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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최창호
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 광운대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수9
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창호의 에너지 소비 절감 및 성능 향상을 위하여 국내에서는 2012년 7월부터 ‘창 세트 에너지소비효율등급 표시제도’를 운영하여 창 세트의 단열성능과 기밀성능 평가를 시행하고 있으며, 2013년 6월부터 시뮬레이션을 통하여 창 세트 열관류율을 평가할 수 있도록 개정하였으나, 시뮬레이션 시험법에 대한 인식 부족 및 관련 DB 부재로 인하여 활성화 되지 못하고 있는 실정이다.
본 논문은 국내·외 창세트 시뮬레이션 시험법을 파악하고, 시뮬레이션을 통해 창 세트 열관류율을 산출하여 차이를 비교하기 위해 수행된 연구로서, 이를 통해 국내 창 세트 시뮬레이션 시험법의 적합성 검증과 통계적 회귀분석을 통한 보정식을 도출하고 이를 검증하였다. 본 연구의 주요 결과는 다음과 같다.
(1) 창호 열관류율 산출방법은 창호의 Edge 면적을 이용한 계산법과 선형열교를 이용한 계산법 두 가지 방법이 있으며, ISO 15099와 ISO 10077이 있다. 국내와 미국(NFRC)에서는 ISO 15099의 Edge 면적을 이용한 창호 열관류율 기준을 따르고 있으며, 유럽(CEN)의 경우 ISO 10077의 선형 열교를 이용한 창호 열관류율 기준을 따르고 있다.
(2) 창호의 Edge 면적을 이용한 계산법과 선형열교를 이용한 계산법의 열관류율 산출방식에서 가장 큰 차이점은 프레임과 창유리의 결합부분을 Edge와 선형열교로 해석하는 것이 다르다. 또한 프레임과 창유리의 해석에 있어 복사 열전달을 계산하는 방법은 동일하지만 대류 열전달을 계산하는 방법에는 차이가 있다.
(3) 실내·외 경계조건의 경우, 국내는 실내 20℃, 실외 0℃인 반면 미국(NFRC)은 실내 21℃, 실외 ?18℃로 경계조건에 차이가 크게 나타났다. 유럽의 경우 실내 20℃, 실외 0℃로 국내와 동일한 것으로 조사되었다. 즉 국내의 경우 산출방식은 미국(NFRC)와 경계조건은 유럽(CEN)과 유사한 것으로 조사되었다.
(4) 복층유리 고정창, 삼중유리 고정창, 복층유리 미서기창, 삼중유리 미서기창을 대상으로 창유리, 프레임, 간봉, 창세트 크기 등을 변경한 다양한 Case에 대한 시뮬레이션을 통해 열관류율을 산출한 결과, 국내를 기준으로 비교하였을 때 NFRC의 평균차이는 3.77%, 차이범위는 ?7.94~1.12%로 나타났다. 전반적으로 NFRC열관류율 경향이 국내 열관류율 보다 높으며, CEN의 열관류율은 국내 열관류율 보다 낮은 경향을 나타났다. 실내·외 경계조건이 다른 NFRC가 CEN에 비해 차이가 높게 나타났고, 국내와 경계조건이 유사한 CEN은 비교적 적은 차이를 보였다.
(5) 창호유형 및 구성을 변경한 Case에 창면적과 장단비 변경한 2,160 Case에 대해 시뮬레이션을 실시하고, 회귀분석을 통해 국내기준 대비 국외 기준(NFRC, CEN)의 보정식을 각각 도출하였다.
이상의 연구를 통해 국내·외 창 세트 열관류율 시뮬레이션 시험법의 계산방법 및 입력기준을 고찰하고, 계산 결과의 차이 및 원인을 분석하였다. 또한 국내 창 세트 열관류율 기준으로 별도의 추가 시뮬레이션 없이 NFRC와 CEN의 열관류율을 산출할 수 있는 보정식을 제시하였다.
이 같은 연구결과는 활성화가 필요한 국내 창 세트 열관류율 시험법의 확대를 위한 이론적 기초자료가 될 수 있을 것으로 사료되며, 이후 좀 더 다양한 창호 유형에 대한 추가적인 분석과 물리적 시험과의 결과 비교 등으로 연구 범위를 확장할 수 있을 것으로 판단된다.
본 논문은 국내·외 창세트 시뮬레이션 시험법을 파악하고, 시뮬레이션을 통해 창 세트 열관류율을 산출하여 차이를 비교하기 위해 수행된 연구로서, 이를 통해 국내 창 세트 시뮬레이션 시험법의 적합성 검증과 통계적 회귀분석을 통한 보정식을 도출하고 이를 검증하였다. 본 연구의 주요 결과는 다음과 같다.
