건물에너지관리시스템(BEMS) 관련 최신 연구동향

건물에너지관리시스템(BEMS) 관련 최신 연구동향
저자 문현준

학술지정보 설비저널 KCI

발행정보 대한설비공학회 2013년

피인용횟수 1

자료제공처 국회도서관 KISTI 기계·건설공학연구정보센터 건축도시연구정보센터 

<초록>

우리나라는 에너지소비량 세계 10위, 석유 세계 6위, 에너지 수입량 세계 4위의 에너지 다소비 국가이다. 향후 우리나라는 지속적인 경제 성장을 위하여 기존의 주요 에너지원인 화석연료 의존에서 탈피해야하면 신 산업구조 및 친환경 에너지 소비체계 구축, 에너지 절약과 이용 효율의 제고, 신 재생에너지 이용 확대 등 다양한 방향으로의 대책마련이 요구되고 있다. 최근 몇 년간 우리나라는 심각한 전력난을 겪어 오고 있다. 2011년 9월에는 전국적으로 대규모 정전사태가 일어났으며 당일 오후 2시 15분 부터 4시 사이 전력 수요량이 실제 발전 공급량을 넘어 예비 전력이 제로 인 상황이 수십분 간 지속되면서 전국적 블랙아웃 이 발생할 수 있는 위급 상황이 발생되었다. 하지만 초유의 전국적인 대규모 정전 사태 이 후 24시간이 채 지나지 않은 다음날 오후에도 가게, 백화점, 마트, 사무용 건물, 가정에서는 또 다시 전기를 대량 소비해 오후 3시경 다시 비상 상황에 돌입하였다. 최대 전력 수요는 오수 3시 6740먼 kW를 기록하여, 전날보다 12만 kW나 늘어났다. 이러한 심각한 건물 에너지의 효율적인 소비 및 관리를 건물 수요자 및 거주자에게만 맡겨서는 안된다는 단적인 예를 보여주고 있다. 또한 최근 5년간 최대전력수요는 계속적인 증가 추세를 보이고 있으며, 그에 따라 전력 예비율도 감소하는 추세를 나타내고 있다. 이러한 상황에서 건물에너지 정보를 모니터링하고 이를 실제 시스템과 연동하여 건트롤 및 운영하고 이러한 일련의 과정을 최적화하는 자동화된 시스템적인 접근이 시급함을 알 수 있다. 기존의 건물에너지 절감 방안으로 많은 연구 및 사업화가 된 에너지 모니터링 시스템은 그 한계를 보이고 있다. 실제로 실시간 에너지 성능 모니터링 및 이를 가시화하여 거주자에게 제공하는 마이크로소프트사의 에너지 관리 툴인 Hohm 서비스와 구글의 파워미터(PowerMeter) 서비스의 경우 최근 사업을 중단하였다. 구글 파워미터는 스마트 미터를 이용하여 소비자들에게 에너지 사용량을실시간으로 모니터링을 할 수 있게 제공함으로써 에너지 사용량을 줄일 수 있도록 도와주는 툴이다. 하지만 사용자와 전력사업자와의 충분한 협력이 어렵다는 이유로 중단하였다. 마이크로소프트의 Hohm은 구글의 PowerMeter와 달리 스마트미터를 설치하지 않은 고객들도 쉽게 접근할 수 있도록 설계되었으며, 사용자가 보다 많은 정보를 제공하는 만큼 보다 나은 에너지 관리 서비스를 제공하는 만큼 보다 나은 에너지 관리 서비스를 받을 수 있다고 전제하고 있다. 건물 사용자가 월별 전기 사용량과 가전의 전기소비량 정보와 같은 구체적인 정보를 얻을 수 있다면, Hohm은 에너지 사용을 줄일 수 있는 구체적인 제안을 제공할 것이라고 예상했다. 하지만 단순히 에너지 데이터를 전달하는 것만으로는 소비자들로 하여금 에너지에 대한 관심을 불러일으키기가 쉽지 않았으며, 결국 서비스를 중단하였다. 이는 거주자의 단순한 정보 제공만으로는 높은 에너지 절약 효과를 기대할 수 없음을 보여주며 시스템화된 건물 에너지 최적 제어 기술의 개발이 요구됨을 보여주었다. 최근, 우리나라에서는 건물 에너지의 효율적인 사용을 위하여 건물 에너지 관리 시스템인 BEMS(Building Energy Management Systems)를 상업건물에 적용하려는 노력이 활발해지고 있다. 그러나 현재까지는 정부주도의 BEMS 설치와 보급에 초점이 맞추어져 있으며, BEMS를 통한 실질적인 에너지 절감을 이루기 위한 학계 및 산업체의 연구는 시작단계라고 할 수 있다. 상업용 건물용으로 개발된 BEMS의 종류는 다양하지만, 기본적인 공통기능은 데이터의 수집, 분석, 평가 및 에너지 운용 효율에 대한 리포트 기능이라고 할 수 있다. 개별 시스템에 대한 컨트롤 기능 또는 관리 수준에 따라 BEMS를 구분할 수 있으나, 크게 보면 주로 모니터링과 리포트 기능에 충실한 패시브 시스템과 심도 있는 분석 기능 및 건물 내 개별 컴포넌트에 대한 컨트롤 기능을 갖춘 액티브 시스템으로 구분해볼 수 있다. 국내의 경우 아직은 수집된 건물 에저니 정보인 Big Data를 이용하여 연간, 월별 에너지 사용량 등과 같은 단순 통계처리 및 리포트 기능에 한정되어 있는경우가 많다. 따라서 에너지 데이터에 대한 심도있는 분석 방법과 그 결과를 이용한 개별 건물 구성요소 및 설비 시스템, 그리고 건물 전반적인 운영과의 효과적인 연계에 대한 연구가 필요할 것이다. 또한, 몇 개월씩 소요되는 분석 시간을 단축시켜 실질적인 건물에너지 저감 운영방법을 도출할 수 있어야만 건물에너지 절감 효과를 극대화할 수 있을 것이다. 건물운영 및 관리에 대한 리소스 수준과 기능을 세밀한 수준으로 확장시키려는 노력이 요구되고 있으며, 이를 해외에서는 SBMS(smart building managed services)라고 한다.

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<목차>

Smart BEMS 관련 연구 동향
실시간 시뮬레이션 연동 기술
모델 기반 예측 제어
수요반응(Demand Response) 관련 기술
Smart BEMS관련 국내 기술 개발
결론
참고문헌

녹색건축인증 조성법' 및 '건물에너지 소비증명제'가 의무화되어 시행되고 있습니다.   저희 (주)녹색건축인증연구소는 '지속가능한 저탄소 녹색건축인증 기술연구소'의 전문기업으로 설립되어, 빠른 제도 변화와 변모하는 건설환경에 이바지하고자 합니다. (주)녹색건축인증연구소는 건축, 도시, 생태분야가 녹색건축물에 접목될 수 있도록 적절한 요소분석을 통해 에너지절감형 건축, 자생적 생태환경, 온열환경, 빛환경의 면밀한 조사와 연구로 고객의 삶의 질 향상 및 더 나아가 인류의 존속성에 그 목적을 두고 있습니다.