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문제 정의
- 나아가 건축물에 설치된 신재생에너지원의 효율 향상을 위해 신재생에너지원과 기존 설비 및 전열원을 통합하여 관리할 수 있는 다중에너지원관리시스템의 필요성을 확인하였 으며,본 연구를 통해 다중에너지원관리시스 템의 성능 목표와 개발 방향을 수립하기 위한 기초 자료를 확보하였다.
- 본 연구에서는 신재생에너지원이 설치된 건물을 대상으로 우편 설문 및 현장 인터뷰를 병행하여 신재생에너지원의 이용 현황 및 문제점을 조사하였으며,그 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 본 조사는 건물에 설치된 신재생에너지원의 효율성과 경제성을 향상시키기 위한 관리 상의 문제점 및 개선 방향의 파악에 중점을 두고 실시하였다.이를 위해 조사 내용을 신재생에너지원의 관리에 필요한 기본 정보(설 치용량,시스템효율,부하분담율 등의 파악 여부를 조사하기 위한 신재생에너지시스템의 설계 및 시공 현황,신재생에너지원의 고장 관리 및 에너지관리시스템의 이용 실태를 조사하기 위한 운용 및 관리 실태,신재생에너 지원의 관리상 문제점 및 개선요구사항을 조사하기 위한 이용만족도 및 개선사항의 3부 분으로 구분하여 정리하였다.
- 특히 건물에 설치된 신재생에너지원의 경우 기존 전․열원 및 건물설비시스템과 연동해 효율 적인 운영을 도모한다면 다른 요소 기술의 발전 없이도 시스템효율을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.이에 본 연구에서는 건물에 설치된 신재생에너지원의 이용 현황,관리 실 태 및 문제점,이용자 만족도등을 조사하여 신재생에너지원의 효율적인 관리를 위한 개선 방향을 파악하고자 한다.이를 위해 신재 생에너지원이 설치된 건물 및 관리자를 대상 으로 설문 및 현장조사를 실시하여 기술 통계 분석을 실시하였다.
제안 방법
- (3)또한 설치된 신재생EMS의 기능 수준이 단순모니터링,고장 진단,자동 제어에 그치고 있어 신재생에너지원의 통합 관리, 주에너지원 연계 관리,생산량 예측 및 스케줄 수립 등을 개선 요구 사항으로 응답 하였다.기능 수준과 상관없이 신재생EMS 를 이용하지 않는 경우도 21.
- 본 설문의 경우 비확률표본추출방법 중 판단표본추출방법 즉 신재생에너지원 설치업체 등의 대표 사례 추천을 통해 표본을 추출하였 다.이러한 판단표본추출법은 모집단의 특성을 효과적으로 반영할 수 있을 것으로 판단되는 특정 집단을 표본으로 선정하여 조사하는 방법으로 모집단의 특성을 정확하게 대표하지 못 할 수 있다는 한계를 내포하고 있지만, 모집단의 표본 프레임을 구하기 쉽지 않은 경우 적은 비용으로 의미 있는 자료를 수집할수 있다.
- 신재생EMS의 기능 수준을 분석하기 위해 단순 모니터링,고장 진단,원격 및 자동 제어,BEMS와 데이터 통신,신재생에너지원 통합 관리,DB 분석 및 생산에너지 예측,주 에너지원과 연계 관리의 총 7단계로 기능 수준을 구분하여 조사를 실시하였다.조사 결과, 태양광의 경우 고장 진단까지의 기능을,태양 열과 지열의 경우 원격 및 자동제어까지의 기능을 주로 구현하고 있는 것으로 나타났다.
- 신재생에너지원을 관리하는 에너지관리시스템(EMS)의 사용과 건물에너지관리시스템과 (BEMS)의 연계 여부에 대해 조사하였으며,그 결과는 다음 Fig.7과 같다.본 논문에서 에너지관리시스템(EMS)이란 광의적인 의미로 단순 모니터링,중앙 감시 및 원격제어,자동 제어,에너지 사용 관리 등의 기능 수준에 관계없이 모든 단계의 설비 및 에너지 관리 시스템을 포함하는 것으로 정의하고 조사를 실시하였다.
