본 연구에서는 기존 탄소배출 모니터터링시스템에 대한 분석을 바탕으로 각 가정의 에너지원별 사용량을 원격으로 자동 검침하여 그 데이터 처리/분석 결과를 사용자와 정책결정자에게 제공 할 수 있는 탄소배출 모니터링시스템(CEMS)을 설계 제안하였다. CEMS는 기존의 탄소배출 모니터링 장치들이나 통합 시스템에 사용자에 대한 피드백과 정책수립 자료 구축을 위한 통계처리 기능을 포함하였다. 시스템은 EA 분석을 통하여 탄소 배출량 측정, 가구당 배출량 관리, 마일리지 기준관리, 탄소 배출원 분석 등 6개의 영역으로 구성되었으며, 사용자의 인식과 정책자료 수립기능이 강화된 UI를 설계하였다. 지자체 행정정보시스템과 연계하여 각 기관의 DB 및 Open API를 공유 연동할 수 있으며, 개별 가구의 가구원수 및 주택특성에 따라 달라지는 에너지소비 패턴과 이를 통한 탄소배출량과의 연관성 분석을 가능하게 함으로써 향후 환경정책 수립을 위한 기초자료로 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서는 기존 탄소배출 모니터터링시스템에 대한 분석을 바탕으로 각 가정의 에너지원별 사용량을 원격으로 자동 검침하여 그 데이터 처리/분석 결과를 사용자와 정책결정자에게 제공 할 수 있는 탄소배출 모니터링시스템(CEMS)을 설계 제안하였다. CEMS는 기존의 탄소배출 모니터링 장치들이나 통합 시스템에 사용자에 대한 피드백과 정책수립 자료 구축을 위한 통계처리 기능을 포함하였다. 시스템은 EA 분석을 통하여 탄소 배출량 측정, 가구당 배출량 관리, 마일리지 기준관리, 탄소 배출원 분석 등 6개의 영역으로 구성되었으며, 사용자의 인식과 정책자료 수립기능이 강화된 UI를 설계하였다. 지자체 행정정보시스템과 연계하여 각 기관의 DB 및 Open API를 공유 연동할 수 있으며, 개별 가구의 가구원수 및 주택특성에 따라 달라지는 에너지소비 패턴과 이를 통한 탄소배출량과의 연관성 분석을 가능하게 함으로써 향후 환경정책 수립을 위한 기초자료로 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
Many kinds of carbon emission monitoring systems or integrated systems have been developed so far. However, despite of the development of related techniques, they tend to be lack of statistic processing functions for feedback and policy-making data for users. In this study, a new CEMS (Carbon Emissi...
Many kinds of carbon emission monitoring systems or integrated systems have been developed so far. However, despite of the development of related techniques, they tend to be lack of statistic processing functions for feedback and policy-making data for users. In this study, a new CEMS (Carbon Emission Monitoring System) has been suggested and implemented in Sejong City, Korea. This system adapted automatic remote reading system from the site management agency as data hub to collect the electricity, gas and water usage of each household. The CEMS is consisted of 6 parts; carbon emission measurement, carbon emission standard setup and management, statistic analysis and the incentives. CEMS is distinguished with other systems for its UIs for users and the administrators. Also, data sharing with urban information system(UIS) of local government to produce information for users and policy-makers. This system makes it possible to investigate the change of energy consumption patterns, especially depending on the family structure and the housing characteristics. Furthermore, analyzing their correlation with carbon emission, it is expected to provide basic data used to establish urban environmental policies.
