지난 22일 열린 대한설비공학회 동계학술대회에서는 BEMS와 관련된 다양한 발표들이 이뤄졌다. 기존 기술을 이용한 새로운 서비스 제안부터 현재 뾰족한 개선방안을 마련하지 못하고 있는 기존건물을 대상으로 실증한 사례가 공유되기도 했다.
또한 BEMS 공급체계를 근본적으로 개선할 수 있는 개방형 플랫폼이 완성단계에 돌입한 상황에서 현재 상황에 대한 내용도 다뤄져 참석자들의 관심을 모았다.
우리젠, BAS·BEMS 통합 제안
김철교 우리젠 상무는 ‘BEMS기능이 내장된 빌딩자동제어시스템에 관한 연구’를 통해 실제 설치현장에서 EMS기능이 제한적으로 운영되는 실태를 진단하고 이를 개선하기 위한 방안을 제안했다.
국내 BEMS는 BAS의 한 가지 기능으로 여겨지고 있다. 하니웰, 지멘스 등 글로벌기업들은 DDC의 기본기능으로 EMS를 내장하고 있으며 국내 제품들은 주로 제어로직 기능으로 구현하는 경우가 많다.
김 상무는 “EMS기능은 시스템의 현장설치 시 대부분 운영되지 않도록 엔지니어링된다”라며 “원인은 현장 엔지니어의 기술적 한계, EMS 기능설정 시 발생하는 추가비용, 내장된 EMS기능의 기술적 한계, 건물관리자의 전문성 저하에 따른 운영어려움 등으로 분석된다”고 밝혔다.
국내 BEMS·BAS사업을 동시에 수행하는 주요기업의 솔루션을 살펴보면 주요기능으로 △에너지모니터링 △에너지분석 △에너지관리 △에너지보고서 등을 제공하고 있다. 주로 에너지사용량의 모니터링, 관리 및 분석에 기능이 치우치면서 에너지사용량을 실제로 절감하기 위한 기능은 상대적으로 부족한 실정이다.
또한 한국에너지공단의 BEMS 설치확인 1~3등급을 획득한 인증건물 현장방문조사결과를 보면 대부분 외부용역업체등을 이용하고 있어 에너지절감보다 관리대상 설비의 On/Off 제어수준으로 관리되고 있다.
김 상무는 “이를 해결하기 위해서는 BAS·BEMS의 통합시스템인 BECS(Building Energy management & Control System), 실제 에너지절감을 위한 개발·공급시스템, 전문가를 위한 공급·관리시스템 등이 필요하다”고 밝혔다.
BECS는 기존 BAS의 DDC에 묶인 AHU, 보일러 등 HVAC 설비와 기존 BEMS의 게이트웨이에 묶인 전력량계·유량계 등 계측시스템을 연동하는 개념이다. DDC에 모든 HVAC 설비 및 계측기를 묶고 각각의 설비에 대한 EMS기능을 DDC에 탑재해 실제 운영하는 구조로 이뤄진다. 시스템차원에서는 다양한 설비들의 계통별 및 상호간 최적연동이나 신재생에너지를 연계한 에너지 및 비용최적화 기능을 탑재한다.
또한 전문가가 부족한 현장여건을 감안해 클라우드를 이용해 데이터를 처리하고 전문가가 원격으로 여러개의 건물을 관리하는 시스템이 제안됐다.
김 상무는 “이번 제안하는 기술은 기술자체가 새로운 것이 아니라 BAS의 BACnet Object 관리기술, BEMS 모니터링 및 관리기술 등 기존 빌딩용 솔루션업체에서 사용하고 있는 기술들의 조합을 새롭게 한 것”이라며 “어떤 시스템으로 어떤 서비스를 제공할지에 대한 패러다임의 변화를 통해 관련 기술을 적용한 새로운 시스템의 보급이 가능하다”고 밝혔다.
나라컨트롤, 기존건물 실증사례 소개
송재엽 나라컨트롤 차장은 ‘건물에너지절감 기술적용을 위한 기축건물 대상 BEMS 사이트 구축사례’ 발표에서 기존 대형건축물에 BEMS를 구축한 사례를 소개하고 이를 통해 도출할 수 있는 고려사항 등을 공유했다.
실증대상 건물은 경기도에 위치한 공공연구시설로 지하2층~지상16층의 연면적 약 5만㎡ 규모이며 업무시설(연구벤처동)과 연구시설(FAB & CUB동)로 구분된다. 이중 많은 양의 에너지가 연구시설 클린룸의 24시간 환경유지 및 공정기기에 사용되고 있다.
전력에너지는 연간 약 1,848만kWh, 약 22억4,000만원이 사용되고 있으며 주요 소비원은 냉방(냉각탑, 순환펌프), 각종 조명·기기에너지 등이다. 2017년 기준 전기피크는 3,186kW로 하절기에 나타났으며 약 3억3,000만원의 기본요금이 발생했다.
가스에너지는 연간 51만N㎥를 사용하고 있으며 약 3억5,000만원이 소비되고 있다. 주요부하로는 예열코일 증기보일러, 공정기기, 흡수식냉온수기, 급탕용 증기보일러 등이다.