- 신재생에너지원의 성능 향상과 유지관리의 편의성을 향상시키기 위해 신재생EMS에 포함되길 원하는 기능에 대해 설문 조사를 실시 하였다.복수응답항목으로 총 응답수는 93개(복수응답률 290.
- 신재생에너지의 양적 증대에 상응하는 실질적인 생산량 증가가 수반되고 있는지를 파악하기 위해 신재생에너지원의 누적 보급량과 연도별 생산량을 비교해 신재생에너지의 시스템효율을 통계 자료를 이용해 거시적으로 분석해보았다. 건물에서 보급률이 높은 자가용 태양광과 지열을 대상으로 분석을 실시하였으며,그 결과는 다음 Fig.
- 이에 본 연구에서는 건물에 설치된 신재생에너지원의 이용 현황,관리 실 태 및 문제점,이용자 만족도등을 조사하여 신재생에너지원의 효율적인 관리를 위한 개선 방향을 파악하고자 한다.이를 위해 신재 생에너지원이 설치된 건물 및 관리자를 대상 으로 설문 및 현장조사를 실시하여 기술 통계 분석을 실시하였다.
- 본 조사는 건물에 설치된 신재생에너지원의 효율성과 경제성을 향상시키기 위한 관리 상의 문제점 및 개선 방향의 파악에 중점을 두고 실시하였다.이를 위해 조사 내용을 신재생에너지원의 관리에 필요한 기본 정보(설 치용량,시스템효율,부하분담율 등의 파악 여부를 조사하기 위한 신재생에너지시스템의 설계 및 시공 현황,신재생에너지원의 고장 관리 및 에너지관리시스템의 이용 실태를 조사하기 위한 운용 및 관리 실태,신재생에너 지원의 관리상 문제점 및 개선요구사항을 조사하기 위한 이용만족도 및 개선사항의 3부 분으로 구분하여 정리하였다.조사 항목은 기본 정보 외에 총 13개 항목으로 구성되었으 며,세부 항목은 Table.
- 조사는 2012년 3월 1일부터 3월 31일까지총 31일간 실시하였으며,신재생에너지원이 설치된 건물의 관리자 및 건축주를 대상으로 질문지 설문과 현장(전화)인터뷰 방법을 통해 실시하였다. 조사 대상인 신재생에너지원이 설치된 건물은 설치 규모가 작고 관리자의 상주가 불가능한 단독주택을 제외하고 2007년부터 2011년 사이 준공된 건물 중 건축설비업체 및 신재생에너지원 전문시공업체의 대표 시공 사례,건물에너지 효율등급 본인증 실시 건물,턴키 발주 건물 등을 대상으로 131개소를 선정하였다.
대상 데이터
- 신재생에너지의 양적 증대에 상응하는 실질적인 생산량 증가가 수반되고 있는지를 파악하기 위해 신재생에너지원의 누적 보급량과 연도별 생산량을 비교해 신재생에너지의 시스템효율을 통계 자료를 이용해 거시적으로 분석해보았다. 건물에서 보급률이 높은 자가용 태양광과 지열을 대상으로 분석을 실시하였으며,그 결과는 다음 Fig.1과 같다.신 재생에너지원의 누적 보급량이 꾸준히 증가 하는데 비해 시스템효율은 부침이 발생하거나 도리어 감소하는 것으로 나타났다.
- 고장 횟수와 수리 기간의 조사 시에는 준공후 1년이 되지 않은 3개소를 제외한 29개의 유효 표본에 대해 결과를 분석하였으며,결과는 다음 Fig.6과 같다.신재생에너지원의 관리를 위한 가장 기초 요건인 고장 발생의 실시간 파악 여부를 묻는 질문(Q5)에 37.
