본 연구는 압력 비의존형 제어밸브(PICV)의 형상을 제안하며, PICV의 개도율에 따른 목표값 모델링(target value modeling)을 통해 압력강하를 최소화하여 PICV의 유동 성능을 향상시키고자 한다. 모델은 전산유체역학(CFD) 모델링에 기반한 유량 및 압력강하와, 서로 다른 개도율에서의 PICV에 대한 실험값을 비교함으로써 검증하였으며, CFD 시뮬레이션은 PICV 개도율과 개선된 모델 형상을 바탕으로 수행되었다. PICV의 실험값과 CFD 모델링 값의 비교 결과, 유량 차이가 4.65% 미만임이 확인되어 해당 모델이 목표 유량을 만족함을 입증하였다. 이를 바탕으로, PICV 모델은 기존 밸브 형상에 비해 최소 절대압을 증가시키고 압력강하를 감소하도록 개선되었다. 그 결과, 압력강하가 요구되지 않으므로 밸브가 포화증기압을 증가시키지 않고 작동할 수 있으며, 건물의 냉난방 및 공조(Heating, Ventilation, and Air Conditioning) 펌프의 에너지 요구량을 저감할 수 있다.

기후변화로 인해 폭염의 빈도와 강도가 증가하고 있으며, 이는 도시 인구—특히 취약 집단—에 심각한 건강 위험을 초래한다. 본 연구는 폭염에 취약한 도시 지역인 대한민국 광주광역시에서 극한 열(폭염)에 대한 대중의 인식, 적응 행동, 정책 인지도를 조사한다. 혼합방법 연구를 사용하여 814명의 주민을 대상으로 한 1차 설문 자료와 2020년 광주시민 폭염 인식 설문조사 자료의 2차 데이터를 분석하였다. 카이제곱 검정과 t-검정을 포함한 통계 분석을 통해 사회경제적 연령 집단 간 차이를 살펴보았다. 연구 결과, 폭염 위험에 대한 전반적 인식은 높은 반면 저소득층은 인지된 중증도가 낮고, 기계적 냉방에 대한 접근이 제한적이며, 수동적 회피 행동에 더 크게 의존하는 것으로 나타났다. 시(市) 단위 냉방 대피소의 인지도와 이용 수준은 낮았고, 이용 가능성과 청결, 운영 시간에 대한 우려로 인해 만족도가 저해되었다. 텔레비전과 긴급 문자 경보가 주요 정보 채널이었으나, 신뢰도와 인지된 유용성은 제한적이었다. 정책 제언으로는 취약성 매핑(vulnerability mapping)에 기반한 공간적으로 표적화된 대피소 배치, 운영 기준의 개선, 위험 커뮤니케이션의 다변화, 지역사회 참여의 강화가 포함된다. 본 연구는 형평성에 기반한 적응 전략의 중요성을 강조하며, 유사한 기후 관련 폭염 위험에 직면한 전 세계 도시를 위한 실질적 시사점을 제공한다.

본 연구는 전산유체역학(CFD) 분석을 통해 서로 다른 표면 경계층을 갖는 연속적인 도시 가로협곡의 풍동 특성과 오염물질 확산에 관한 특징을 규명하는 데 초점을 둔다. CFD 분석은 연속 가로협곡을 재현하기 위해 순환 경계조건(cyclic boundary conditions)으로 설정하였다. 본 연구는 건물 높이와 배치가 서로 다른 네 가지 경우와, 대기 안정도 조건이 서로 다른 세 가지 경우를 설정하여 건물 유형과 대기 안정도가 풍동 및 환기 특성에 미치는 영향을 평가하였다. 오염물질은 도시 가로협곡 내에서 보행자가 이동하는 공간의 환기 성능을 파악하기 위해 지면으로부터 높이 7.5 m 이하 구간에서 방출하였다. 환기율과 퍼징 유량(PFR)을 계산하여 결과를 확인하였다. 또한 본 연구는 가로협곡의 환기 효율이 협곡 패턴 및 다양한 대기 안정도 조건에 따라 환기 성능에 미치는 영향을 분석하였다.

