한 시장 보급 확대로 보급단가가 하락한 것을 고려해 볼 때 이를 통한 가격하락은 어느 정도 기대해 볼 수 있을 것으로 생각된다. 에너지 외적인 측면에서 볼 때도 지열에너지의 공급은 상당한 의미를 갖는다. 건물 냉 난방용 이외에 다양한 용도의 개발을 통해 비닐하우스나 온실 등에 지열에너지를 이용할 경우 정부차원에서 농어촌에 대한 지원이 가능하다. 또, 기존의 에너지원을 조달하는데 어려움이 있는 산간, 도서지방에서는 도시지역보다 투자대비 큰 효과를 볼 수 있어 지역간 에너지 불균형 해도에도 도움이 될 수 있다. 이와같은 지열에너지의 특성에 따라 향후 발전방향을 정리해 보았다. 핵심기술인 지열 히트펌프의 산업구조와 시장 보급 확대를 통한 가격하락을 기대한다. 지역개발 및 고립지역에서 타 신 재생에너지와 함께 독립적인 전력, 냉난방 등의 완전 에너지 공급시스템을 갖출 수 있다. 또한 특수 작물 등의 고급 농수산물 생산등의 용도개발을 통해 지열에너지 공급역량을 성장시킬 수 있을 것이다. 이와 함께 중장기 비젼을 제시하기 위해 추진되어야 할 연구과제로는 시장 보급 확대에 따른 가격경쟁력 도달 가능성에 대한 연구를 통해 산업육성 방안 마련, 타 신 재생에너지기술과 복합 설치에 의한 시너지 효과 및 이에따른 초기 투자비 증가에 대한 대책, 보급 잠재량 조사, 지열시스템의 자금 조달 및 관련 정책 검토 등이 있을 수 있다.
환경오염방지와 에너지 소비 절감에 대한 기술 개발의 요구는 이미 사회 전체의 문제가 되고 있고, 주물산업에서의 환경과 에너지 관련 기술 개발 또한 최근 중요한 문제로 부상하고 있다. 본 논문에서는 주조공정에서 발생하는 분진의 친환경적인 집진처리를 위한 분진 흡입 시스템을 개발하고 기존의 건옥식 고출력 설비의 집진 효율과 비교 및 검토하였다. 넓은 범위를 집진하는 건옥식 방식은 에너지 및 집진 효율이 떨어지고, 건물 높이에 따라 효과를 보지 못 할 수도 있다는 단점이 있다. 또한 주물공장에서 발생하는 분진은 용해 후 출탕, 레이들 이송, 주입 공정까지 미세먼지의 발생원 위치가 연속적으로 바뀌기 때문에 효과적인 집진을 위한 국부적 범위의 이동식 집진장치의 개발이 요구된다. 이에, 본 논문에서는 이동하는 분진원에 효과적으로 대응할 수 있도록 크레인, 호이스트, 모노레일 등의 레이들 이송 장비에 집진 설비를 설치하고, 집진 특성을 평가하였다. 본 논문에서 개발한 이동형 집진 장치는 주물 생산 현장의 에너지 절감과 환경보호 측면에서 의의가 있으며, 타 산업 현장의 적용도 가능하다고 판단할 수 있다.
As the number of buildings that use the transparent permeation materials as the outer wall is on the increase, the coming amount of the light rays is a lot, and thus the increase in the cooling load and the radiant heat of high temperature may cause the residents to discomfort. In order to reduce such influences, this paper analyzed the installation effects of the sunshade BIPV. The inner temperature of the room installed the sunshade BIPV or otherwise was measured, and compared and analyzed the effects of reducing the cooling load by the incoming light rays. The sample space of the third floor of S university installed the sunshade BIPV has two rooms on the same conditions, and for five sunny days selected in August, the researcher measured the air temperature and the temperature of the fittings with closing the windows to minimize the movement of air without operating the coolers. The maximum cooling load measured by the incoming light rays in the room where the sunshade BIPV was not installed was examined as 459.13kcal/h. It can be understood as the effect of reducing the cooling load according to the incoming rays of the room with sunshade BIPV. Even though the effect of cooling load reduction is not so great in a room, the total reduction in cooling room for the 32 rooms installed the sunshade BIPV was estimated to be 40442.27kcal/day, which will be able to bring the maximum reduction effect of 17.1kW in energy and reduce the investment cost owing to the reduction in cooling load when initially designing the building.
