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방열판 설치 시 난방E 30%↑ 절감 가능

성균관대, 방열판 설치에 따른 난방에너지 효과 분석


LH 임대 주택을 대상으로 진행된 공동주택에서 방열판 설치에 따른 난방에너지 절감 효과를 분석한 결과 에너지절감량은 세대구성에 따라 다소 차이를 보였으나 최소 26%에서 최대 41% 절감되는 것으로 나타났다. 

성균관대학교는 최근 ‘공동주택에서 방열판 설치에 따른 난방에너지 절감 효과 분석’ 보고서를 통해 이같은 연구결과를 발표했다. 

이번 연구는 바닥난방시스템의 방열판 설치 유무 이외에 조건이 동일한 조건의 공동주택 난방에너지 소비량 비교, 바닥난방시스템에서 방열판의 난방에너지 절감 효과를 분석를 분석하기위해 진행됐다. 

주거건물의 난방에너지소비는 기후, 건물의 물리적 특성, 거주자 특성, 등 다양한 변동요인에 따라 매우 다른 경향을 보이고 있다. 이에 따라 바닥난방시스템에서 방열판 설치에 따른 난방에너지(가스소비량) 절감량을 분석하기 위해서는 난방에너지소비에 영향을 미치는 다양한 변동요인이 동일한 조건에서 방열판 설치 유무에 따른 난방에너지 비교가 필요하다.  

이번 연구에서는 난방에너지소비 변동요인에서 동일한 조건을 가지는 세대를 분류하는 방법을 제안하고 동일한 조건을 가지는 세대에서 방열판 시공 여부에 따른 가스사용량(난방에너지) 절감량을 분석했다.

주거건물의 난방에너지소비는 △기후 △건물의 물리적 특성 △재실자 특성 등에 따라 매우 다른 경향성을 보임에 따라 난방에너지 소비량에 영향을 미치는 인자들이 유사한 경우에 동일한 조건을 가지는 공동주택세대로 정의했다. 

건물에너지는 외부환경 변화에 따라 실내환경을 쾌적하게 유지하기 위해서 소비된다. 이에 따라 건물에너지 소비량에 영향을 미치는 것은 요인으로 가장 큰 요인은 건물의 위치, 즉 건물 주변의 기후조건이다. 

또한 건물의 물리적 성능(벽체 열관류율 등)은 건물에너지소비량에 큰 영향을 미치는 요소다. 건물에너지절약계획서는 건물 물리적 성능 최소 기준으로 건물에너지절약계획서가 적용된 연도를 기준으로 건물 물리적 성능을 분류할 수 있다. 

특히 기후, 건물 물리적 특성이 동일한 공동주택에 대해서도 건물 재실자(occupant)의 난방행태에 따라 난방에너지소비량 특성이 상이할 수 있다. 건물의 물리적 성능이 크게 향상됨에 따라 난방행태를 결정짓는 재실자 특성이 난방에너지소비에 큰 영향을 미칠 수 있다. 건물의 재실자 특성을 고려하는 일반적인 방법으로는 거주면적, 재실자 수, 재실자의 사회적 위치(social status), 재실자 에너지소비 패턴 등의 데이터를 이용했다. 



광주광역시 도산·농성LH단지 선정

이번 연구는 방열판 설치 유무를 제외하고 기후, 건물의 물리적 성능(열관류율 등)이 동일한 두 공동주택단지를 선정했다. 선정된 단지는 광주광역시 광산구에 위치한 도산LH1단지와 광주광역서 서구 농성동에 취한 농성LH1단지로 2021년 6월 공급된 남향이라는 공동된 특징을 갖고 있다. 또한 △16평형(16.98m2) △26평형(26.68m2) △36평형(36.65m2) 등 세대타입으로 공급됐으며 도산LH1단지는 50가구에 방열판이 설치됐으며 농성LH1단지는 60가구에 방열판에 설치되지 않은 단지다. 

분석대상으로 선정된 공동주택의 세대별로 △전기사용량(누적, kWh) △수도사용량(누적, m³) △가스사용량(누적, m³) 등의 데이터를 수집했다. 

연구에 참여한 성균관대의 한 관계자는 “이번 연구는 방열판 시공 여부에 따른 가스소비량(난방에너지) 절감량을 분석하기 위해 주거건물의 난방에너지소비 변동요인에 영향을 미치는 인자들이 동일한 세대를 분류하는 방법을 제안했다”라며 “수집된 건물에너지소비데이터에는 비정상적인 자료가 포함돼 있어 각 분석대상건물(도산, 농성)의 세대별 데이터 중 상하위 2.5%를 이상치(outlier)로 정의하고 제거해 분석했다”고 밝혔다. 

이 관계자는 “건물의 물리적 성능이 동일한 건물에서도 건물 재실자 특성에 따라 난방에너지 소비량에 차이를 보이며 재실자 수, 거주면적, 재실자의 사회적 위치(social status)에 따라 건물에너지 관점에서 재실자 특성을 구분할 수 있어 동일한 조건이 분석세대를 분류하고 그룹화했다”고 밝혔다. 

이러한 조건에 따라 방열판이 설치된 건물(도산)과 설치되지 않은 건물(농성)에서 각각 동일한 그룹(Group 1~3)으로 분류된 세대들 중 동일한 건물에너지소비특성을 나타내는 세대를 최종 선정했다. 전기, 수도에너지사용량은 재실패턴, 재실자의 에너지소비특성을 반영했다. 즉 전기와 수도에너지사용량이 유사하다는 것은 건물에너지소비 특성이 유사하다고 가정했다. 

방열판이 설치된 건물(도산)에서 분류된 그룹 중 각각 전기에너지와 수도사용량이 중앙값(Median, 50%)에 가장 가까운 세대를 대표세대로 선정했으며 방열판이 설치되지 않은 건물(농성)에서 분류된 그룹 중 대표세대의 전기와 수도사용량이 유사한 비교세대를 선정했다. 

성균관대의 한 관계자는 “분류프로세스는 방열판 유무를 제외하고 가스사용량(난방에너지)에 영향을 미치는 인자들이 모두 동일한 조건의 세대들을 선정, 분류한 것”이라며 “각 그룹의 대표세대와 비교세대의 가스에너지소비량을 비교해 방열판 유무에 따른 가스소비량(난방에너지) 절감효과를 분석했다”고 강조했다. 



세대별 방열판 유무에 따른 가스에너지 절감량 분석자료에 따르면 그룹 1인 대학생세대(1인 16평형)의 경우 방열판을 설치한 세대가 없는 세대대비 26.25% 절감한 것으로 나타났다.

그룹2인 주거약자세대(1인 26평형)의 경우 방열판 있는 세대가 없는 세대대비 무려 41.18% 절감됐으며 신혼부부세대(2인 36평형)의 경우 35.29% 절감했다. 

성균관대의 관계자는 “각 세대 특성(그룹)이 공동주택을 구성하는 비율과 각 세대 특성의 가스에너지 절감량을 고려해 방열판 설치에 의한 공동주택단지의 가스소비량 절감률을 계산한 결과 방열판이 설치된 공동주택단지는 방열판이 설치되지 않은 단지보다 가스에너지(난방에너지)를 31.2% 절감할 수 있는 것으로 분석됐다”고 강조했다.