(백강철 대표의 등촌광장)IoT를 이용한 건물 에너지 절감
작성 : 2020년 10월 16일(금) 09:42
게시 : 2020년 10월 20일(화) 09:00
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정부는 2025년까지 에너지혁신기업을 4000개 수준으로 늘린다고 한다. 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 빅데이터 등 4차산업기술을 융복합한 친환경 에너지로의 전환을 성공하기위해 에너지혁신기업을 더욱 적극적으로 육성할 필요가 있다. 정부의 그린뉴딜의 ‘녹색산업 혁신생태계 구축’ 추진의 일환으로 ‘에너지혁신기업 지원전략’을 수립·발표중 에너지 관련 유망분야중 건물 에너지효율 관리가 포함되었다.
공공기관 에너지 절감은 오래전부터 추진중이며 점차 민간부문까지 제로에너지 건축물을 의무화하기 위헤 집중적인 관심과 규제가 있을 것으로 엿보인다.
전체 에너지소비량의 약 17%를 차지하는 건물은 냉난방 에너지가 49.8%로 제로에너지 건물시공은 절대적이다. 이를 위해서는 각종 센서와 에너지관리 시스템인 BEMS. Building Energy Management System)를 설치하여 정확한 에너지 소비원인을 감시 분석할 수 있어야 한다. 국내에는 705만동 중 30년 이상된 건물이 50%에 육박하여 노후된 공조 시스템 개보수시 IoT를 적용이 필요한 시기로서 모든 건물이 대상이라 할 수 있다.
건물에 적용하는 IoT는 언제, 어디서나 초 연결 혁명시대의 인터넷 기술로 사람과 장비, 공간별 기기와 시스템에서 수집되는 정보를 유무선 네트워크내에서 상호 데이터를 교환하여 가공, 분석, 저장, 처리 할 수 있고 수백개의 온도, 습도 및 시간, 위치, 시간, 음성, 문자등 방대한 데이터를 전송 수집하고 인터넷에 연결되어 분산처리하여 최적제어를 통해 에너지절감을 이룰 수 있다.
4차 산업혁명(4IR; Fourth Industrial Revolution)은 사물인터넷, 인공지능, 클라우드 컴퓨팅, 빅데이터로 초연결성(hyper-connectivity), 초지능 (super intelligence), 더빠른속도(velocity), 더 많은 데이터 처리능력(volume), 더 넓은 파급범위(scope) 등의 특성을 지니는 ‘초연결지능 혁명’으로 건물의 에너지 절감을 위해 적용되는 것이다. 삶의질을 향상시키는 개인 IoT와 안전, 헬스케어, 에너지, 유통, 빌딩, 제조, 농업등 분야등 제한없이 이용하며 개방형 플랫폼과 구성 네트워크는 사물들간 인위적 개입 하지않고 지능적 관계형성과 자동접속, 상호연동, 자율판단과행동으로 발전하고 있다.
송도 트리플 스트리트는 KT의 IoT 기술 기반 스마트 빌딩 시스템 활용하여 건물통합 관제와 스마트 주차관리, 긴급 비상벨 솔루션을 적용하고 있고 미국 텍사스주 펜조일 플레이스는 40년 이상 된 건물에 첨단 IT기술로 에너지 사용량을 51% 절감, IoT를 더하여 매년 11% 이상 추가로 절감하고 있다. 시스코 네트워크를 활용하여 10만개 이상의 센서가 실시간으로 에너지 사용량 추적 분석하여 에너지 다소비 부분을 자동 감지하여 화장실 내 물 사용 30% 감소, 보일러의 에너지 효율을 25%나 높이고 있다.
건물에서 소비되는 전력의 24%중 냉난방 공조 (HVAC. Heating Ventilation Air Conditioning)
시스템을 통한 에너지 절감을 15% 정도 절감효과를 기대한다.
국내는 통신사가 주도하고, 일본은 대성건설(大成建設)과 NWC사(社) 가 기존 건물 개보수시에 적용하고 있는데 현재 시장 진입단계로 LG CNS등 정보통신회사 또는 SI(System Integration) 업체 중심으로 확대되어 가고 있다. 2020년 국내 자동제어 전체규모 1조 5000억원 중 약 20%인 3000억원으로 성장예상이며 KS 규격심의를 완료한 에너지절감 기술인 BEMS를 적용 할 경우 더 큰 효과가 있을 것으로 예상한다.
냉난방공조 효율향상은 ‘에너지절감빌딩’의 패러다임을 현실화 할 수 있는 가능성이 있는 분야이다. 실내의 쾌적한 실내환경을 위해 열원설비, 위생설비, 공기조화설비 등 다양한 관제점에 대한 감시제어가 필요하다. 인버터를 이용한 가변풍량 공조, 실별팬코일 제어, 고효율 모터등을 적용하고 유무선을 통한 재실 여부에 따라 제어한다. 특히 제어 알고리즘, 제어 네트웍을 통한 정보공유와 분석에 따른 최적제어를 이룰 수 있는데 IoT 기반의 지능형 공조제어는 시스템의 설계, 시공, 유지관리 과정을 표준화, 제도화함으로서 효과는 더욱 커질 것이다.
냉난방 공조제어는 직접디지털 제어기 (DDC. Direct Digital Controller), 실별 IoT제어기, IoT 센서로 외기 엔탈피 제어 알고리즘에 의한 유량, 풍량 인공지능 퍼지 제어, 세분화된 각실 냉난방 제어와 재실공실과 조도에 의한 Zone별 연동제어, Adaptive PID, Fuzzy logic, ANN 모델의 예측제어 따르는 기술이 필요하다.
앞으로 발전적인 IoT를 위해 센서요소기술, 유량계, 압력계, 풍속계등 수입의존도를 낮춰 기 시공한 건물의 에너지 절감시스템의 수리, 조정등 유지관리를 위해 지속적인 개발과 서비스가 관리가 동시에 이루어져야 하는 것이다.

프로필
▲연세대학교 대학원 ▲바스코리아 대표이사/연구소장 ▲건설산업교육원 교수 ▲한국전기기술인협회 교수 ▲한국에너지가술평가원 심의위원 ▲BEMS KS 전문위원 ▲1997~ 현재 방송, 전문지, 신문 연속기고
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