가정 내 전력 소비는 가전제품의 보급 확대와 실내 체류 시간이 길어짐에 따라 증가하고 있다. 가정용 에너지 관리 시스템(HEMS)은 전력 소비를 줄이고 가정 내 전력 사용을 효율적으로 관리하기 위한 해결책으로 부상하고 있다. 과거에는 태양광을 통한 전력 생산 및 소비의 관리와 관련하여 다수의 연구가 수행되었다. 그러나 사용자의 생활양식에 초점을 둔 인간 중심 연구는 제한적이다. 본 연구에서는 지능형 가정 에너지 관리 시스템(i-HEMS)을 제안하고, 대한민국의 표준 가정에서 시연을 통해 에너지 절감 효과를 평가하였다. 이 시스템은 IoT 환경, PID 센싱, 행동 패턴 알고리즘을 활용한다. 우리는 가전제품의 전력 사용 모니터링 데이터와 인체 검출을 기반으로 알고리즘을 개발하였다. 이러한 알고리즘은 주 스케줄링 알고리즘과 백업 목적의 보조 알고리즘으로 사용된다. 우리는 Long Short-Term Memory 네트워크(LSTM)를 기반으로 전력 사용, 환경 센서 데이터, 입력 스케줄 데이터 간의 심층적 연관성을 탐색하고, 점유 예측 알고리즘을 개발하였다. 표준 가정에서 일반적인 가전제품(TV, 컴퓨터, 정수기, 전자레인지, 세탁기 등)의 사용과 i-HEMS 시스템에 의한 전력 소비 감소를 분석하였다. 총 6일간의 실증 실험을 통해 i-HEMS을 적용하기 전에는 가전제품이 13,062 Wh를 소비하였다. i-HEMS 적용 후 총 소비량은 10,434 Wh로 감소하였고(20% 감소), 9060 Wh는 가전제품 사용에 기인하며 1374 Wh는 i-HEMS 운영에 기인한다.

본 연구는 압력 비의존형 제어밸브(PICV)의 형상을 제안하며, PICV의 개도율에 따른 목표값 모델링(target value modeling)을 통해 압력강하를 최소화하여 PICV의 유동 성능을 향상시키고자 한다. 모델은 전산유체역학(CFD) 모델링에 기반한 유량 및 압력강하와, 서로 다른 개도율에서의 PICV에 대한 실험값을 비교함으로써 검증하였으며, CFD 시뮬레이션은 PICV 개도율과 개선된 모델 형상을 바탕으로 수행되었다. PICV의 실험값과 CFD 모델링 값의 비교 결과, 유량 차이가 4.65% 미만임이 확인되어 해당 모델이 목표 유량을 만족함을 입증하였다. 이를 바탕으로, PICV 모델은 기존 밸브 형상에 비해 최소 절대압을 증가시키고 압력강하를 감소하도록 개선되었다. 그 결과, 압력강하가 요구되지 않으므로 밸브가 포화증기압을 증가시키지 않고 작동할 수 있으며, 건물의 냉난방 및 공조(Heating, Ventilation, and Air Conditioning) 펌프의 에너지 요구량을 저감할 수 있다.