Many kinds of carbon emission monitoring systems or integrated systems have been developed so far. However, despite of the development of related techniques, they tend to be lack of statistic processing functions for feedback and policy-making data for users. In this study, a new CEMS (Carbon Emission Monitoring System) has been suggested and implemented in Sejong City, Korea. This system adapted automatic remote reading system from the site management agency as data hub to collect the electricity, gas and water usage of each household. The CEMS is consisted of 6 parts; carbon emission measurement, carbon emission standard setup and management, statistic analysis and the incentives. CEMS is distinguished with other systems for its UIs for users and the administrators. Also, data sharing with urban information system(UIS) of local government to produce information for users and policy-makers. This system makes it possible to investigate the change of energy consumption patterns, especially depending on the family structure and the housing characteristics. Furthermore, analyzing their correlation with carbon emission, it is expected to provide basic data used to establish urban environmental policies.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 개별 가구주의 서면 동의를 바탕으로 각 세대의 전기, 가스, 수도 사용량을 원격 검침하는 방식을 적용함으로써 실시간 데이터의 수집과 분석이 가능한 시스템을 제안하였다. 즉, 가구별로 전기, 수도, 가스 사용정보를 원격검침시스템과 연계된 PC를 통해서 매일 배치 방식으로 수집해 입력하는 방법을 채택하였다.
사람과 시스템을 연결해주는 인터페이스 환경은 CEMS 뿐 아니라 대부분 정보시스템의 가장 중요한 요소 중 하나이다. 본 연구에서는 기존 탄소배출 모니터링시스템들의 UI를 분석하여 사용자 인터페이스와 관리자 인터페이스를 설계하였다. 사용자 인터페이스는 마이페이지, 탄소배출 자가진단, 그리고 탄소배출정보를 제공하도록 구성하였다.
본 연구에서는 지구온난화에 대비한 탄소배출 저감형 도시를 위하여 세종시를 대상으로 가정의 에너지사용량 원격검침을 통한 탄소배출 모니터링시스템을 개발하였다. 본 시스템은 아파트 관리사무소 등 에너지월별 검침데이터 취득이 가능한 중간 허브와 시스템을 연계함으로써 검침장치와 유무선 통신시스템의 추가 없이 원격 데이터 취득시스템을 설계하였다.
이에 본 연구에서는 행정정보시스템 구축과 연계하여 일부 데이터를 공유하고 분석결과를 정책자료화 할 수 있도록 하였다.
제안 방법
기본 데이터는 표 형식으로 제공되어지며, 건물면적, 가구원수 등 사회적 특성과 그에 따른 그룹별 에너지 사용량 및 탄소 배출량 데이터 및 분석결과를 제공한다.
먼저, 원격(또는 수동)검침을 통해 수집한 에너지원별 사용량 및 사용기간을 활용해 기초 기준정보를 생성하였다. 기초 기준정보에 기상청 등 외부기관을 통해 수집된 부가정보를 활용해 보정이 필요한 경우 운영자가 기준정보를 보정 처리할 수 있도록 계획하였다.
다음으로, 주민들의 동의를 전제로 관리사무소를 통한 에너지원별 사용량 정보 취득이 가능한 시스템을 제안하였다. 우리나라 및 해외에서 개발된 시스템들이 정보취득 디바이스 및 유무선 통신에 소요되는 비용문제로 인하여 보급이 활발하지 못한 점을 감안하면 아파트 거주자의 비율이 60%에 육박하고 있는 지금 그 필요성과 활용도가 높을 것으로 판단된다.
먼저, 가구별 탄소배출원(전기, 수도, 가스 등)별 사용량에 대한 통계를 생성해 각 가구별 탄소배출 현황을 조회 할 수 있도록 제공한다. 또한, 부가정보에 따라 그룹별 평균 사용량(탄소발생량)을 산정하고, 이를 기준으로 해당 가구가 그룹의 평균을 상회하는지를 판단한다. 이를 기반으로 예측 사용량 안내, 이상상황 알림 서비스(비정상적으로 과다 사용되는 경우 알림 서비스), 월별 사용량 안내(홈페이지, 이메일, SMS 안내 서비스 제공)를 제공하도록 시스템을 설계하였다.
본 연구에서 제안한 탄소배출 모니터링시스템에서는 가구별 에너지 사용량(탄소배출량)을 유사그룹 평균과 비교해 절감한 탄소배출량에 따라 마일리지를 부여하는 방식을 채택하였다. 마일리지는 탄소배출 저감을 유도하기 위하여 제공하며, 지급기준은 환경부의 탄소포인트제도와 동일한 탄소 배출량 100g을 감축하였을 때에 100 포인트를 지급하였다.
