글로벌 기후변화 및 에너지 부족이라는 문제는 단순한 어려움이 아니라, 인류 생존의 위협이라는 문제로 다가오고 있다. 이에 따라 국제 환경에서도 탄소배출 규제라는 공감대가 형성되어 향후 점차 에너지 소비 및 탄소배출 저감이라는 문제가 더욱 강조될 것이다. 이러한 즈음에 맞추어 국내 전체 에너지의 25%를 차지하고 있는 건물 에너지 소비에 대한 관리 분야는 국가적으로도 관심을 소홀이 할 수 없는 부분이다. 이에 지식경제부에서는 100대 전략 후보기술에 "건물 및 집단 에너지 최적 운영 시스템" 분야를 선정해 놓고 있다. 이에 본 고에서는 건물 에너지관리 기술에 대한 현황 및 동향에 대하여 알아보고, 최근 건물 에너지관리 분야에서 주요 기술로 인식되고 있는 통합관제센터에서 다수 건물의 에너지를 모니터링하고 관리함으로써 건물 관리 측면에서 경제성을 제공하고, 통합관제센터의 에너지 전문가 또는 전문가 시스템에 의해 에너지 최적화 방안을 도출해내는 원격 에너지관리 시스템 기술에 대하여 알아본다. 이를 위해 현재 대표적인 연구개발 사례로 고효율 건물 에너지 감응형 EMM 플랫폼 기술개발에 대하여 알아보도록 한다.
에너지 절감을 위해 다양한 분야에서 노력을 기울이고 있지만 전체 에너지 사용량의 약 20% 이상을 차지하는 건물 분야는 정부의 정책과 제도적인 지원 하에 에너지 절감활동을 활발하게 진행하고 있다. 특히 $3000m^2$ 이상의 중대형 건물의 경우 BEMS(Building Energy Management System)기반의 건물에너지 관리가 의무화 될 예정이다. 하지만 기존 BEMS의 경우 특정 기업에 의한 단독 솔루션 형태로 제공되고 있어 BEMS간 데이터 상호호환성을 보장하지 않고, 단순 모니터링 기능에 의존하여 저장/관리 되지 않고 버려지는 데이터들이 많아 차후 문제가 발생한 경우 과거 데이터를 통한 분석 작업에 어려움이 있다. 따라서 본 논문에서는 건물에너지 통합관리 측면에서 원격지에 설치된 다양한 BEMS들의 센서/미터 데이터들을 웹을 통해 수집하고 데이터 웨어하우스에 저장/관리되며 건물에너지 통계, 분석 및 진단을 가능하도록 하는 데이터 웨어하우스 기반의 원격 건물에너지 통합 관리 시스템 설계에 대해 서술한다.
최근 문제가 되고 있는 전력 문제를 효율적으로 관리하기 위해 건물 에너지 관리 시스템이 주목받고 있다. 건물 에너지 관리 시스템은 관리자가 건물의 전력 소비량을 효율적으로 관리할 수 있도록 전력 소비량에 대한 모니터링 기능을 제공하는 시스템이다. 기존의 건물 에너지 관리 시스템은 과거, 현재, 미래의 전력 소비량을 통계 자료로 제공하고, 이를 토대로 전력 과부하 발생을 방지하였다. 그렇지만 기존의 시스템에 반응형 웹 디자인을 적용한 사례를 찾아보기 힘들며 온도 변화에 따른 전력 소비량을 고려하지 않기 때문에 정확한 부하 예측을 하기 어렵다는 단점이 있다. 본 논문에서 제안한 건물 에너지 관리 시스템은 반응형 웹 디자인을 적용하여 여러 모바일 기기로도 편리하고 효율적으로 건물을 관리할 수 있게 하였다. 또한, 건물에서 유지되어야 할 목표 온도, 건물 전력 소비량에 대한 과거 데이터와 기상청에서 제공하는 데이터를 통하여 부하 예측을 하고, 다양한 전력 소비량 통계 자료를 제공한다. 이를 통해 관리자는 효율적인 건물 에너지 관리를 할 수 있다.
