1970년대부터 사용된 변풍량 공조 시스템 (Variable Air Volume System)은 실내 부하 변동에 따라 급기 온도를 일정하게 유지시키고 실별, 존별 송풍량을 변화시켜 실온을 제어하는 방식으로, 에너지 절약, 개별 제어 등의 장점 때문에 적용이 확대되었고 특히 단일덕트 변풍량 공조 시스템은 이러한 이유 때문에 많은 건물에 적용되고 있다. 그러나 현 제어시스댐의 풍량 측정의 문제점과 공조기내에서 풍량변화 및 급/배기 댐퍼의 개도 변경으로 인한 환기 댐퍼의 비선형 특성을 고려하지 않고 제어하기 때문에 외기량 확보를 정확히 유지 못하는 실정이다. 따라서 단일덕트 변풍량 시스템의 환기댐퍼 및 급기, 환기 팬의 제어 방식의 종류와 특성 및 문제점에 대하여 설명하고자 한다.
본 연구에서는 일반적인 건물의 공조시스템의 제어에 이용되고 있는 비례-적분(PI)제어의 적용특성을 알아보고 새로운 지능형 제어방식중의 하나인 신경망(neural networks) 제어의 적용가능성을 검토하여 보았다. PI제어에 의한 건물공조와 신경망 제어에 의한 건물공조에 대한 성능을 비교한다. 기존의 PI제어에 의하여 운영되던 건물을 신경망 제어로서 운용하는 경우 기후적, 시스템적 변화에 자체적 대응이 가능한 제어로 적용 가능하다.
인간의 감성에 영향을 미치는 요인은 다양하나 이 중에서도 열환경은 인간에게 미치는 정도가 어떠한 요인보다도 큰 것으로 알려져 있다. 열환경이라 함은 온도, 습도, 기류, 복사열을 말하며 이 요소들과 인간의 감성과는 밀접한 관련을 지닌다. 열환경과 관련된 인간의 감성을 측정, 평가하기 위해서는 주위의 열환경이 정밀하게 제어되는 공간에서 작업이 이루어져야 한다. 실내 공간의 열환경을 임의로 제어하기 위해서는 급기되는 공기의 조건과 벽체의 온도가 정밀하게 제어되어야 한다. 공기와 벽체 조건은 가열, 냉각, 가습 또는 제습에 의하여 정밀하게 제어되며 이를 실현하기 위하여 공조 시스템은 일반적인 시스템과는 달리 특수한 조건이 요구된다. 공조 시스템의 각 구성요소가 컴퓨터에 의해 개별적으로 제어될 수 있어야 하며 특수 조건에 따른 유연성이 뛰어나야 한다. 본 연구에서는 열환결 제시에 적합한 공조 시스템을 개발한다.
본 논문에서는 전형적인 PI 제어에 의한 건물 공조와 새롭게 제안된 신경망 제어에 의한 건물 공조의 성능 비교를 통하여, 신경망 제어 알고리즘의 건물 공조에 대한 적용성 여부를 규명하였다. 이를 통하여 기존의 PI 제어에 의하여 운영되던 건물을 신경망 제어로서 운영하였을 경우에 기후적, 시스템적 변화에 자체적 대응이 가능한 제어로서 충분히 적용이 가능하다는 것을 보여준다.
최근 국내에서도 개별제어를 지향하는 공조시스템의 오피스건물에의 적용이 적극적으로 검토되고 있으며 또 몇몇 실제 적용된 사례가 보고되고 있다. 그 내용을 보면, 바닥취출공조시스템이나 시스템 에어컨이 대부분으로 어떤 의미에서 본격적인 개별공조 (personal air-conditioning system)라고 할 수 없으며, 오히려 실의 공조죠닝을 세분화해 국부적인 재어성을 향상시킨 쾌적성 향상 또는 에너지절약 시스템이라고 할 수 있다. (중략)
이 글은 평면파 소음의 감소 성능을 향상시키고 고차모드로 전달되는 소음의 감소도 가능한 공 조덕트용 능동소음제어장치의 개발에 대하여 논하였으며, 실험결과 개발된 능동소음제어장치의 성능 및 안전성이 기 상품화되어 있는 외국의 제품에 비해 손색없이 뛰어남을 발견하였다. 능 동소음제어장치는 앞으로 고도의 청정, 정숙환경이 요구되는 반도체공장, 방송국 등에 폭넓은 적용이 기대되며, 기존의 흡음처리 대책보다 설치, 보수 및 유지가 간편하다. 특히 덕트내 주요 소음원인 블로워의 소음특성이 저주파 부근에 에너지가 집중되어 있음을 고려할 때 능동소음제 어기술의 공조덕트내 소음제어에의 적용은 매우 효과적이며 경제적일 것으로 기대된다.
본 논문에서는 클라우드 플랫폼에서의 실시간 공조제어 시스템의 제어, 관리 및 모니터링을 위한 MQTT 기반의 프로토콜을 설계하고, 설계된 프로토콜을 적용한 시스템을 구현하였다. MQTT 프로토콜은 보편성, 유연성, 경량성, 신속성을 가지며 메시지 전달의 신뢰도와 보안성이 있는 양방향 메시징 프로토콜이다. 구현된 시스템에서는 CCU와 클라우드 서버 간 데이터 수집 및 제어를 위한 통신 프로토콜의 성능 및 안정성을 고려하였다. 클라우드 서버 상에서의 장비 제어 및 모니터링은 MQTT 서버를 기반으로 CCU와 연계하여 수신된 데이터를 실시간으로 실행된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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