먼저, 가구별 탄소배출원(전기, 수도, 가스 등)별 사용량에 대한 통계를 생성해 각 가구별 탄소배출 현황을 조회 할 수 있도록 제공한다. 또한, 부가정보에 따라 그룹별 평균 사용량(탄소발생량)을 산정하고, 이를 기준으로 해당 가구가 그룹의 평균을 상회하는지를 판단한다.
먼저, 기준정보관리에서 설정한 마일리지 적립기준에 의하여 가구별 탄소 저감량에 따라 마일리지를 적립하고, 일정기준 이상 적립된 경우에는 마일리지 사용이 가능하도록 계획하였다.
먼저, 원격(또는 수동)검침을 통해 수집한 에너지원별 사용량 및 사용기간을 활용해 기초 기준정보를 생성하였다. 기초 기준정보에 기상청 등 외부기관을 통해 수집된 부가정보를 활용해 보정이 필요한 경우 운영자가 기준정보를 보정 처리할 수 있도록 계획하였다.
일별사용량 추이는 특정 가구의 일별 전기, 가스, 수도에 대한 사용량 추이 및 평균을 그래프로 표시하는 기능이며, 부가정보로 제공되어지는 온도변화 추이는 기상청과 연계를 통해 지역의 특정 월 온도변화를 그래프로 나타내 저감기준 변경에 활용하도록 제시하고 있다. 배출원별 사용량 정규분포도는 전기, 수도, 가스, 난방 및 온수 사용량에 대한 분포 및 그룹별 사용량을 그래프로 표시하여 저감기준 변경에 활용할 수 있도록 설계하였다.
본 연구에서는 지구온난화에 대비한 탄소배출 저감형 도시를 위하여 세종시를 대상으로 가정의 에너지사용량 원격검침을 통한 탄소배출 모니터링시스템을 개발하였다. 본 시스템은 아파트 관리사무소 등 에너지월별 검침데이터 취득이 가능한 중간 허브와 시스템을 연계함으로써 검침장치와 유무선 통신시스템의 추가 없이 원격 데이터 취득시스템을 설계하였다. 또한, 최근의 정보공유 정책을 활성활 할 수 있도록, 지자체 행정정보시스템과 연계되어 지자체 또는 기상청 등 타 기관의 DB 및 Open API를 공유, 연동할 수 있는 것이 특징이다.
본 연구에서 제안한 CEMS는 개별 건물 단위의 에너지사용량 측정 장치나 기존 정부에서 시행하던 탄소마일리지 시스템들의 단점을 보완하고 향후 정책수립에 참고할 수 있도록 원격검침을 통한 탄소배출 모니터링 시스템이다.
본 연구에서 제안한 탄소배출 모니터링시스템에서는 가구별 에너지 사용량(탄소배출량)을 유사그룹 평균과 비교해 절감한 탄소배출량에 따라 마일리지를 부여하는 방식을 채택하였다. 마일리지는 탄소배출 저감을 유도하기 위하여 제공하며, 지급기준은 환경부의 탄소포인트제도와 동일한 탄소 배출량 100g을 감축하였을 때에 100 포인트를 지급하였다.
본 연구에서는 가구별 탄소배출원별 에너지 사용량 측정 결과를 탄소배출량으로 환산하여 해당 가구에는 사용량 및 절감량을 제공하는 한편, 수집된 정보를 취합하여 각종 분석 결과를 제시하도록 설계하였다.
본 연구에서는 기존 탄소배출 모니터링시스템에 대한 분석을 바탕으로 각 가정의 전기, 가스, 수도 사용량을 원격 자동 검침한 후, 이를 사용자에게도 알려주는 동시에 가구원 및 주택특성에 따라 분석함으로써 향후 도시의 환경정책 수립에 활용할 수 있는 탄소배출 모니터링시스템 (CEMS; Carbon Emission Monitoring System)을 설계, 제안하였다. 이와 같은 연구는 그동안 구축되었던 각종 시스템이 가지고 있는 UI(User Interface) 및 정책용 통계기능의 보완을 통해 정보시스템의 역할을 확대하는 계기가 될 것으로 판단된다.