기후변화로 인해 폭염의 빈도와 강도가 증가하고 있으며, 이는 도시 인구—특히 취약 집단—에 심각한 건강 위험을 초래한다. 본 연구는 폭염에 취약한 도시 지역인 대한민국 광주광역시에서 극한 열(폭염)에 대한 대중의 인식, 적응 행동, 정책 인지도를 조사한다. 혼합방법 연구를 사용하여 814명의 주민을 대상으로 한 1차 설문 자료와 2020년 광주시민 폭염 인식 설문조사 자료의 2차 데이터를 분석하였다. 카이제곱 검정과 t-검정을 포함한 통계 분석을 통해 사회경제적 연령 집단 간 차이를 살펴보았다. 연구 결과, 폭염 위험에 대한 전반적 인식은 높은 반면 저소득층은 인지된 중증도가 낮고, 기계적 냉방에 대한 접근이 제한적이며, 수동적 회피 행동에 더 크게 의존하는 것으로 나타났다. 시(市) 단위 냉방 대피소의 인지도와 이용 수준은 낮았고, 이용 가능성과 청결, 운영 시간에 대한 우려로 인해 만족도가 저해되었다. 텔레비전과 긴급 문자 경보가 주요 정보 채널이었으나, 신뢰도와 인지된 유용성은 제한적이었다. 정책 제언으로는 취약성 매핑(vulnerability mapping)에 기반한 공간적으로 표적화된 대피소 배치, 운영 기준의 개선, 위험 커뮤니케이션의 다변화, 지역사회 참여의 강화가 포함된다. 본 연구는 형평성에 기반한 적응 전략의 중요성을 강조하며, 유사한 기후 관련 폭염 위험에 직면한 전 세계 도시를 위한 실질적 시사점을 제공한다.

본 연구는 전산유체역학(CFD) 분석을 통해 서로 다른 표면 경계층을 갖는 연속적인 도시 가로협곡의 풍동 특성과 오염물질 확산에 관한 특징을 규명하는 데 초점을 둔다. CFD 분석은 연속 가로협곡을 재현하기 위해 순환 경계조건(cyclic boundary conditions)으로 설정하였다. 본 연구는 건물 높이와 배치가 서로 다른 네 가지 경우와, 대기 안정도 조건이 서로 다른 세 가지 경우를 설정하여 건물 유형과 대기 안정도가 풍동 및 환기 특성에 미치는 영향을 평가하였다. 오염물질은 도시 가로협곡 내에서 보행자가 이동하는 공간의 환기 성능을 파악하기 위해 지면으로부터 높이 7.5 m 이하 구간에서 방출하였다. 환기율과 퍼징 유량(PFR)을 계산하여 결과를 확인하였다. 또한 본 연구는 가로협곡의 환기 효율이 협곡 패턴 및 다양한 대기 안정도 조건에 따라 환기 성능에 미치는 영향을 분석하였다.

가정 내 전력 소비는 가전제품의 보급 확대와 실내 체류 시간이 길어짐에 따라 증가하고 있다. 가정용 에너지 관리 시스템(HEMS)은 전력 소비를 줄이고 가정 내 전력 사용을 효율적으로 관리하기 위한 해결책으로 부상하고 있다. 과거에는 태양광을 통한 전력 생산 및 소비의 관리와 관련하여 다수의 연구가 수행되었다. 그러나 사용자의 생활양식에 초점을 둔 인간 중심 연구는 제한적이다. 본 연구에서는 지능형 가정 에너지 관리 시스템(i-HEMS)을 제안하고, 대한민국의 표준 가정에서 시연을 통해 에너지 절감 효과를 평가하였다. 이 시스템은 IoT 환경, PID 센싱, 행동 패턴 알고리즘을 활용한다. 우리는 가전제품의 전력 사용 모니터링 데이터와 인체 검출을 기반으로 알고리즘을 개발하였다. 이러한 알고리즘은 주 스케줄링 알고리즘과 백업 목적의 보조 알고리즘으로 사용된다. 우리는 Long Short-Term Memory 네트워크(LSTM)를 기반으로 전력 사용, 환경 센서 데이터, 입력 스케줄 데이터 간의 심층적 연관성을 탐색하고, 점유 예측 알고리즘을 개발하였다. 표준 가정에서 일반적인 가전제품(TV, 컴퓨터, 정수기, 전자레인지, 세탁기 등)의 사용과 i-HEMS 시스템에 의한 전력 소비 감소를 분석하였다. 총 6일간의 실증 실험을 통해 i-HEMS을 적용하기 전에는 가전제품이 13,062 Wh를 소비하였다. i-HEMS 적용 후 총 소비량은 10,434 Wh로 감소하였고(20% 감소), 9060 Wh는 가전제품 사용에 기인하며 1374 Wh는 i-HEMS 운영에 기인한다.

