최근 건물 내 에너지 소비량의 30%를 점유하고 있는 조명 에너지 절감을 위해 자연광을 이용하여 인공조명의 의존도를 낮추고 에너지 사용을 최소화하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 이에 본 논문에서는 조명 에너지 소비 절감 및 재실자의 작업 능률 향상을 위해 조명시뮬레이션 소프트웨어인 Relux를 이용하여 소규모 사무 공간을 3D로 모델링하고, 이를 기준으로 시간대별 자연광의 유입량에 따라 조명장치를 점멸제어, 조광제어, 스텝제어의 다양한 제어방법을 적용하여 반복적인 시뮬레이션 과정을 통해 각 제어방법에 따른 에너지 절감률을 비교 및 분석하였다. 분석 결과 조광제어가 60.5%로 가장 높은 에너지 절감률을 보였다.
세계적으로 환경문제 및 에너지고갈과 관련하여 에너지 절감에 대한 노력이 활발하다. 특히 각국에서는 조명분야의 에너지 절감을 위하여 구체적인 보급전략을 수립하고, 이에 따라 여러 가지 사업을 활발히 수행하고 있다. 본고에서는 여러 나라의 조명 기기의 보급과 관련하여 각국의 사업 내용 및 보급전략, 법규 등에 관하여 고찰하기로 한다.
전력대란으로 인해 에너지 절감이 많은 이슈가 되고 있으며, 이로 인해 다양한 부분에서 에너지절감방식이 개발되고 있다. 많은 방식 중에서 최근에는 IT기술을 융합한 조명제어시스템의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이에 따라 본 논문에서는 IT기술을 융합한 조명제어시스템을 설계하여 공용 주택부문에서 가장 많이 낭비되고 있는 지하주차장 조명을 효율적으로 제어하여 에너지를 절감할 뿐만 아니라 조명관리의 효율성까지 높일 수 있는 에너지절감형 조명제어시스템을 설계하고자 한다.
본 논문에서는 조도센서와 마이크로웨이브센서 기반의 협력제어를 통하여 기존대비 35%P 전력절감이 가능한 에너지 절감형 스마트 LED 조명시스템에 대하여 기술하였다. 제안된 시스템은 센서모듈과 LED조명, 무선전송 모듈이 분리된 형태로 인지기반 조명 제어를 통하여 ESCO 사업에 적합한 에너지 절감형 융합 조명 시스템에 다양하게 활용될 수 있다.
현재 대학공연장에 다양하고 화려한 조명을 많이 사용된다. 많은 수량이 필요한 등기구에 활용가능한 LED 등기구가 대체 선호되고, LED 등기구 장점인 에너지 절감에 대해 연구를 진행하였다. 설비와 장비에 대한 교체 비용을 포함하여 기존할로겐 등기구보다 LED등기구가 약3,000만원 정도 에너지 절감이 되는 것을 알 수 있었다.
건물 내에 존재하는 자연광은 조명원으로 국한되지 않고 시각적, 심리적 자극을 통한 실내 환경의 질적 향상에 이르기까지 에너지절약 및 공간의 쾌적성에 큰 영향을 미친다. 유입되는 자연광량에 비례적으로 연동되는 건물에너지는 전기조명에너지를 절감시키고 난방 기간동안 일사열의 유입에 따른 난방에너지를 절감시킨다. 여름철에는 전기조명의 소등으로 인한 조명원의 발열량이 감소됨으로써 냉방부하의 감소에 이르기까지 포괄적인 영향을 미친다. 조명개발분야의 선진국에서는 에너지 절약형 광원의 대체와 아울러 자연채광과 통합된 최적 조명제어 기술의 운용만이 건물이 가지고 있는 에너지 절약의 잠재력을 현실화시킬 수 있다고 판단하고 있다. 따라서 본 연구는 일반적인 사무소 모델 공간의 에너지 절약형 인공조명을 대상으로 자연광 유입에 따른 연동적 조명제어 기법을 적용하는 경우를 대상으로, 인공조명의 소등량에 따른 조명에너지의 절감량과 이에 수반되는 냉방에너지의 점감량 및 일사열 취즉에 따른 겨울철 난방 부하 절감량을 분석함으로써 자연채광의 건물에너지에 대한 연간 기여도를 통합 분석하였다. 특히 자연채광의 성능은 실험을 통한 측정 데이터를 이용하고 에너지 해석 프로그램을 재구성하여 실질적인 절감량을 도출하도록 시도하였다.
본 논문은 PV시스템과 조명제어 알고리즘을 이용해 건물에너지 감소 ICT 융복합 플랫폼 개발에 관한 연구내용을 보여준다. 개발 된 ICT 플랫폼은 비 주거 건물 환경에서 전력을 절감 할 수 있으며, 건물에너지 감소를 위해 조명부하 감소에 중점을 두었다. 본 연구는 이를 위해 LED 디밍 알고리즘을 설계 및 적용하고, ESS 및 PV와의 연계를 통하여 건물에너지 절감 시스템을 제안한다. 제안 된 시스템은 ICT 융합 플랫폼과 LED제어 알고리즘으로 구성 되어 있으며 ICT 플랫폼은 계통 및 ESS 전력 제어/관리 및 모니터링을 수행하고, LED제어 알고리즘을 통해 상황인지기반 조명부하감소를 수행한다. 본 논문에서 제안 된 시스템의 연계 신뢰성을 시뮬레이터 및 에뮬레이터를 통하여 성능 분석을 하였다.
최근 에너지 절감과 환경규제에 따른 방전등의 대체 조명으로 각광 받고 있는 LED를 사용할 경우 LED의 높은 전력효율에 의한 에너지 절감과 긴 수명으로 유지보수비용을 절감할 수 있다. 따라서 LED 광원의 가장 큰 문제점인 온도상승을 해결하기 위하여 PWM제어를 통하여 일정한 온도 이상의 상승을 방지하는 구동 회로를 설계하였다.
본 논문은 최근의 에너지 절감의 사회적 관심을 반영한다. LED 시장은 지속적 성장을이어가고 있다. 그러나 현재 led 조명은 빛 에너지 변환율이 높지 않다.이러한 LED 조명에 대하여 빛 변환 에너지 절감 방법을 제시하고자 한다. 현재의 LED 조명은 전력 변화를 각각의 조명에서 이루어지므로 인한 변환 손실의 누적이 발생한다. 손실 누적 발생을 최소화 하여 에너지 손실 성능 개선을 얻을 수 있도록 한다.
대형병원의 에너지 소비패턴을 분석한 후 마이크로가스터빈을 적용할 경우 기존 시스템 대비 냉난방에너지 절감량 및 전기에너지 절감량과 경제성분석을 통해 대형병원의 에너지 소비량을 절감하기 위한 에너지성능평가 모의연구를 수행하였다. 0.5[MW]급 마이크로 가스터빈을 설치한 후 에너지 성능분석을 한 결과 터빈에서의 발전효율은 30[%]이며, 전기는 건물에서 사용되는 조명에너지 뿐만 아니라 전체 전기에너지의 40[%]을 절감할 수 있는 것으로 분석되었다. 또한 터빈에서 발전되는 전기량과 배열을 냉난방에너지원으로 이용할 경우 전체 시스템효율은 70[%]로 상승할 뿐만 아니라 난방에너지의 56[%], 냉방에너지의 67[%]를 절감할 수 있는 것으로 분석되었으며 현가등가법에 의한 시스템 투자회수 기간이 약 9년으로 분석되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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