건물은 전 세계 에너지 사용에서 상당한 비중을 차지하며, 냉방 및 난방 시스템이 그 수요에 크게 기여한다. 기존의 고정 설정점 온도는 거주자의 열적 적응성에 대한 고려를 간과하여 종종 불필요한 에너지 소비로 이어진다. 적응형 설정점 온도는 주거용 및 일반 사무용 건물에서 연구되어 왔으나, 재실이 매우 변동적이고 실내–실외 열교환이 빈번히 발생하는 공공건물에 대한 적용 가능성은 충분히 탐구되지 않았다. 본 연구는 시뮬레이션과 현장(in situ) 평가를 통해 대한민국의 공공건물에서 적응형 냉방 설정점 전략의 성능을 검토한다. 보정된 시뮬레이션 모델을 사용하여 고정 설정점 온도와 적응형 설정점 온도 간의 냉방 에너지 소비를 비교하였다. 시뮬레이션 결과, 냉방 에너지 사용이 전체적으로 9.0% 감소하는 것으로 나타났으며, 냉방 지배 월에는 월별 절감폭이 11.0%를 초과하였다. 검증 결과에서는 일일 에너지 사용이 7.7% 감소함이 확인되었고, 설문 결과는 거주자의 열적 쾌적감이 유지됨을 입증하였다. 본 연구 결과는 열적 쾌적감을 기반으로 한 적응형 설정점 온도 제어가 유사한 운영 특성을 지닌 공공건물에 효과적으로 적용될 가능성이 있음을 시사하며, 거주자의 쾌적감을 저해하지 않으면서 에너지 효율을 향상시킨다. 또한 본 접근법은 재실 및 운영 특성이 역동적인 건물에서 지속가능한 HVAC 운용을 위한 실용적인 경로를 제공한다.

건물은 전 세계 에너지 사용에서 상당한 비중을 차지하며, 냉방 및 난방 시스템이 그 수요에 크게 기여한다. 기존의 고정 설정점 온도는 거주자의 열적 적응성에 대한 고려를 간과하여 종종 불필요한 에너지 소비로 이어진다. 적응형 설정점 온도는 주거용 및 일반 사무용 건물에서 연구되어 왔으나, 재실이 매우 변동적이고 실내–실외 열교환이 빈번히 발생하는 공공건물에 대한 적용 가능성은 충분히 탐구되지 않았다. 본 연구는 시뮬레이션과 현장(in situ) 평가를 통해 대한민국의 공공건물에서 적응형 냉방 설정점 전략의 성능을 검토한다. 보정된 시뮬레이션 모델을 사용하여 고정 설정점 온도와 적응형 설정점 온도 간의 냉방 에너지 소비를 비교하였다. 시뮬레이션 결과, 냉방 에너지 사용이 전체적으로 9.0% 감소하는 것으로 나타났으며, 냉방 지배 월에는 월별 절감폭이 11.0%를 초과하였다. 검증 결과에서는 일일 에너지 사용이 7.7% 감소함이 확인되었고, 설문 결과는 거주자의 열적 쾌적감이 유지됨을 입증하였다. 본 연구 결과는 열적 쾌적감을 기반으로 한 적응형 설정점 온도 제어가 유사한 운영 특성을 지닌 공공건물에 효과적으로 적용될 가능성이 있음을 시사하며, 거주자의 쾌적감을 저해하지 않으면서 에너지 효율을 향상시킨다. 또한 본 접근법은 재실 및 운영 특성이 역동적인 건물에서 지속가능한 HVAC 운용을 위한 실용적인 경로를 제공한다.