본 연구에서는 세종시 탄소배출 모니터링시스템을 구축하기 위한 EA(Enterprise Architecture) 수립을 통하여 시스템의 기능을 6가지로 구분하였다. 이들은 ① 에너지사용량 검침을 통한 탄소배출량 측정, ② 사용자가 탄소배출 과소를 비교할 수 있는 탄소배출량 기준관리, ③ 탄소배출량 기준에 따른 가구당 탄소배출량 관리, ④ 탄소배출량 감소에 대한 인센티브로서의 마일리지 기준관리, ⑤ 탄소배출량 통계 및 추이분석, 그리고 ⑥ 종합적인 탄소 마일리지 관리의 총 6가지 하위기능별 시스템으로 나뉘어진다.
탄소배출정보는 CEMS의 가장 핵심이 되는 기능으로써 사용량목록조회, 사용량추이, 마일리지조회로 구성하였다. 사용량목록조회는 탄소배출원의 전기, 가스, 수도, 난방, 온수의 사용량 목록이며, 상세정보 요청에 따라 각 항목의 상세 조회 및 수정이 가능하도록 설계하였다. 사용량추이는 검색조건에 따른 해당 년, 월의 전기, 가스, 수도, 난방, 온수의 사용량 추이 그래프를 나타낸다.
또한, 부가정보에 따라 그룹별 평균 사용량(탄소발생량)을 산정하고, 이를 기준으로 해당 가구가 그룹의 평균을 상회하는지를 판단한다. 이를 기반으로 예측 사용량 안내, 이상상황 알림 서비스(비정상적으로 과다 사용되는 경우 알림 서비스), 월별 사용량 안내(홈페이지, 이메일, SMS 안내 서비스 제공)를 제공하도록 시스템을 설계하였다.
따라서 본 연구에서는 개별 가구주의 서면 동의를 바탕으로 각 세대의 전기, 가스, 수도 사용량을 원격 검침하는 방식을 적용함으로써 실시간 데이터의 수집과 분석이 가능한 시스템을 제안하였다. 즉, 가구별로 전기, 수도, 가스 사용정보를 원격검침시스템과 연계된 PC를 통해서 매일 배치 방식으로 수집해 입력하는 방법을 채택하였다. 이는 향후 난방(온수) 등 타 에너지원으로 확장할 수 있도록 하는 한편, 시스템의 오작동 등의 문제 해결 방안으로써 사용자가 직접 수동 입력도 가능하다.
탄소배출 모니터링시스템 참여를 통해 실제 탄소배출 절감이 발생할 경우 인센티브 기준에 따라 마일리지가 적립되며, 적립된 마일리지는 종량제 쓰레기봉투 교환 등에 활용할 수 있도록 설계하였다.
탄소배출정보는 CEMS의 가장 핵심이 되는 기능으로써 사용량목록조회, 사용량추이, 마일리지조회로 구성하였다. 사용량목록조회는 탄소배출원의 전기, 가스, 수도, 난방, 온수의 사용량 목록이며, 상세정보 요청에 따라 각 항목의 상세 조회 및 수정이 가능하도록 설계하였다.
분석대상 주택의 면적 및 가구원수는 해당 가구의 에너지 사용량의 과소를 판단할 때 중요한 기준이 된다. 해당 가구와 가장 유사한 조건의 에너지원별 평균 사용량을 산정하여 기준정보로 활용하기 위하여 전체 대상 가구를 9개의 그룹으로 분류하였다. 유사한 규모의 주택 및 가구원수를 기준으로 해당 가구의 에너지 사용량(탄소 배출량)이 기준치를 상회하는 경우에는 과다사용, 기준치를 하회하는 경우 절감량에 따라 마일리지를 부여하는 기준으로 활용할 수 있다.
