AI가 건축물 내 유동인구를 탐지해 각 존별 재실자 수에 적합한 쾌적도를 에너지효율적으로 조성하는 시스템이 윤곽을 드러냈다.

자율운전 기반 지능형 건물에너지‧환경 통합관리시스템(iBEEMS) 연구단(단장 문현준)은 12월20일 서울 호텔페이토강남에서 1단계 성과발표회를 개최했다.

iBEEMS 연구단은 건물에너지효율 향상 및 건강한 실내환경 구현을 위한 자율운전 기반의 통합관리시스템을 개발 및 실증하는 것을 목표로 주관기관인 단국대학교를 비롯해 산‧학‧연 25개 기관‧기업 및 1개 수요기업이 참여하는 대규모 연구다. 2021년 5월 착수해 오는 2026년 4월까지 총 60개월간 총사업비 284억9,100만원 규모로 추진되는 연구로 이는 현재 한국에너지기술평가원 R&D 중 최대규모다.

문현준 단장(단국대 교수)은 개회사에서 “지난 2년 반동안 많은 성과를 냈다고 자부한다”라며 “자율운전 기반으로 건물을 운전할 수 있는 시스템을 구현한 것으로 플랫폼, 알고리즘을 비롯한 여러 요소기술 개발에 가시적 성과를 냈다”고 밝혔다.

이어 “1단계 연구기간 동안 자율운전기반 iBEEMS 플랫폼 개발, 안심건물인증 및 표준 개발, 자율운전 기반 AI 알고리즘 개발, 실내 상황인지시스템 개발 등 크게 4가지 기술개발 성과를 냈다”라며 “2024년부터 이어지는 2단계 연구를 통해 각 세부요소기술을 고도화하는 한편 대형건축물을 대상으로 한 실증을 진행함으로써 사업화 가능한 수준까지 기술을 완성할 것”이라고 강조했다.

iBEEMS 연구단의 특징은 수요기업 및 테스트베드 운영으로 실증 중심의 상용화 기술을 개발한다는 점이다. HDC랩스가 수요기관으로 참여하며 테스트베드로 미국 플렉스 LBNL에서 운영 중인 플렉스랩과 단국대 스마트리빙 테스트베드를 운영하고 있다.

연구는 수시로 변화하는 건축물의 실내‧외 조건에 적절히 대응해 건축물의 용도 및 재실자 특성에 맞는 맞춤형 케어가 가능한 시스템을 개발하기 위해 착수됐다. 연구단은 AI기술 중 하나인 ‘엠비언트 인텔리전스’를 활용해 이를 구현할 계획이다. 엠비언트 인텔리전스는 기술, 시스템을 인간 주변 생활환경과 결합해 인간생활안전과 삶의 질 향상을 위해 사용하는 생활환경지능 네트워크를 말한다.

이번 연구를 통해 △기존건물 에너지절감 15% 이상 △호흡기 감염리스크 저감 20% 이상 △시스템 구축 및 유지관리비용 절감 30% 이상 △자율운전 3.5단계 이상 등을 달성하는 것이 목표다.

연구단은 1단계 종료시점인 현재 단국대 기숙사, 아이파크 타워, 롯데마트 등 기숙사 시설과 오피스건물, 상업용 건물에 대해 실증했으며 2단계가 시작되는 올해 롯데백화점, 용산 아이파크몰 등 대형건축물을 대상으로 추가적인 실증에 돌입할 예정이다.

iBEEMS는 관리자가 기존 수동운전 또는 자율운전을 선택할 수 있으며 자율운전 사용 시 연구단이 개발한 플랫폼 내에서 세부기술들이 운영된다.

연구단은 AI기술 자율운전 제어 알고리즘인 ‘aiBAC’을 지난해 여름 처음으로 구현해 단국대 기숙사에 적용했으며 업그레이드 버전인 aiBAC 2.0을 아이파크 타워에 적용했다. 첫 기숙사 실증결과 냉방에너지 42.5%를 절감했으며 실내 열쾌적도를 34% 개선했다. 또한 실내공기질(IAQ)을 50% 이상 개선하는 결과를 도출했다. 이를 기반으로 업무용 건축물에 적합한 형태로 보완한 버전을 HDC 아이파크 타워에 적용한 결과 냉방기 에너지를 75% 절감했으며 열쾌적성을 20% 개선했다. 연구단은 aiBAC 알고리즘을 상표등록했으며 국제 성과공유회 개최, 베트남 해외진출 시장조사 등을 진행한 바 있다.

연구단이 개발한 ‘실내 상황인지시스템’은 비식별화 된 CCTV 정보, 동작감지센서 등을 활용해 건축물 및 존별 재실자 수를 파악하며 이들의 활동량 및 움직임을 파악해 최적제어를 위한 기초데이터를 제공한다. 실내 상황인지시스템은 CES 혁신상, 한국전자전 혁신상 등을 수상했으며 기술이전 성과도 다수 확보했다.

또한 ‘iBEEMS 플랫폼’은 aiBAC 및 실내 상황인지시스템 등을 건축물에 구현이 가능토록 개발한 시스템으로서 BAS 및 BEMS를 통합했으며 IoT 국제표준규격을 따르고 있다. 실내 상황인지시스템를 비롯해 기상청 대기환경정보, 건축물 내 설비‧기기 정보 등을 API 형태로 각 애플리케이션 및 참여기관에 실시간으로 제공하며 이를 통해 빌딩자동제어, 제어로직 연동, 스케줄 및 알람, 경보 등 기능을 수행한다.

문현준 단장은 “연구단은 앞으로 사업화에 많은 신경을 쓰도록 노력할 것”이라며 “연구단 성과목표 중 하나인 사업화부문을 충족하기 위해 연구결과를 활용함으로써 어떻게 경제적 성과를 도출할 수 있을지 고민하고자 한다”고 밝혔다.

이어 “iBEEMS 연구단은 세계 최초로 시행하는 연구들이 상당히 많이 포함돼있다”라며 “에너지절약, 에너지효율 향상만을 고려하는 경우가 많지만 연구단은 실내환경, 건강, 지구환경까지 고려하기 때문에 보다 폭넓게 활용될 수 있는 제품이 될 것이며 AI를 통해 사람이 제어하는 것보다 월등한 성능을 보일 수 있다는 점을 실증을 통해 입증했으므로 앞으로 남은 연구를 통해 더 좋은 시스템으로 계속 발전시켜나갈 것”이라고 강조했다.