에너지에 대한 수요가 급증하게 되면서 에너지부족문제에 대한 크게 대두되기 시작하였다. 특히 에너지 사용급증은 에너지 부족문제 초래뿐만 아니라 화석사용연료 사용 급증으로 인한 이산화탄소 배출증가 및 에너지 비용증가가 국가적 이슈로 자리잡기 시작하였다. 따라서 이러한 문제를 해결하고자 여러 기관들에서는 에너지관리시스템 개발에 착수하기 시작하였다. 그러나 이러한 시스템은 별도의 관리자 및 운영비용이 들기 때문에 에너지 절감이득에 비하여 비용에 대한 혜택이 없는 중소형 건물 적용에 어려움이 있었다. 따라서 이러한 한계점을 극복하고자 KT 융합기술원에서는 에너지통합운영시스템이 개발하였으며, 중소형 건물에도 적용이 가능하다는 장점이 있다. 본 고에서는 다수의 건물 관리가 가능한 건물통합에너지관리 최적운영시스템 개발에 관하여 다루어 보고자 한다.
우리나라에서 사용하는 총에너지의 97%를 해외에 의존하고 있으며, 총에너지의 약 30%를 건물에서 소비하고 있다. 건물에서의 에너지절약 및 효율적 관리가 우리나라 정책방향인 저탄소 녹색성장에 크게 기여하리라는 것은 쉽게 예측할 수 있다. 최근 국내에서 건물의 효율적인 관리를 위하여 BEMS(Building Energy Management System)가 도입되고 있는 실정이다. 본고에서는 저탄소 녹색성장에 기여할 수 있는 건물에너지관리시tm템인 BEMS의 기술개발 현황과 그 동향에 대해 알아보기로 한다.
정부는 2009년부터 녹색뉴딜사업의 일환으로 국토 에너지 수자원 건물 등의 각종 기본정보를 체계적으로 일원화시키고 통합 DB를 구축하는 녹색국가 정보인프라 사업을 추진 중에 있다. 이와 관련하여 건물부문의 에너지 절약과 온실가스 저감 대책 마련에 효율적으로 대응하기 위한 수단으로, 건물단위의 에너지 소비량 관리를 기본 골자로 하는 건물에너지 통합관리시스템 구축을 진행 중에 있다. 본 시스템의 활용성을 증대시키기 위해서는 기존의 에너지 정책 및 제도와의 관계를 명확히 하고 상호보완적인 요소를 도출하는 것이 요구되며 이는 통합관리시스템의 구축방향성과도 밀접한 관계를 가진다. 따라서 본 연구에서는 장기적 측면에서 국가 건물에너지 통합관리시스템의 효과적인 활용방안을 도모하기 위하여 현재 진행중인 관련 정책 ,제도 및 통계자료 등과의 연계성을 도출하고, 통합관리시스템의 구축방안 및 방향성을 도모하고자 한다. 구체적으로는 온실가스 관련 정책, 녹색 건축물 보급 확대 방안 및 통계자료 등의 사례를 분석하고 통합관리시스템을 통한 해당 정책 및 제도의 개선점을 개선, 보완할 수 있는 방안을 제시함으로서 통합관리시스템의 구축과 운영방안 수립의 당위성을 재고시키며 향후 녹색뉴딜 사업의 육성을 도모하고자 한다.
국내의 건물부문 에너지 소비량은 전체 소비량의 약 25%를 차지하고 있으며, 생활수준의 향상, 세대수의 증가 등에 기인하여 선진국 수준으로 지속적인 증가추세를 보일 것으로 전문가들은 예측하고 있다. 한편 정부는 2009년부터 녹색뉴딜사업의 일환으로 국토 에너지 수자원 건물 등의 각종 기본정보를 체계적으로 일원화시키고 통합 DB를 구축하는 녹색국가 정보인프라 사업을 추진 중에 있다. 특히 건물과 관련해서는 에너지 절약과 온실가스 저감 대책 마련에 효율적으로 대응하기 위한 수단으로, 건물단위의 에너지 소비량 관리를 기본 골자로 하는 건물 에너지 통합관리시스템 구축을 강구중에 있다. 본 연구에서는 국가 건물에너지 통합관리시스템 구축(이하, 통합관리시스템)에 요구되는 추진계획 및 로드 맵 작성을 목적으로, 기존 에너지 소비량 관련 자료 조사 및 전문가 면담 등의 분석을 통하여 통합관리시스템의 목표와 계획 수립에 따른 단계별 전략과제와 핵심과제를 도출하고자 한다. 나아가, 건물부문의 에너지 및 온실가스 통계 마련과 관리를 위한 통합관리센터의 구축과 운영방안 수립에 활용할 수 있는 방안을 제시하여 향후 녹색뉴딜 사업의 육성을 도모하고자 한다.