- 조사는 2012년 3월 1일부터 3월 31일까지총 31일간 실시하였으며,신재생에너지원이 설치된 건물의 관리자 및 건축주를 대상으로 질문지 설문과 현장(전화)인터뷰 방법을 통해 실시하였다. 조사 대상인 신재생에너지원이 설치된 건물은 설치 규모가 작고 관리자의 상주가 불가능한 단독주택을 제외하고 2007년부터 2011년 사이 준공된 건물 중 건축설비업체 및 신재생에너지원 전문시공업체의 대표 시공 사례,건물에너지 효율등급 본인증 실시 건물,턴키 발주 건물 등을 대상으로 131개소를 선정하였다.조사 내용이 건물 및 설비시스템 현황을 포함한 전문적인 내용이고,1차 조사가 우편을 통한 설문으로 실시되어 회수율이 26.
- 회수된 35개 설문지 중 무응답오류가 있는 3개를 제외하고,32개의 유효 표본에 대해 분석을 실시하였다.최초 선정된 131개의 조사 대상의 경우 공공기관 설치 의무화의 영향으로 공공건물의 비중이 높게 나타났으 며,회수된 유효 표본에서도 이 같은 현상이 동일하게 나타났다.
성능/효과
- (1)설치된 신재생에너지원의 부하분담률,시 스템효율,고장유무 실시간 감지를 묻는 질문에 각 28.1%, 34.4%, 37.5%가 ‘정보 없음(모름)’으로 응답하여,약 1/3이상의 건물에서는 신재생에너지원의 관리와 관련된 기초 정보조차 파악이 부족한 것으로 조사되었다.
- (2)신재생EMS에 의해 관리되는 에너지원의 비율은 지열(95%)>태양광(70%)>태양열 (50%)순서로 지열이 가장 높았으며,기능 수준도 태양광발전과 태양열의 경우 고장 진단 수준임에 반해,지열시스템은 대부분 자동제어를 포함하고 있는 것으로 조사되었다.
- (4)신재생에너지시스템의 전반적인 만족도는 5점 리커트 척도상 3.16점으로 나타났 으며,만족도에 부정적 영향을 미치는 주요인은 초기설치비 부담,유지 관리의 기술적 어려움,시스템 성능 등으로 분석되 었다.
- 국가 에너지 소비의 97%를 수입에 의존하는 우리나라는 특히 탈석유와 에너지자립이 절실하며, ‘저탄소녹색성장’의 기조 아래 다양한 에너지 정책의 추진 방향을 모색하고 있다.정부는 저탄소녹색성장에서 에너지 전략의 핵심을 소비효율화와 청정에너지의 확대에 두고 있으며, 1) 청정에너지 즉 신재생에너지의 보급 확대를 위해 2010년 기준 2.6%인 1차 에너지 소비 중 신재생에너지의 비중을 2020년 6.1%,2030년 11%로 확대하는 목표안을 설정하 였다. 2) 이에 따라 다양한 보급사업과 지원제 도를 시행하고 예산을 확대하고 있으며,국내 총에너지소비의 약 1/4을 차지하는 건물 분야에서도 그린홈 100만호 보급사업,일반보 급사업,공공기관 설치 의무화 제도 확대,신 재생에너지 건축물 인증 등을 통해 신재생에 너지의 보급을 확대하고 있다.
- 1%,2030년 11%로 확대하는 목표안을 설정하 였다. 2) 이에 따라 다양한 보급사업과 지원제 도를 시행하고 예산을 확대하고 있으며,국내 총에너지소비의 약 1/4을 차지하는 건물 분야에서도 그린홈 100만호 보급사업,일반보 급사업,공공기관 설치 의무화 제도 확대,신 재생에너지 건축물 인증 등을 통해 신재생에 너지의 보급을 확대하고 있다.하지만 이러한 신재생에너지의 양적 성장에 비해 아직은 효율성,경제성,사후 관리의 부족 등의 문제점이 보고되고 있으며,운용 성과에 대한 평가도 아직 미흡한 수준이다.
- 1과 같다.신 재생에너지원의 누적 보급량이 꾸준히 증가 하는데 비해 시스템효율은 부침이 발생하거나 도리어 감소하는 것으로 나타났다.