(1) 창호 열관류율 산출방법은 창호의 Edge 면적을 이용한 계산법과 선형열교를 이용한 계산법 두 가지 방법이 있으며, ISO 15099와 ISO 10077이 있다. 국내와 미국(NFRC)에서는 ISO 15099의 Edge 면적을 이용한 창호 열관류율 기준을 따르고 있으며, 유럽(CEN)의 경우 ISO 10077의 선형 열교를 이용한 창호 열관류율 기준을 따르고 있다.
(2) 창호의 Edge 면적을 이용한 계산법과 선형열교를 이용한 계산법의 열관류율 산출방식에서 가장 큰 차이점은 프레임과 창유리의 결합부분을 Edge와 선형열교로 해석하는 것이 다르다. 또한 프레임과 창유리의 해석에 있어 복사 열전달을 계산하는 방법은 동일하지만 대류 열전달을 계산하는 방법에는 차이가 있다.
(3) 실내·외 경계조건의 경우, 국내는 실내 20℃, 실외 0℃인 반면 미국(NFRC)은 실내 21℃, 실외 ?18℃로 경계조건에 차이가 크게 나타났다. 유럽의 경우 실내 20℃, 실외 0℃로 국내와 동일한 것으로 조사되었다. 즉 국내의 경우 산출방식은 미국(NFRC)와 경계조건은 유럽(CEN)과 유사한 것으로 조사되었다.
(4) 복층유리 고정창, 삼중유리 고정창, 복층유리 미서기창, 삼중유리 미서기창을 대상으로 창유리, 프레임, 간봉, 창세트 크기 등을 변경한 다양한 Case에 대한 시뮬레이션을 통해 열관류율을 산출한 결과, 국내를 기준으로 비교하였을 때 NFRC의 평균차이는 3.77%, 차이범위는 ?7.94~1.12%로 나타났다. 전반적으로 NFRC열관류율 경향이 국내 열관류율 보다 높으며, CEN의 열관류율은 국내 열관류율 보다 낮은 경향을 나타났다. 실내·외 경계조건이 다른 NFRC가 CEN에 비해 차이가 높게 나타났고, 국내와 경계조건이 유사한 CEN은 비교적 적은 차이를 보였다.
(5) 창호유형 및 구성을 변경한 Case에 창면적과 장단비 변경한 2,160 Case에 대해 시뮬레이션을 실시하고, 회귀분석을 통해 국내기준 대비 국외 기준(NFRC, CEN)의 보정식을 각각 도출하였다.
이상의 연구를 통해 국내·외 창 세트 열관류율 시뮬레이션 시험법의 계산방법 및 입력기준을 고찰하고, 계산 결과의 차이 및 원인을 분석하였다. 또한 국내 창 세트 열관류율 기준으로 별도의 추가 시뮬레이션 없이 NFRC와 CEN의 열관류율을 산출할 수 있는 보정식을 제시하였다.
이 같은 연구결과는 활성화가 필요한 국내 창 세트 열관류율 시험법의 확대를 위한 이론적 기초자료가 될 수 있을 것으로 사료되며, 이후 좀 더 다양한 창호 유형에 대한 추가적인 분석과 물리적 시험과의 결과 비교 등으로 연구 범위를 확장할 수 있을 것으로 판단된다.
목차
제 1 장 서 론 11.1 연구의 배경 및 목적 11.2 연구의 범위 및 방법 3제 2 장 창 세트 열관류율 평가를 위한 이론 고찰 52.1 창호의 물리적 인자 52.2 국내·외 창호 에너지성능 등급제도 및 평가기준 72.2.1 국내 제도 72.2.2 국외 제도 92.2.3 국내·외 제도 비교 142.3 창 세트 열관류율 시뮬레이션 프로그램 152.4 선행 연구 고찰 18제 3 장 창 세트 열관류율 산출 방법 비교 223.1 ISO 15099 Edge 면적 열관류율 223.1.1 총 열관류율 233.1.2 프레임 해석 243.1.3 창유리 해석 273.2 ISO 10077 선형열교 열관류율 343.2.1 총 열관류율 343.2.2 프레임 해석 363.2.3 창유리 해석 443.3 국내·외 경계조건 비교 483.4 종합 정리 비교 51제 4 장 기준별 창 세트 열관류율 비교 564.1 시뮬레이션 개요 564.2 창호 구성 및 형태별 열관류율 비교 624.2.1 복층유리 고정창 624.2.2 삼중유리 고정창 644.2.3 복층유리 미서기창 664.2.4 삼중유리 미서기창 684.3 창호 부위별 열관류율 비교 694.3.1 프레임 비교 734.3.2 창유리 비교 754.3.3 Edge 비교 81제 5 장 통계 분석을 활용한 보정식 도출 835.1 시뮬레이션 개요 835.2 보정식 도출 845.3 보정식 검증 90제 6 장 결 론 104참고문헌 108
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