건물의 에너지사용량을 효율적으로 관리하기 위해서는 에너지의 사용에 대한 모니터링이 우선시 되어야 한다. 건물에서의 에너지사용량은 크게 에너지원별, 용도별, 구역별로 구분하여 관리할 수 있다. 에너지원별이란 건물의 설비를 가동하기 위해 공급되는 전기, 가스, 연료, 지역난방 등을 의미한다. 용도별이란 크게 냉방, 난방, 조명, 급탕, 환기와 같이 5대 용도로 구분할 수 있지만, 5대 용도 안에 포함시키기 어려운 엘리베이터나 전열기기 등은 별로도 분류하는 것을 의미한다. 이 외 구역별은 건물의 사용목적이나 사용용도가 비슷하거나 구분되는 지역을 묶어서 비교 관리 하거나 별도 관리 하는 것을 말한다. 이 밖에 에너지의 효율관리에서는 건물의 에너지사용량에 영향을 주는 온도, 습도와 재실자에 대한 관리가 필요하며, 최근 문제가 되는 미세먼지는 건물의 환기에 직접적인 영향을 주기 때문에 이에 대한 관리도 병행되어야 한다.
최근 기후변화로 인해 전 세계적인 지구온난화 피해가 심각해지면서 주요원인인 온실가스에 대한 배출 규제가 확대되고 있다. 그 중 온실가스 배출량의 약 25%를 차지하는 건물분야에 대해 정부에서는 2020년까지 BAU 대비 26.9%까지 감축하겠다는 목표를 발표하였다. 이를 달성하기 위해 건물부문의 에너지 수요를 원천적으로 저감하는 녹색건축물 활성화 방안을 추진하고 있다. 하지만 녹색건축물 활성화의 상세 이행계획 수립 및 관리, 그리고 시행에 따른 효과를 분석하기 위해서는 건물 에너지 사용량에 대한 데이터 및 관련 통계 자료가 필수적이다. 이를 위해 정부는 전국 680만동의 건물에서 사용되는 에너지 정보를 통합 관리할 수 있는 국가 건물에너지 통합관리시스템을 구축하였다. 하지만 현재 구축된 국가 건물에너지 통합관리시스템의 Database는 건축물대장 정보와 공급기관의 에너지정보를 매칭해서 사용하기 때문에 수동으로 작업이 이루어지고 있으며, 이로 인해 많은 문제들이 발생한다. 따라서 Database의 신뢰성을 확보하기 위해서는 지속적인 고도화 작업이 이루어져야 한다. 본 과제는 현재 가동 중인 국가 건물에너지 통합관리시스템의 Database를 분석하여, 시스템의 한계 및 개선방안 도출하고, 이를 통해 데이터의 신뢰성 확보 및 활용성을 증대 시키고자 하였다. 구축된 Database 분석 결과 건축물 정보와 에너지정보가 매칭된 유효데이터는 평균 85.6%이고, 미매칭된 데이터는 평균 14.4%로 나타났다. 미매칭된 데이터는 다시 건물 특성에 따른 미매칭 유형을 분석하였으며, 그 결과 건축물 정보가 없는 경우가 전체의 58.2%에 달했다. 따라서 향후 신규 구축 data의 매칭 작업 용이성 및 현재 Database에 대한 정확성 확보하기 위해서는 건축물 정보와 에너지정보 간의 주소 표준화 및 속성정보 체계를 마련할 필요가 있다. 또한 비도시지역 및 영세한 주거지역에서 사용비중이 높은 석유류 에너지원 및 향후 발전 가능성 및 활용 가능성이 높은 신재생 에너지와 같이 다른 에너지원에 대한 정보를 포함시킬 수 있도록 시스템 구축이 필요할 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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