- 신재생 EMS와 BEMS가 연계되어 사용되는 경우를 현장 방문 및 전화 인터뷰를 통해 구체적으로 조사해 본 결과,총 7개소 중 6개 소는 지열을 사용하는 경우로 조사되었다.또한 연계 수준도 BEMS에서 신재생에너지원의 모니터링만 동시에 이루어지는 경우가 대부분이었으며,신재생에너지원의 관리 및 제어가 BEMS와 연계되어 수행되는 곳은 2개 소에 불과한 것으로 조사되었다.
- 신재생EMS의 기능 수준을 BEMS와 데이터 통신과 신재생에너지원 통합 관리로 답변한 사례에 대해 상세 조사를 실시한 결과, BEMS와 데이터 통신으로 답변한 경우는 별도로 설치된 BEMS와 신재생EMS가 쌍방향 통신을 통해 BEMS에서 신재생에너지원의 모니터링 및 제어를 수행하는 경우로 모두 지열시스템이었으며, 신재생에너지원의 통합 관리로 답변한 경우는 이종의 신재생에너지 원을 통합 관리하는 것이 아닌 제조회사가 달라 통신 프로토콜이 다른 여러 태양광 패널을 통합해 모니터링하는 별도의 시스템을 구축한 경우로 조사되었다.
- 61%를 차지하고 있다. 에너지원별 공급 비중을 살펴보면, 폐기물(70.92%),수력(11.56),바이오(11.01%), 풍력(2.56%)등이 높은 비중을 차지하고 있으며, 건물에 설치가 가능한 형태의 에너지원 중에서는 태양광(2.42%),지열(0.49%),태양 열(0.43%),연료전지(0.36%),의 순서로 비중이 높게 나타났다.4)
- 신재생EMS의 기능 수준을 분석하기 위해 단순 모니터링,고장 진단,원격 및 자동 제어,BEMS와 데이터 통신,신재생에너지원 통합 관리,DB 분석 및 생산에너지 예측,주 에너지원과 연계 관리의 총 7단계로 기능 수준을 구분하여 조사를 실시하였다.조사 결과, 태양광의 경우 고장 진단까지의 기능을,태양 열과 지열의 경우 원격 및 자동제어까지의 기능을 주로 구현하고 있는 것으로 나타났다.조사 대상 중 생산에너지 예측과 주에너지원과 연계 관리 수준의 기능을 구현한 사례는 없는 것으로 조사되었으며,다음 표 5는 신재생EMS 의 기능 수준을 에너지원별로 분류해 나타낸 것이다.
- 조사 결과,‘3% 이하’(25.0%)와 ‘5% 초과 10% 이하’(18.8%)가 높은 비율을 차지하고 있었으 며,부하분담률을 알지 못하는 경우(정보 없음)도 28.1%로 매우 높게 조사되었다.
- 10과 같다.조사 결과,22.6%가 신재생에 너지원의 통합관리를,19.4%가 주에너지원과 연계 관리를,17.4%가 생산량 예측 및 스케줄 수립으로 응답하였다.이미 사용되고 있는 고장진단 및 자동 제어 등에 대한 요구는 비율이 낮게 나타났다.
- 조사 결과,보통(46.9%)>만 족(21.9%)>불만족(18.8%)>매우만족(9.4%)> 매우불만족(3.1%)의 비율로 응답하였으며,평균 점수는 3.16점으로 분석되었다.
- 본 논문에서 에너지관리시스템(EMS)이란 광의적인 의미로 단순 모니터링,중앙 감시 및 원격제어,자동 제어,에너지 사용 관리 등의 기능 수준에 관계없이 모든 단계의 설비 및 에너지 관리 시스템을 포함하는 것으로 정의하고 조사를 실시하였다. 조사 결과,신재생에너지관리시스템(이하 신재생EMS)이 사용되는 경우는 78.2%(25개소)로 나타났으며,이 중 BEMS없이 신재생 EMS만 사용되는 경우는 8개소,BEMS가 설치되었지만 서로 독립적으로 사용되는 경우는 10개소, 신재생 EMS와 BEMS가 연계되어 사용되는 곳은 7개소로 조사되었다.