에너지절약에 대한 규제가 심하고 국민 다수가 에너지절감에 대한 관심이 높은 상태에서 사업계획승인을 받은 건축물이 건축허가가 지연되어 주변 신규 사업건과 함께 입주된 지역에서 관리비가 20~30% 차이가 발생한다면 심각한 민원이 될 것이다. 따라서 사업계획승인 시점에 에너지절약계획서를 작성하되 주택법 시행령 제18조로 인한 공사착수가 연장이 되어 2년이 경과 되거나 지연 될 때에는 건축허가 시점에서 현 기준에 의한 에너지절약계획서를 적용하는 것이 국가 에너지계획이나 민원에 대한 미연에 방지책이 될 것이라 생각한다. 에너지절약계획서의 목적과 요소의 기술들이 그 기능을 다하지 못하고 단순히 인, 허가 수순에 지나지 않는다면 많은 인력을 투입하여 검토하고 자문하는 것이 무의미한 시간 손실일 것이다. 정부나 건축주가 에너지 save측면을 공감하고 건물에너지효율을 개선하여야 할 것이다.
본 논문에서는 마스터 장치와 슬레이브 장치로 구성된 대기 전력 제어 시스템을 구현한다. 마스터 장치의 RFID 카드의 인증여부에 따라 슬레이브 장치의 릴레이를 제어한 후에 전원 공급을 차단함으로써 대기전력이 관리된다. 마스터 장치는 RFID 인터페이스 및 무선 통신 모듈을 내장하고 있고, 마스터 장치 1개에 대해 n개의 슬레이브 장치가 무선으로 연계되며 각각의 슬레이브 장치는 전력제어에 필요한 동작을 독립적으로 수행한다. 슬레이브 장치에 수동으로 전력을 on/off 할 수 있는 기능과 스위치 조작을 통해 마스터 장치에 사용자 ID를 등록하는 기능을 구현했다. 또한, 본 시스템은 무선으로 양방향 통신이 가능하고 TinyOS 상에서 실행된다. 실험 결과, 본 시스템은 마스터 장치에서 사용자 여부를 인식하고, 이에 대한 인식 정보를 무선 통신으로 슬레이브 장치에 전송함으로써, 릴레이를 제어하여 대기 전력이 차단된 것을 보여 주었다. 본 시스템을 건물이나 사무실에 설치할 경우 전력 절감을 기할 수 있다.
기존 단열재의 주된 기능은 단지 열전달을 차단하는 기능과 건물로부터 열손실을 줄여주는 기능만을 수행했다. 반면, 축열재는 특정온도 범위 내에서 열에너지를 저장 또는 방출함으로써 건물에너지 사용량을 절감할 수 있다. 축열 건자재는 실내 공기온도 변화주기를 효과적으로 조절하여 일정하게 온도를 유지시킬 수 있다. 결과적으로 냉난방시스템 기능을 효율적으로 향상시킬 수 있다. 본 연구는 건축자재로 많이 이용되고 있는 석고보드에 상변화잠열물질을 축열재로 첨가하여 그 물성과 열환경 특성을 파악하였다. 또한 축열 건자재를 활용할 때 발생가능한 문제점을 확인하였다. 마지막으로 TVOC와 HCHO 함량 분석으로부터 오염물질의 배출가능성을 조사하여 축열 건자재의 환경 친화도를 검토하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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