도시 정비(upgrading) 프로그램은 도시의 생활 여건을 향상시키기 위해 시행된다. 그러나 대상 지역사회의 삶이 어느 정도까지 개선되는지에 대한 개념은 여전히 논쟁적이며 유동적이다. 본 연구의 목적은 두 가지였다. 첫째, 키갈리(Kigali)의 주요 도시 주거 유형 3가지에서 실내 열환경을 처음으로 평가하고, 진행 중인 도시 재생이 거주자의 열적 쾌적성을 고려하는지 분석하였다. 둘째, 도시 주거의 열성능을 향상시키기 위한 대안을 조사하고 권고사항을 제시하였다. 연구 결과, 현대적인 도시 주거는 특히 주간 시간대에 다른 주거 유형에 비해 유의하게 더 우수한 성능을 보였다. 계획된 저소득 주거의 실내 열환경은 이주 대상 가구가 이전할 예정이던 비공식 정착지(informal settlement)보다 나아지지 않았으며, 오히려 약간 더 불량하였다. 설계 매개변수 최적화를 통해 계획된 저소득 주거의 실내 열환경은 주간 시간대 85.5%, 야간 시간대 71.2% 개선되었다. 이러한 발견은 이주 정착(resettlement) 프로그램 담당 공무원들에게, 총체적 관점에서 도시 거주자의 생활 여건을 개선하는 데 필요한 통찰을 제공한다는 점에서 가치가 있다. 이는 이주에 대한 지역의 저항으로 인해 흔히 발생하는 프로젝트 실패를 완화하는 데 관련 당사자들을 도울 수 있다.

지구 온난화는 향후 70년 동안 열대 지역의 평균 기온을 최대 3–4°C까지 상승시킬 것으로 예상된다. 이 지역 대부분의 개발도상국에서 우세한 취약한 생활 조건으로 인해, 덜 산업화된 국가들에서 거주용 건축물의 대부분을 차지하는 전적으로 자연 환기에 의존하는 건물의 실내 열 성능은 극적으로 영향을 받을 것이다. 또한 건축 환경과 열적 안락감 설계 지침에 대한 지식의 부족은 특히 저소득층 집단에서 지역 주민의 건강과 웰빙에 중대한 영향을 미칠 수 있다. 본 연구는 르완다 키갈리에서 도시 재활성화의 정부 후원 사업으로 건설된 저소득 주거의 열 성능을 평가한다. 동적 열 시뮬레이션은 사용자 인터페이스로 DesignBuilder 프로그램을 사용하여 EnergyPlus 소프트웨어로 수행한다. 연간 불쾌감 시간과 불쾌감 degree-days는 ASHRAE 55 적응형 쾌적 모델을 사용하여 산정한다. 그 결과, 계획된 저소득 주거 구조에서 열적 환경 조건이 열악한 것으로 나타났다. 실내 작동 온도는 연간 약 70%의 시간 동안 적응형 쾌적 범위 밖에 있으며, 955.3의 불쾌감 degree-days가 관찰되었다. 지붕은 실내 온도가 상한 쾌적 온도 임계치를 초과하게 만드는 핵심 요소로 확인된 반면, 벽체 재료는 주로 하한 쾌적 온도 한계 미만에서의 실내 온도에 영향을 미쳤다.

적층효과(stack effect)로 인해 겨울철에 고층 건물에서는 여러 문제가 자주 발생한다. 본 연구에서 관심을 둔 대상 건물은 대한민국에 위치한 고층건물로, 적층효과로 인해 겨울철 내내 지속적으로 큰 소음이 발생하고 있었다. 이에 따라, 실외 조건에 따라 건물의 고층부 구역을 가압하는 방법을 수립하여 소음 저감 계획을 마련하였다. 적절한 가압 운전 모드를 도출하기 위해, 관심 대상인 50층 건물에 대해 2년간의 커미셔닝(commissioning) 과정을 적용하였다. 그 결과, 1층 및 47층의 엘리베이터 홀에서 다른 모든 층에 비해 가장 높은 소음 수준이 확인되었다. 저감 계획을 적용하기 전, HVAC 시스템을 끈 상태에서의 1층 최대 소음 수준은 85 dB(A)였고, HVAC 시스템을 켠 상태에서는 70 dB(A)였다. 두 값 모두 상업용 건물의 로비 공간에 대한 57 dB(A) 기준을 초과하였다. 47층의 경우, HVAC 시스템을 끈 상태에서의 최대 소음 수준은 58.7 dB(A)였고, HVAC 시스템을 켠 상태에서는 56.0 dB(A)로 나타났는데, 후자는 기밀 성능이 향상되고 예비 가압을 적용(즉, HVAC 운전 모드 2)했음에도 불구하고 이러한 결과를 보였다. 이 값들 역시 상업용 건물의 엘리베이터 홀에 대한 48 dB(A) 기준을 초과하였다. 이러한 초기 데이터를 바탕으로, 실외 공기 온도와 풍속 조건에 따라 건물의 고/중층 구역을 가압하기로 결정하였으며, 이를 네 가지 유형(즉, HVAC 운전 모드 4)으로 범주화하였다. 그에 따라, 1층 엘리베이터 홀의 최대 소음 수준은 56.6 dB(A)로 기준을 만족하였고, 47층 엘리베이터 홀의 최대 소음 수준은 49.5 dB(A)로 여전히 기준을 초과하였으나 그 초과 폭은 미미하였다. 본 연구에서 활용한 HVAC 가압 운전은 대상 건물 A에 대해 유리한 결과를 나타냈으나, 다른 신규 고층 건물에서는 실내 공기 환경이나 건물 유지에 필요한 에너지 비용에 변화를 초래할 정도로 동일한 효과를 보장하지는 못할 수 있다. 다만, 적층효과를 해결하기 위한 목적에 한해서는, 본 연구에서 제시한 HVAC 운전을 최적화하기 위한 커미셔닝 과정을 다른 신규 및 기존 상업용 고층 건물에도 적용할 수 있다고 판단한다.