상변화 물질(PCMs)은 열에너지 시스템에서 다양한 건축 자재와 함께 사용되어 열성능을 향상시키는 데에도 활용될 수 있다. 본 연구에서는 미세캡슐화 PCM(MPCM)이 적용된 인공 대리석을 제조하고, 표준 한국 아파트 건물에서 현장 시험을 통해 실내 환경 제어 및 에너지 절감 효과를 분석하였다. MPCM 캡슐에는 약 70%의 n-octadecane이 포함되었으며, in situ 중합 화학(in situ polymerization chemical) 방법을 사용하여 제조하였다. 열환경은 내부 온도 및 예측 평균 코트(predicted mean cote, PMV) 측정을 통해 분석하였다. MPCM을 설치한 벽판의 경우 실내 온도 변동 폭이 1–2 °C 감소하였으며, 열 완충(thermal buffering) 효과로 인해 안정적인 실내 온도 유지가 가능함을 확인하였다. PMV의 평균 변화는 12 h 동안 −0.03으로, 열적 쾌적성에 유의한 영향이 없었다. 또한 대류 가열(convection heating) 시스템의 에너지 소비는 27.7% 감소하였다. 더 나아가 겨울철의 장기적인 실규모 열성능도 연구하였다.

본 연구는 가스 히트펌프(GHP)에서 전기 히트펌프(EHP)로 전환할 때 대한민국의 전력 예비율(파워 리저브 마진)에 미치는 영향을 평가한다. 아울러 전력 공급 및 수요의 추세를 분석하여 예비 용량의 변화와 재생에너지 용량 확장에 따른 공급 안정성과 예비율의 변화를 함께 고찰한다. 본 분석은 두 시스템의 에너지 소비, 운용 비용 및 탄소 배출을 중심으로 GHP에서 EHP로의 전환 가능성과 지속가능성을 판단하고자 한다. 공공 및 일반 시설에 적용된 시뮬레이션 모델은 전력 수요 변화를 평가하며, 특히 첨두 전력 수요 시나리오에 중점을 둔다. 시뮬레이션 결과, 대한민국에서 GHP의 총 설치 용량을 EHP로 전환할 경우 전력 소비가 약 398.8 MW 증가하는 것으로 나타났으나, 대한민국에서 재생에너지의 비중이 증가함에 따라 전력망에 대한 영향은 미미한 수준인 것으로 확인되었다. 또한 EHP로 전환하면 연간 운용 비용을 2,089만 USD 절감할 수 있을 가능성이 있으나, CO2 배출은 증가할 수 있음을 보여준다. EHP 도입을 촉진하기 위한 정책 권고 및 전력 예비율 관리 전략도 논의된다. • 주요 국가의 전력 예비율 안정화 전략과 정책을 분석한다. • 국가 통계에 기반하여 대한민국의 전력 수요 구조와 예비율을 평가한다. • GHP에서 EHP로의 전환이 국가 전력 예비율에 미치는 영향을 정량화한다. • 전력 믹스의 탈탄소화 하에서 EHP의 향후 효율성과 환경 잠재력을 강조한다. • 재생에너지 확장 및 HVAC 시스템의 전기화에 대한 정책적 시사점을 제시한다.

