화석연료 고갈에 따른 에너지 자원 부족에 의해 에너지 소비량의 상당 부분을 차지하고 있는 건축물 부분의 에너지 절감에도 관심이 주목되고 있다. 국내의 경우 총에너지 소비의 24%가 건축물 부분에서 발생하고 있으며, 이 중 54%는 가정에서 소비되고 있다. 고층형 아파트의 경우 일반적인 주거용지보다 거주밀도가 높기 때문에 훨씬 많은 에너지가 소비된다. 따라서 공동주택의 에너지절약 설계기준은 고단열·고효율 주택 계획을 위한 기준을 제시하고 있다. 이는 매년 강화되고 있는 추세이며, 특히 주거부분의 단열성능은 2009년도 이후 2배 이상 강화되었지만 세대로 유입되는 일사량에 대한 기준 제시는 미비한 상황이다. 세대로 유입되는 일사량은 난방부하를 저감할 수 있는 친환경 에너지원으로서 에너지 사용량 절감을 위해 필수적으로 고려되어야 한다. 하지만 아파트의 경우 채광창 전면에 배치된 대향동으로 인해 음영이 발생되어 저층부 일조 확보의 저해요소로 작용하며, 겨울철 난방부하 증대를 야기한다. 이러한 상황에서 건축법 시행령의 일조 확보를 위한 인동간격비는 2009년도 1.0H에서 0.5H로 하향 개정되어 공동주택의 일조환경은 더욱 열악해지게 되었다. 따라서 본 연구에서는 공동주택 세대로 유입되는 일사량이 난방부하에 미치는 영향을 분석하고, 일사 유입량 확보를 통해 난방부하의 저감계획을 제시하는 것을 목표로 한다. 국내외 건축물 에너지절약 설계기준을 비교·분석하여 일사 유입량 향상을 위한 건축적 요소들을 확인하였으며, 공동주택에 발생되는 음영의 영향을 고려하기 위해 EnergyPlus 분석엔진을 적용한 Design Builder를 사용하여 시뮬레이션을 진행하였다. 단위세대는 59㎡의 확장형 세대와 비확장형 세대로 구분하여 분석하였으며, 주동의 형태는 일반적인 판상형 주동으로 설정하였다. 대향동은 분석대상과 동일한 형태와 높이로 설정하였다. 먼저 누적음영 분석 시뮬레이션을 진행하여 음영이 생성되는 범위를 확인하였으며, 인동간격에 따른 일사 유입량과 난방부하를 확인하여 단위세대의 특징에 따른 부하 특성을 확인하였다. 국가별 에너지절약 설계기준 비교 및 시뮬레이션 수행 결과는 다음과 같다.
첫째, 해외 설계기준과 국내 에너지절약 설계기준을 비교하고 차이점을 분석하였다. 일본의 경우 일사 유입량을 통해 난방부하를 저감하는 계획을 ‘패시브 솔라 시스템’으로 명칭하여 평가하고 있다. 미국의 경우 지역별 기후에 따라 창호의 일사취득계수에 대한 기준을 제시하고 있으며, 에너지성능 평가 시 인접 건축물의 영향을 반영하는 것을 확인하였다.
둘째, 겨울철 태양의 고도가 가장 낮은 동지를 기준으로 일간 누적음영 분석을 진행하였다. 1.2H의 비교적 높은 인동간격비를 적용하여도 대향동으로 인해 음영이 발생하는 것을 확인하였다.
셋째, 인동간격에 따른 일사 유입량과 난방부하를 분석한 결과 인동간격비가 넓어질수록 일사 유입량이 증가되었다. 이에 따라 난방부하가 저감되는 것을 확인하였으며, 일사 유입량이 실내 온도에 미치는 영향을 파악하였다. 비확장형 세대의 경우 발코니 공간으로 인해 거실로 유입되는 일사량이 적어 확장형 세대보다 난방부하가 크게 나타났다. 또한 인동간격이 넓어질수록 난방부하는 저감되었지만 확장형 세대보다 미비한 저감률을 나타내었다.
넷째, 단위세대의 특성에 따라 난방부하 저감 계획의 효과가 상이한 것을 확인하였다. 난방부하 저감 계획은 일사 유입량 향상을 위해 창호의 SHGC 값과 채광창 폭에 변화를 주어 분석하였다. 확장형 세대의 경우 SHGC 값을 향상시키고 창의 폭을 확장하였을 때 난방부하가 크게 저감되었다. 반면 비확장형 세대의 경우 발코니 외측 벽에 단열계획을 적용하였을 때 일사 유입량 향상 계획보다 난방부하가 크게 저감되었다.
따라서 난방부하 저감을 위해 원활한 일사가 유입 될 수 있도록 계획을 수립해야하며 특히 세대 내 일사 유입량을 향상시키는 주된 요소는 적정 향을 고려한 건축물 배치와 같은 영구적 건축계획에 의한 영향이 매우 크기 때문에 설계단계부터 충분한 검토가 이루어져야 한다. 또한 공동주택 에너지절약 설계기준은 아파트형 공동주택 일조환경과 단위세대 특성을 고려하여 적정한 기준이 제시되어야한다.

Interest in energy saving has been increased, due to the depletion of fossil fuels and rising of energy consumption, Total domestic energy consumption of 24% is used in buildings. And 54% of them are used in residential sectors. High-rise apartments are more energy intensive than typical houses building energy saving standard is being strengthened every year. Especially, Heat insulation property of residential parts has been strengthen more 2 times since 2009. However, standard of solar radiation quantity penetrated in housing are slightly suggested. Solar radiation quantity is an eco-friendly energy resource so that it should be essentially considered for reducing energy consumption. The shadows of apartments are caused by other buildings constructed in its front area. And it is affecting heating loads in winter season. Therefore, the purpose of this study is to analyze the effect of window transmitted solar radiation energy and the heating load. Proposal for reducing heating load by securing window transmitted solar radiation energy was conducted with the Design Builder. The results of this study are as follows. Firstly, the minimum building distance for sunshine is suggested by Korean Building ACT and energy saving standard, However, standard on solar energy for heating energy saving is not enough. Secondly, the results of shading are analyzed based on the winter solstice period, Shadows occur in the lower floors although the distance is increased by 150% from the standard of the building ordinance. Thirdly, solar radiation quantity has been increased and heating load reduced. by increasing of distance between apartments, According to the results, the effect of solar radiation quantity on indoor temperature was investigated. Planning for sustainable solar radiation energy is required to reduce heating load. Fourthly, the effect of heating load reduction was highly related with a plan of the balcony space.
In case of applying conditions with same solar radition enhancement, In case of non-balcony type unit, effective heating load reducing rate were reduced. However, it was confirmed that the rate of heating load was low, in case of the balcony type unit. This is because a small amount of solar radiation flows into the living room. Therefore, the energy saving design standard of the apartments should be suggested, based on the characteristics of sunshine environment and unit.