이와 같은 건축물에 BEMS를 적용할 때는 에너지절감 효과가 높은 중점관리대상 파악이 필요하며 적절한 분석을 통해 시스템을 구축해야 한다. 이를 위해 △건물별·용도별·설비별 에너지사용량 모니터링 △설비별 효율분석 및 관리 △BEMS를 통한 시스템 연계운영 및 피크관리 △시간별·계절별 요금분석을 통한 시스템 연계활용방안 적용 및 효율화 등으로 구축방향이 수립됐다.
실제 구축 시에는 구축비용최소화를 위해 실증건물의 에너지분석과 해당 건물특성을 잘 알고 있는 운영담당자와의 인터뷰가 중요하다. 이를 토대로 계측기기 등 시스템구축은 △전력량계(수배전반, EPS실, 공조실, CUB실) △가스미터(흡수식냉온수기, 증기보일러, 주요 공정기기) △인버터(흡수식냉온수기 냉온수 공급펌프) △인터페이스(PLC시스템, 흡수식냉온수기 로컬컨트롤러) 등이 이뤄졌다. 모니터링부문은 △에너지원별(전력·가스) △건물별(업무·연구시설) △부문별(냉난방·환기·급탕) △설비효율분석(터보냉동기·공기압축기·흡수식냉온수기·순환펌프) 등 상세모니터링이 구축됐다.
BEMS 알고리즘은 △복합열원해석 △전력 수요관리 운영 △BEMS 도입효과 예측 및 평가 △건물에너지 분석·진단 △중앙공조 최적제어 등이 적용됐다.
송 차장은 “기존건물의 경우 국내에서 특별안 구축안이 제시되지 못하는 실정”이라며 “향후 국가적으로 에너지관리가 필요한 건물의 특성을 반영한 BEMS 설계방안이 제시돼야 구축비용과 소비에너지가 절감될 것”이라고 밝혔다.
우원엠앤이, 개방형BEMS 플랫폼 현황발표
진정탁 우원앰앤이 실장은 ‘개방형 BEMS 플랫폼 기반 전주기적 건물에너지 관리체계 개선방안’ 발표를 통해 최근 개발 중인 개방형 BEMS 플랫폼의 현황 및 기대효과를 소개했다.
진 실장은 “기존 BEMS는 폐쇄형 운영체계이기 때문에 시공 시에 결정된 소프트웨어 업체를 통해서만 유지관리가 가능하다”라며 “시공단계에서 선택한 이 업체가 해당 건물의 BEMS 공급 및 A/S를 독점하는 것으로 하드웨어의 설치, 소프트웨어의 업데이트 및 기능 추가 시마다 소비자는 이 독점업체가 요구하는 고가의 비용을 지불해야만 원하는 BEMS를 이용할 수 있다”고 지적했다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 소비자가 자신의 건물에 필요한 BEMS 하드웨어와 소프트웨어를 선택할 수 있는 개방형 운영체계가 필요하다. 또한 이에 맞춰 EMS체계 역시 개선돼야 한다.
개발되는 개방형 BEMS 플랫폼은 하드웨어와 소프트웨어가 일정 조건만 갖추면 제품 공급사에 제한을 두지않고 다양한 조합으로 BEMS를 구축할 수 있는 새로운 개념의 플랫폼이다. 즉 디바이스·소프트웨어 규약을 준수해야 한다는 조건을 통해 플랫폼에 탑재된 제품·솔루션은 상호 연동이 가능해진다. 이에 따라 제품공급사 제한 없이 다양한 디바이스와 서비스모듈을 조합해 건물의 용도와 규모에 적합한 BEMS를 구축할 수 있다.
현재 개방형 BEMS 플랫폼은 완성단계에 있으며 플랫폼에 탑재될 디바이스 및 서비스모듈을 추가하고 있다. 연구단은 플랫폼 시운전 단계에서 나타난 몇 가지 오류를 수정하고 보다 완성도 높은 결과물을 만들기 위해 최적화 작업 및 업그레이드를 진행하고 있다.
진 실장은 “소비자가 개방형 BEMS 플랫폼 이용과 더불어 건물운영관리 경험과 노하우를 갖춘 건물에너지전문가의 도움을 받게 된다면 설계단계부터 디바이스 및 서비스모듈을 건축도서에 반영해 더 적은 비용으로 편리하게 고성능 BEMS를 구축할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
김철교 우리젠 상무는 ‘BEMS기능이 내장된 빌딩자동제어시스템에 관한 연구’를 통해 실제 설치현장에서 EMS기능이 제한적으로 운영되는 실태를 진단하고 이를 개선하기 위한 방안을 제안했다.
송재엽 나라컨트롤 차장은 ‘건물에너지절감 기술적용을 위한 기축건물 대상 BEMS 사이트 구축사례’ 발표에서 기존 대형건축물에 BEMS를 구축한 사례를 소개하고 이를 통해 도출할 수 있는 고려사항 등을 공유했다.
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