- 조사 대상인 신재생에너지원이 설치된 건물은 설치 규모가 작고 관리자의 상주가 불가능한 단독주택을 제외하고 2007년부터 2011년 사이 준공된 건물 중 건축설비업체 및 신재생에너지원 전문시공업체의 대표 시공 사례,건물에너지 효율등급 본인증 실시 건물,턴키 발주 건물 등을 대상으로 131개소를 선정하였다.조사 내용이 건물 및 설비시스템 현황을 포함한 전문적인 내용이고,1차 조사가 우편을 통한 설문으로 실시되어 회수율이 26.7%(35개소)로 다소 낮게 나타났다.조사 개요는 다음 Table.
- 회수된 35개 설문지 중 무응답오류가 있는 3개를 제외하고,32개의 유효 표본에 대해 분석을 실시하였다.최초 선정된 131개의 조사 대상의 경우 공공기관 설치 의무화의 영향으로 공공건물의 비중이 높게 나타났으 며,회수된 유효 표본에서도 이 같은 현상이 동일하게 나타났다.신재생 에너지원별 설치 비율은 태양광과 지열이 가장 높게 나타났 으며,조사 대상 건물의 특성은 다음 Table.
- 본 연구는 설문 내용이 전문적이고 판단표 본추출방법(대표사례 추천)을 이용해,유효 표본의 수가 많지 않고 공공 기관의 비중이 높은 한계점을 내포하고 있다.하지만 모집단의 표본 프레임을 구하기 어렵고 설문이 전문 적인 것임을 감안해 이상의 연구를 정리하면, 시스템 기초 정보 파악 부족,에너지관리시스 템의 미사용 및 기능수준 낮음,관리자의 전 문성 부족,에너지원별 관리 수준 차이 등이 관리상의 주요 문제점으로 도출되었으며,신 재생에너지 및 주에너지원의 통합관리,생산량 예측 및 스케줄 수립 등이 관리상 우선 요구사항으로 조사되었다.
후속연구
- 본 연구는 설문 내용이 전문적이고 판단표 본추출방법(대표사례 추천)을 이용해,유효 표본의 수가 많지 않고 공공 기관의 비중이 높은 한계점을 내포하고 있다.하지만 모집단의 표본 프레임을 구하기 어렵고 설문이 전문 적인 것임을 감안해 이상의 연구를 정리하면, 시스템 기초 정보 파악 부족,에너지관리시스 템의 미사용 및 기능수준 낮음,관리자의 전 문성 부족,에너지원별 관리 수준 차이 등이 관리상의 주요 문제점으로 도출되었으며,신 재생에너지 및 주에너지원의 통합관리,생산량 예측 및 스케줄 수립 등이 관리상 우선 요구사항으로 조사되었다.
- 이 같은 역전 현상의 원인이 급격한 설치용량 증가 시 신재생에너지 생산량의 일부가 통계에 반영되지 못하는 기술적인 원인에 의한 것일 수도 있지만, 에너지원별 기술 발전 부족, 효율적인 운영 및 관리 미흡, 고장 수리 및 사후 관리 부족 등이 원인일 가능성도 크다. 이 같은 현상의 명확한 원인 파악을 위해서는 실제 신재생에너지원이 이용되고 있는 다양한 건물에 대한 실태 조사가 필요할 것이 며,이를 통해 구체적이고 직접적인 대책을 도출할 수 있을 것이다.
- 신재생에너지의 효율성과 경제성의 확보를 위해서는 에너지원의 생산효율 향상에서 1차 적인 해답을 찾을 수 있겠지만,효율적인 관리 및 운영에서도 그 답을 찾을 수 있다.특히 건물에 설치된 신재생에너지원의 경우 기존 전․열원 및 건물설비시스템과 연동해 효율 적인 운영을 도모한다면 다른 요소 기술의 발전 없이도 시스템효율을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.이에 본 연구에서는 건물에 설치된 신재생에너지원의 이용 현황,관리 실 태 및 문제점,이용자 만족도등을 조사하여 신재생에너지원의 효율적인 관리를 위한 개선 방향을 파악하고자 한다.
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