본 연구는 채광창의 성능 예측에 실제 건물 천장 깊이가 미치는 영향을 평가하는 것을 목적으로 하였다. 통합 Radiance 및 EnergyPlus 시뮬레이션 도구를 사용하여, 천장 깊이 1.5 m에서 3 m까지 범위에서 채광창-지붕 비율 1%~25%에 대한 채광 및 에너지 성능을 평가하고 분석하였다. 그 결과, 시뮬레이션 모델에 천장 깊이를 포함시키는 것은 채광창 성능 예측에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 민감도 분석을 통해 본 연구는 천장 형상의 영향이 채광창이 건물 에너지 소비 감소에 기여하는 정도가 증가할수록 더 커짐을 보여주었으며, 6% 채광창-지붕 비율에서 천장 깊이에 대한 민감도가 가장 높았다. 통합 채광 및 건물 에너지 최적화 결과, 천장 깊이 1.5 m, 2 m, 2.5 m, 3 m에 대해 각각 최적의 채광창-지붕 비율은 8%, 9%, 10%, 11%인 것으로 결론지었다. 본 결과는 채광창 관련 연구를 수행할 때 실제 성능에 있어 중요한 역할을 하므로 건물 천장 형상을 시뮬레이션 모델에 반드시 포함시켜야 함을 시사한다.

본 연구의 목적은 서부 텍사스의 퍼미언 분지(Permian Basin) 내 에터 카운티(Ector), 미들랜드 카운티(Midland), 마틴 카운티(Martin)에 위치한 지역에서 수압파쇄(hydraulic fracturing)가 지하수 수질에 미치는 영향을 평가하는 것이다. 수압파쇄에 사용되는 화학 유체와 지하수 수질 매개변수(염화물, 불화물, 탄산칼슘, 질산염, pH, 총 용존 고형물)를 정상확률함수 분포를 가정하여 통계적으로 분석하였으며, 매개변수에 대해서는 일원분산분석(one-way analysis of variance)을 수행하였다. 아울러 지하수 관정의 수심과 수질 간의 분석 및 관정의 지하수 수질 매개변수에 대한 역사적 분석도 수행하였다. 각 카운티의 결과를 개별적으로 검토하고 다른 두 카운티와 비교함으로써, 세 카운티의 지하수 수질 및 석유·가스 활동에 관해 추론을 도출하고자 하였다. 연구된 지하수 수질 매개변수의 이상 수준으로 인한 인체 건강에 대한 잠재적 위험 또한 미국 환경보호청(Environmental Protection Agency, EPA)의 기준에 근거하여 논의하였다. 본 연구는 퍼미언 분지에서의 지하수 수질에 관한 중요한 정보를 제공하며, 수압파쇄 개발에 대한 지하수의 반응을 이해하는 데 기여한다.