바닥 복사 난방 시스템은 뜨거운 물로부터 바닥 표면을 통해 실내로 열에너지를 전달한다. 전통적인 시스템은 벽에 장착된 건구온도(DBT) 센서를 사용하며, 이는 그 주변의 국소 영역에서 건구온도만을 측정한다. 이러한 측정은 해당 실내 전체에 대해 난방수의 온도 및 유량을 제어한다. 그러나 이 방법은 주변 표면의 복사열과 열저장 특성을 고려하지 못하여, 에너지 비효율과 과열을 흔히 초래한다. 이러한 에너지 문제에 대응하기 위해, 본 연구는 평균복사온도(MRT: Mean Radiant Temperature) 감지 제어 방법을 제안하고, 벽의 방사율(벽 색상)에 따른 에너지 성능을 평가한다. 실험 연구를 통해, 흑색(저방사율) 및 반사성(고방사율) 벽 조건에서 MRT 감지 제어와 건구온도(DBT) 감지 제어를 비교하였다. 실험 결과는 설정 목표 온도에 도달하는 데 소요되는 시간, 바닥 온도, 에너지 소비량을 기준으로 분석하였다. 그 결과, 벽의 열저장 및 복사열을 고려하는 평균복사온도(MRT) 감지 제어는 건구온도(DBT) 감지 제어에 비해 설정 목표 온도 도달 시간의 단축과 에너지 소비량의 감소를 유발하는 것으로 나타났다. 이러한 효과는 특히 저방사율 흑색 벽이 있는 환경에서 두드러졌다. 본 연구 결과는 MRT 감지 제어가 에너지 비효율을 크게 완화하고 과열을 감소시켜, 보다 지속가능하고 효율적인 건물 난방 시스템 구현에 기여할 수 있음을 시사한다.

복사식 바닥 난방은 보일러를 사용하여 물을 데운 다음, 이를 바닥을 통해 순환시켜 실내 공간을 난방한다. 전통적으로는 단일 지점 온도조절기가 물의 온도와 유량을 제어하며, 이로 인해 난방이 고르지 못하고 에너지 소비가 증가한다. 최근의 한 연구에서는 방 전체의 평균 복사 온도를 측정하여 난방과 에너지 효율을 최적화하는 MRT(MRT) 센싱 제어기 기술을 도입하였다. 전통적 시스템과의 비교 실험을 통해 그 장점이 부각되었다. MRT 센싱 제어 기술은 바닥 표면 온도를 보다 일관되게 유지하여 실내 쾌적성을 향상시킨다. 또한 방 중앙에 배치된 경우 에너지 소비를 약 10% 감소시켜 비용 절감과 보다 친환경적인 난방 솔루션을 가능하게 했다. 요약하면, MRT 센싱 제어 기술은 균일한 쾌적감을 보장하고 에너지 비용을 낮추며 보일러 사용을 최적화하고 환경 지속가능성을 촉진함으로써 복사식 바닥 난방을 개선하며, 이는 에너지 효율적이고 환경을 고려한 난방 솔루션으로의 전환 추세와도 일치한다.

본 연구는 노후 건축물에서 덕트형 시스템의 구조적 및 비용적 한계를 해결하기 위한 방안으로, 무덕트(덕트리스), 고정 베인(고정 날개) 공기공급 방식 환기 시스템의 활용 가능성을 검토하였다. 이러한 무덕트, 고정 베인 공기공급 방식 환기 시스템의 성능은 공기 전달, 실내 공기 흐름 분포, 열적 쾌적성을 기준으로 평가하였다. 측정 결과, 디퓨저 출구에서 난류 강도 4%가 관찰되었으며, 평균 속도는 2.69 m/s, 속도 표준편차는 0.12 m/s로 나타나 안정적인 공기 흐름을 나타냈다. 공기 흐름 분포 결과는 속도가 0.05 m/s에서 0.3 m/s 사이임을 보여, 앉아 있는 사람과 서 있는 사람에게 안정적이면서도 거슬리지 않는(인지되지 않는 수준의) 드래프트 감각을 제공하였다. 시스템은 디퓨저로부터 8 m까지 효과적인 공기 전달을 유지하였고, 공간 전반에 걸쳐 균일한 공기 분포를 구현하였다. 유효 드래프트 온도(Effective Draft Temperature, EDT) 분석을 통해 공기 흐름 및 온도 변동이 ADPI 쾌적 구역 내에 유지됨이 확인되었다. 이러한 결과는 무덕트, 고정 베인 공기공급 시스템이 덕트형 시스템의 한계를 효과적으로 해결하면서도 열적 쾌적성을 보장할 수 있음을 보여준다. 본 연구는 노후 건축물에서 비용 효율적이고 효율적인 환기 해결책을 구현하기 위한 실용적인 기반을 제공한다.