Building energy consumption takes up 25% of the total energy consumption in Korea and a variety of researches such as improving wall insulation have been carried out in an effort to reduce energy consumption. Recently, green roof system has been studied as an effective alternative for reducing energy, thermal island effect and harnessing rainwater storage. However, recent studies about green roof system reducing energy only focus on energy conservation effect of individual buildings and any study has not attempted yet to deal with the comparison study of energy conservation effect in accordance with different characteristics of a building such as location, number of floors, insulation, and green roof system types. As a result, existing studies have not been able to suggest effective ways to conserve energy when green roof system is applied. This study aims at proposing efficient ways for choosing green roof system to reduce energy consumption. This study evaluated heating and cooling energy consumption based on green roof system types such as plant properties and soil thickness as well as target building characteristics, namely building location, number of floors, usage and insulation properties through energy simulations.
The outcome of simulation shows that properties of applied plant such as height, leaf index area, reflectivity, emissivity, minimum stomatal resistance and soil thickness have effect on the heating and cooling energy saving when a green roof is applied. These results enable to choose appropriate plant for a green roof system to reduce energy consumption. When a green roof system is applied to different regions, Cheorwon which has a continental climate condition saved maximum heating energy followed by Seoul and Busan. Cooling energy saving turns out to be higher when a green roof system is applied in Busan. As for the usage of target building, the residential building saves the highest heating and cooling energy compare to retail, educational and office buildings. When it comes to the number of floors that green roof is applied, heating and cooling energy saving is the highest when the green roof is applied to single-storied buildings. Building insulation is another important factor which influences on the heating and cooling energy saving. As the U-Value of a building roof decreases, the heating and cooling energy saving of the green roof decreases. However, energy saving effect is relatively not much affected by wall and window insulations. Additionally, green roof applicability estimation was carried out in combination with passive factors such as wall, window and roof insulation options.
건물에너지 소비량은 전체에너지 소비량의 25%를 차지한다. 이러한 에너지 소비량을 줄이고자 건물 단열 향상 등을 통한 지속적인 노력을 하고 있다. 옥상녹화 또한 에너지 저감을 위한 효율적 방안으로 연구되고 있다. 옥상녹화의 경우 에너지 저감 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 홍수저감, 휴식처 제공 등의 효과가 있어 적용 범위가 넓어지고 있는 추세이다. 하지만 옥상녹화를 통한 에너지 저감에 관한 다양한 연구가 진행되고 있음에도 불구하고 각각의 개별 건물에 대한 적용효과에 머물러 있을 뿐 다양한 건물에 적용을 위한 통합적 적용방법이 없는 실정이다. 옥상녹화 적용건물의 높이, 위치, 옥상녹화 유형과 같은 통합적인 고려가 없어 그 결과 현존하는 연구는 에너지 저감을 위한 옥상녹화 적용시 효율적인 에너지 저감 방법에 대한 효과적 선택안을 제시하지 못한다. 따라서 본 연구의 목적은 효율적 옥상녹화를 통한 에너지 저감 방안을 제안하기 위해, 토양 두께, 적용 식물과 같은 옥상녹화 유형과 건물위치, 층수, 단열 성능과 같은 옥상녹화 적용 건물의 특징에 따른 냉·난방 에너지 사용량을 분석하여 효율적 에너지 저감 방안을 모색하였다.
옥상녹화 적용 식생층의 변화 결과 식물의 높이, 엽면적 지수, 방사율, 반사율, 최소기공저항에 따라 옥상녹화를 통한 냉·난방 에너지 저감량이 다르게 나타나 옥상녹화 적용시 이에 대한 고려가 필요하다. 옥상녹화의 건물 유형 및 특징에 따른 에너지 저감량 또한 다르게 분석되었다. 옥상녹화가 다른 지역에 적용되었을 때, 대륙성 기후를 갖는 철원의 경우 가장 큰 난방에너지 저감량을 보인 반면, 부산의 경우 옥상녹화를 통한 난방에너지 저감량이 가장 낮게 나왔다. 냉방에너지 저감량의 경우 부산의 경우 에너지 저감량이 가장 크게 분석되었다. 건물의 용도에 따른 에너지 저감량을 분석했을 시 주거 용도로 쓰이는 경우가 상업, 교육, 사무소로 쓰이는 경우보다 에너지 저감 효과가 큰 것으로 분석되었다. 옥상녹화 적용 높이에 따른 에너지 저감량의 경우 1층의 옥상층에 옥상녹화를 적용시켰을 경우 그 효과가 가장 큰 것으로 나타났다. 적용 건물의 단열 기준에 따른 에너지 저감량의 경우 단열 기준이 향상될수록 옥상녹화를 통한 에너지 저감률이 감소하였다. 기존 건물에 옥상녹화를 적용했을 시 다른 패시브 요소와의 결합방법에 따라 옥상녹화를 통한 에너지 저감 효과가 다르게 나타나 리모델링 요소로서 옥상녹화를 적용할시 이에 대한 고려가 필요함을 보여준다.
