한국에너지기술평가원(이하 에기평)의 에너지기술개발사업의 일환으로 구성된 ‘자율운전 기반 지능형건물 에너지·환경 통합관리시스템(iBEEMS: intelligent Building Energy and Environment Management System) 개발사업단(단장 문현준)’은 인공지능(AI)을 이용해 대학교 기숙사를 대상으로 건물에너지절감과 동시에 실내건강환경 개선의 효과를 동시에 달성할 수 있음을 입증했다.
iBEEMS 과제는 건강하고 쾌적한 실내환경 제공과 건물에너지 절감을 동시에 만족하기 위해 AI를 활용한 자율운전기반의 건물에너지·환경 통합관리시스템을 개발·실증하는 것을 목표로 2021년 5월부터 2026년 4월까지 진행된다.
iBEEMS 개발사업단은 AI기반 자율운전제어 기술을 개발하고 대학교 기숙사에 적용해 2022년부터 실증을 수행해 왔다. 냉방기 실증결과로 △에너지 사용량 42.5% 감소 △실내 열쾌적 34.3% 개선 △실내공기질 51.3% 개선 등 성과를 도출했다.
이러한 성과에는 강화학습기반의 AI 자율운전 학습모델을 통해 거주자의 무분별한 에어컨 운전으로 인한 에너지 낭비를 줄이고 재실자의 행태를 예측해 필요시에 필요한 양만큼 냉방시스템 가동, 환기량 도입, 공기청정기 가동 등을 연계 운전한 결과다. 또한 실내 및 외기 온‧습도와 공기질 정확하게 예측해 최소한의 에너지로 최적의 건강환경을 제공했다.
기숙사 대상의 실증을 통해 AI기반의 자율운전의 성과를 확인한 iBEEMS 개발사업단은 올해부터는 대상실과 대상층을 한층 더 확대해 적용하고 있다.
문현준 단장은 “건물의 냉난방공조 및 플랜트를 정확하게 운전하는 것은 에너지 절감과 쾌적환경 제공을 위해 필수적”이라며 “그러나 건물사용자의 행태를 예측하고 기상상태를 고려해야하는 등 다양한 변수들을 동시에 고려해야하기 때문에 결코 쉽지 않은 일”이라고 지적했다.
이어 “거주자 및 관리자가 놓칠 수 있는 에너지절감 요소를 자동으로 찾아 제어해주는 것이 AI 자율운전의 핵심”이라며 “이번 연구성과를 확인한 기숙사 관계자들이 실증범위를 확대하고 대상건물을 추가해달라는 요청이 있던 만큼 올해는 실증범위가 늘어나 더 많은 성과들이 있을 것”이라며 연구성과에 대한 기대감을 밝혔다.
iBEEMS 개발사업단은 성공적인 실증성과에 힘입어 기숙사에서 나아가 대상범위 및 건물을 확대할 예정이다. 올해에는 삼성동에 위치한 아이파크타워와 롯데마트를 대상으로 시범운영을 진행한다. 이를 바탕으로 연구종료 단계에서 ‘완전자율운전’이 가능한 자율운전 3.5단계의 기술 수준을 달성한다는 목표를 갖고 있다.
특히 연구단의 R&D를 통해 도출된 핵심기술 및 성과는 국내 단체표준으로도 제정될 전망이다. 한국EMS협회(회장 박찬우)는 iBEEMS의 시장보급 확산을 위해 개발사업단에 속해 단체표준제정연구를 수행하고 있다.
박병훈 EMS협회 사무총장은 “이번 실증결과는 iBEEMS가 국내시장에서 충분한 경쟁력을 갖출 수 있다는 것을 보여주는 결과”라며 “EMS협회는 iBEEMS 플랫폼 확산을 위해 실증사례 및 핵심기술들에 대한 표준 제정 연구에 최선을 다하겠다”고 밝혔다.
문현준 단장은 “iBEEMS 플랫폼이 건축, 에너지, 컴퓨터 공학, 데이터 사이언스 등의 융합 연구인 만큼 다양한 산학연 기관들이 모여 각자의 연구에 최선을 다하고 있다”라며 “적극적인 참여를 해주는 참여 기관들에게 감사드리며 각 기관의 연구성과물들이 iBEEMS 플랫폼에 빠짐없이 구현돼 세계 최고의 건물에너지 절감 기술로 완성할 것”이라고 강조했다.
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