건물에너지관리시스템의 국내외 기술동향
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건물에너지관리시스템의 국내외 기술동향

LG전자 신성호 책임/기술사, 조남귀 책임/에너지진단사, 장재석 팀장

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인간이 거주하는 공간인 건축물은 삶의 질 개선에 따라 더욱 쾌적한 공간을 조성하기 위해, 다양한 종류의 HAVC 설비가 건물의 유형에 맞게 적용되고 있다. 이에 따라 건물주나 관리자는 HAVC 운용에 있어서 보다 효율적이고, 경제적인 방안을 구현하기 위해서 에너지 관리시스템을 적용하고 있다. 에너지 관리시스템은 최근의 클라우드 컴퓨팅, 빅데이터, 딥러닝(Deep–Learning)기반의 인공지능(Artificial Intelligence), IoT(Internet of Things)와 같은 최신의 ICT기술이 적용됨에 따라 전통적인 제어관리의 목적보다 최적의 에너지 절감 효과와 사용자 편의성을 제공하고 있다. 본 고에서는 다양한 에너지 관리시스템 중에서 건물 에너지 관리시스템(BEMS)에 적용되는  에너지 관리 기술에 대해서 소개하고자 한다. 

 

1.  건물에너지관리 시스템의 개념


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전통적으로 건물에는 BMS(Building Management System)이 있어서 설비 관리자의 개입이 없이 다양한 건물내의 설비를 자동으로 제어할 수 있다. 에너지 관리 측면에서도 에너지 소비를 하는 설비의 최적화 제어 필요성은 비용적인 측면이나, 환경적인 측면을 고려할 때 매우 중요하다. KS 표준 [KS F 1800-1]에서는 BMS를 “건물 자동화 시스템, 공조, 냉난방, 조명, 전력 등 건물 설비 및 운전상태를 감시하고 제어하는 시스템”으로 정의하고, BEMS는 ”건물의 쾌적한 실내환경을 유지하고 에너지를 효율적으로 사용하도록 지원하는 제어, 관리, 운영, 통합 시스템”이라고 정의하며, BMS와 BEMS를 구별하고 있다. 기존의 BMS는 집중제어방식에 의한 중앙컴퓨터에서 모든 데이터를 처리하는 방식으로 이루어졌으며, 이 시스템은 공간 제약적이며, 확장성 측면에서는 폐쇄적인 특징을 가지며, 재실자의 편의성보다는 관리의 편의성에 중점을 둔 방식이라 할 수 있다.

반면, BEMS(Building Energy Management System)는 클라우드 컴퓨팅에 의한 분산제어 방식으로 공간제약이 없으며, 확장성을 바탕으로 다양한 설비를 각각 유기적으로 결합하여, 건축물의 실내외 환경을 실시간으로 감시하여 쾌적도 유지를 기반으로 한 신뢰성 있는 에너지관리 최적화를 구현하는 시스템이다. 

 

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2. 건물에너지관리 시스템의 필요성 

 

2-1. 정책적 측면 

온실가스/에너지 절감 및 신산업 창출을 위해 정부 주도의 적극적인 에너지 절감 정책이 운영 되고 있다. 제로 에너지 빌딩(ZEB), 건축물에너지효율등급 & 녹색건축 인증, 에너지절약설계기준 강화, 에너지 성능 정보공개 등은 모두 건축물의 에너지 성능을 효율화 하고자 하는 제도로 BMES 적용이 의무화 또는 적용 시 다양한 세제 및 혜택을 제공하는 제도이다. 이런 정부의 정책은 에너지 관리시스템의 보급에 힘을 더해 주고 있다.

 


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2-2. 기술적 측면

최근 ICT(Information Communication Technology)기술이 발달함에 따라 건축물도 최신 스마트 기술이 적용되어 발전해 가고 있다. 스마트 기술이 적용된 건물은 실시간으로 온도, 습도, CO2, 재실 유무와 같이 다양한 건물 내외부의 상태정보를 스마트 센서가 감시한다. 스마트 센서의 IoT기능을 통하여 USN(Ubiquitous Sensor Network)을 구축하여, 건물내부의 환경 데이터를 실시간으로 분석 빅데이터화 하고, 건물내의 설비 에너지 사용량을 스마트 미터링(Smart Metering)기능을 통해서 건물 내 설비의 에너지 소비를 분석 한다. 또 클라우드 컴퓨팅, 인공지능 알고리즘을 이용하여, 건물의 에너지 소비와 재실자 쾌적도를 위해 건물 내외부 설비의 최적화 제어명령을 위해 백넷(BACnet), 론웍(LonWork), 모드버스(Modbus)와 같은 표준 프로토콜 방식으로 전송할 수 있다. 


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2-3. 경제적 측면 

건물 에너지 관리 시스템은 온실가스 에너지 절감 및 신산업 창출을 위한 정부의 적극적인 녹색건축 활성화 정책의 방향 일치한다. 그리고 건물 운영시스템 효율화를 통해 운영비용과 건물가치 상승을 위해 건축주나 관리자에게 필수적으로 검토되어야 하는 사항이다. 무엇보다도 건물 내에 있는 인원에게 쾌적한 환경은 건물의 입주 선택 시 가장 중요한 기준이 된다. 

 

 

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<2020년 1월 월간 설비기술 '기획특집' 중...>