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RESEARCH

연구의 목표
본 연구는 지속가능 건축물 보급·확대를 위한 건축물 친환경 내구설계 시스템 개발에 관한 연구로서, 내구성능/환경성능으로 이원화된 녹색기술의 융합연구 및 건축물의 목표수명/목표 탄소배출량을 만족시키는 최적 설계사양제시에 관한 연구를 실시하고 있다. 건축물 친환경 내구설계 시스템은 건축물의 규모와 입지조건에 따른 목표내구수명 및 LCCO2 배출 저감량을 설정하고 내구성능평가단계, LCCO2 평가단계, 목표수명/목표 탄소배출량을 만족시키는 최적설계 사양제시단계로 구성된다.
연구의 필요성
지속가능한 개발을 위해서는 내구성능 향상과 환경성능을 연계한 종합적인 내구설계 기술이 필요하다. 건설산업에서의 탄소배출저감의 필요성이 대두됨에 따라 현대의 건축물들은 탄소저감형 건축물의 구현을 위하여 건축물의 장수명화, 에너지고효율화 등의 요소기술적용에 따른 CO2배출 평가가 활발히 이루어지고 있다. 그 중 건축물의 내구성능 향상을 통한 장수명화 기술은 탄소저감형 건축물을 실현시키는 주요 CO2배출 저감기술로 부각되고 있다. 하지만 기존의 건축물 LCCO2 배출평가수법은 주로 에너지사용량 산정이 용이한 운영단계에 편중되어 있어 내구성능이 향상된 건축물의 정량적인 LCCO2 배출량을 평가하기에는 어려움이 있다. 이에 목표 내구수명을 고려한 내구설계와 LCCO2 배출량을 종합적으로 평가 가능한 기술 개발이 요구되고 있다.
건축물 친환경 내구설계 시스템의 등장 배경
친환경 내구설계란?
친환경 내구설계란 설계단계에서부터 목표로 하는 내구수명과 전과정 CO2 배출 절감율을 평가하고 이를 충족시키는 친환경 설계조건의 제안이 가능한 평가 시스템이다. 친환경 내구설계 기법은 크게 내구수명 예측 부문과 LCCO2 평가 부문으로 구성된다. 건축물의 용도, 입지조건, 열화요인 등의 설계조건을 고려한 내구수명 및 LCCO2 배출 저감량의 목표를 설정하여 친환경 내구성 설계를 실시한다. 이와 같이 산출된 내구수명 및 LCCO2 배출량은 설정된 목표와 비교된 후 기존에 구축된 친환경건축기술 DB내에서 목표달성이 가능한 최적의 친환경 설계조건 및 건설기술이 제안되도록 구성되어 있다.
친환경 내구설계 프로세스
연구 영역
내구수명 예측기술
건축물의 경제적/환경적 중요도에 따라 그에 적합한 내구성 설계를 실시하여 건축물의 수명을 예측한다. 건축물 수명 확보를 위해서는 내구설계 시 건축물의 사용환경을 고려한 정확한 내구성 해석을 수행하여 설계 단계에서 건축물의 목표내구수명을 확보할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 건축물의 내구수명을 예측하기 위해 건축물의 대표적인 열화환경인 염해, 중성화 환경을 대상으로 목표내구수명을 예측하고 목표기간 동안의 건축물 요구 성능의 확보여부를 평가한다.
염해환경하의 열화요인의 기본 침투모델
콘크리트 중성화 진행 메카니즘
전과정 CO2 배출량 평가기술
목표 내구수명을 고려한 내구설계와 LCCO2 배출량을 종합적으로 평가 가능도록 국내 실정에 부합하는 건축물 전과정 평가항목을 설정하였다. 건축물의 목표내구수명을 만족하는 건축물의 사양별 LCCO2 배출량을 산출하는 것으로 설계초기단계에서 평가 건축물의 규모 및 입지조건을 고려하여 W/B, 피복두께, 유지보수공법과 같은 설계항목을 입력을 통하여 구조물의 수명예측과 LCCO2 배출량을 평가한다. 최종적으로 건축자재 및 에너지원의 CO2 원단위 산출기법과 건축물의 용도, 구조, 형태 등에 따라 구축된 친환경 내구설계 기법의 적용가능성 평가를 위하여 친환경 내구설계 조건별 CO2 배출 특성을 분석한다.
W/B별 LCCO2 및 수명 분석
친환경 내구설계 평가 결과분석
보수공법별 LCCO2 및 수명 분석
최적 설계사양 제안
목표 내구수명을 고려한 내구설계와 LCCO2 배출량을 종합적으로 평가 가능토록 국내 실정에 부합하는 건축물 전과정 평가항목을 설정하였다. 건축물의 목표내구수명을 만족하는 건축물의 사양별 LCCO2 배출량을 산출하는 것으로 설계초기단계에서 평가 건축물의 규모 및 입지조건을 고려하여 W/B, 피복두께, 유지보수공법과 같은 설계항목을 입력을 통하여 구조물의 수명예측과 LCCO2 배출량을 평가한다. 최종적으로 건축자재 및 에너지원의 CO2 원단위 산출기법과 건축물의 용도, 구조, 형태 등에 따라 구축된 친환경 내구설계 기법의 적용가능성 평가를 위하여 친환경 내구설계 조건별 CO2 배출 특성을 분석한다.
친환경 내구설계조건 LCCO2 및 수명 분석결과
친환경 내구설계에 따른 대안설계조건 제안
연구 성과
논문
RakHyun Kim, SungHo Tae, KeunHyeok Yang, TaeHyoung Kim, SeungJun Roh : Analysis of Lifecycle CO2 Reduction Performance for Long-life Apartment House, Environmental Progress & Sustainable Energy 2014, In Press
김낙현, 태성호 : 전과정 CO2 평가를 통한 공동주택의 친환경내구설계 기법 개발에 관한 연구, 대한건축학회 논문집 2012, 제28권, 제2호, pp.79-86
김낙현, 노승준, 태성호 : 염해 환경하의 철근콘크리트 구조물의 친환경 내구설계 시스템 개발에 관한 연구, 한국생태환경건축학회 논문집 2011, 제11권, 제4호, pp.127-133