최근 건물의 조명설비 사용전력이 전체 소비전력의 30% 이상을 상회하여 조명설비 소비전력이 급증하고 있는 추세로 조명설비 전력을 환경에 맞게 최적화하여 에너지 소비전력을 절감하는 것이 조명절전제어 시스템이다. 이러한 조명절전제어장치는 각 층 분전반에 설치하여 건물내에 조명설비를 각종 Program-mable Switch 등으로 수동 및 원격 제어하는 System이면 내장된 마이크로프로세서에 의해 제어된다.
현재 조명의 효율화 및 제어시스템 개선을 통해 에너지절감을 추진한다는 계획을 수립하고 조명자체의 고효율화와 조명제어시스템의 성능 향상을 통해 에너지 절감을 추구하는 노력이 한층 강화될 것으로 보인다. 조명시스템에서 LED를 광원으로 사용할 경우 기존 대비 약 50% 이상의 고효율 조명 구현이 가능하다. 본 논문은 LED 디지털 조명을 제어하기 위해 USN을 활용해 유무선 통신을 지원하는 스마트 디머 와 스마트 스위치를 적용한 LEMS(Lighting Energy Management System)를 개발했다. 이 시스템은 유/무선 네트워킹 장치 및 시스템 S/W를 통해 실내외 조명 및 경관 조명을 포함한 특수 목적 등을 효율적이고 신뢰성 있게 제어 한다. 본 시스템은 LED조명의 Digital System Lighting을 통한 USN 원격통합제어기능 및 에너지 효율성을 증대하여 실내외의 조명에너지 사용량을 최소화 하고, 웹 또는 스위치를 통해 조명 에너지 사용량을 사용자가 측정하여 조명 사용량을 피드백 할 수 있게 하는 참여형 시스템이다.
단순한 공항 역할을 벗어나 복합문화위락단지로 거듭나고 있는 김포공항에 3차에 걸친 조명분야 ESCO사업이 착륙했다. 한국공항공사 전기통신처는 국내선 청사의 2만5천개에 달하는 조명기기를 지난 99년 1월 고효율에너지기자재로 교체하는 ESCO사업을 실시한 데 이어 다른곳에도 두 차례 추가ESCO사업을 추진할 정도로 효율적이고도 적극적인 에너지절감활동을 전개해나가고 있다.
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.
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 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.
전기 에너지는 우리 생활에서 가장 사용하기 쉽고 가까이 있는 에너지이다. 그러나 전기 에너지를 생산하는 화석연료가 점점 고갈되어 가고 기후변화협약에 의해 에너지 절감이 필수인 시대이다. 그래서 본 논문에서는 건축물에서 사용하는 전기 에너지 중에서 많은 부분을 차지하고 있는 조명용 전기 에너지를 줄이기 위한 방안으로서 천연 에너지인 태양광을 이용하여 전기 에너지 사용을 줄이면서도 실내 조도를 기준조도 이상으로 유지할 수 있는 조명제어 알고리즘을 제안하다. 제안된 조명제어 알고리즘은 외부에서 실내로 유입되는 태양광을 최대한 활용하여 조명등 사용을 줄이고, 이를 통해 전기 에너지를 줄일 수 있게 해준다.
최근 국내 전력공급 문제에 따라 다양한 에너지절감형 기술과 제품이 연구되고 있다. 특히 국내 기준 전체 전력 소비량의 약 20%를 차지하는 조명분야에서는 기존 조명을 대체할 친환경, 고효율 LED 조명에 대한 기술이 대두되고 있다. LED 조명은 원리의 특성상 광효율과 비례하여 LED 접합부 온도가 상승하며 이는 광효율과 수명을 저하시킨다. 이에 다양한 방열기술이 LED 조명기술의 핵심이라 할 수 있다. 본 논문에서는 LED 모듈 접합부의 발열을 열전소자를 활용하여 열전발전 함으로써 에너지를 절감하고, 열회수를 통한 방열효과를 제공 하는 LED 조명을 제안한다.
최근 건물에서 사용되는 조명에너지 절감을 위한 방안으로 고효율 램프, 반사갓 교체 등 ESCO관련 사업과, 친환경 조명 기술 개발이 한창이며 이러한 시점에서 첨단 건물의 실내조명에 있어서도 기존 전기조명보다는 자연채광을 선호하는 경향이 나타나고 있다. 자연광은 실내에서 사용되는 일반적인 조명에 비해 200배 이상이나 강하기 때문에 이 빛을 효과적으로 쓸 수 있는 기술개발에 노력을 경주하고 있다.(중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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