횡단면 데이터는 가구별, 동별, 단지별 평균 탄소발생량에 대한 비교정보를 Web을 통해 실시간으로 제공한다. 이는 건물별 탄소배출현황, 동호별 탄소배출 현황, 일평균 탄소배출현황 3가지로 구분된다.
대상 데이터
본 연구에서는 기존 탄소배출 모니터링시스템들의 UI를 분석하여 사용자 인터페이스와 관리자 인터페이스를 설계하였다. 사용자 인터페이스는 마이페이지, 탄소배출 자가진단, 그리고 탄소배출정보를 제공하도록 구성하였다.
시계열 데이터는 사용자의 탄소배출을 확인할 수 있는 월별 사용량현황, 일별사용량 추이와 부가 정보로 제공되는 온도변화 추이, 배출원별 사용량 정규분포도 4가지로 구분된다. 월별 사용량현황은 특정 가구의 전기, 수도, 가스의 3개월사용량을 그래프로 표시하도록 하였으며, 이는 GIS 기반 맵 또는 그래프로 제공된다.
이론/모형
본 연구에서는 각 가구의 전기, 가스, 수도 등 에너지 사용에 의한 탄소 배출량을 산정하기 위하여 환경부의 탄소배출량 환산 기준을 적용하였다. 환경부에서 제시한 탄소배출량 환산 기준정보는 [표 4]에서 보는 바와 같으며, 이 기준은 날씨, 기온변화를 고려하거나 환경부의 기준 변경 등을 고려하여 운영자가 월별로 수정하는 것이 가능하다.
성능/효과
2) 무선통신 등을 통하여 검침시스템으로 데이터를 전송하는 설비, 또는 3) 도시 범위에서 전기 등 일부 에너지 소비량을 건물별로 취합하는 시스템들이었다.
본 시스템의 첫 번째 특징은 사용자 인터페이스를 극대화함으로써 각 가정이 탄소배출 절감에 적극적으로 참여할 수 있도록 유도하였다는 점이다. 통상 기존의 시스템들이 자신의 탄소배출량만을 확인할 수 있거나 평균값과의 비교만이 가능한데 반해, CEMS에서는 자신의 에너지소비 변동추세, 타 유사규모의 주택 또는 가구원수를 가진 가정과의 비교도 가능하기 때문에 참여 가구의 동기유발 효과를 극대화하고 있다.
후속연구
그러나 본 시스템은 법령의 제약으로 인하여 각 참여 가구의 동의를 기반으로 원격검침과 인적사항을 공유할 수 있었으며, 따라서 우리나라의 전 가구에 보급되기에는 제도적 한계를 안고 있다. 비록 2012년 2월부터 10월까지 9개월간 현장에 적용되어 데이터를 수집, 분석한 실적을 달성하기도 하였지만, 사업대상지가 일반 주택이 아닌 아파트에 한정되어 있어 향후 본 시스템의 적용 대상을 일반주택 및 업무/상업용 건물로 확대하여야 할 필요성도 제기된다.
마지막으로 각급 지자체에서 기 운영하고 있는 행정정보시스템과의 연계를 통하여 주택 및 가구특성 정보를 공유함으로써 가구 및 주택특성에 따른 탄소배출 상황을 분별해 내고, 사용자 맞춤형 환경정책을 수립하는데 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다. 특히, 외부 온도 등 타 기관과의 API 연동 기능은 향후 시스템에 필요한 연관기관과의 DB공유 등의 가능성을 높일 것으로 판단된다.
그러나 본 시스템은 법령의 제약으로 인하여 각 참여 가구의 동의를 기반으로 원격검침과 인적사항을 공유할 수 있었으며, 따라서 우리나라의 전 가구에 보급되기에는 제도적 한계를 안고 있다. 비록 2012년 2월부터 10월까지 9개월간 현장에 적용되어 데이터를 수집, 분석한 실적을 달성하기도 하였지만, 사업대상지가 일반 주택이 아닌 아파트에 한정되어 있어 향후 본 시스템의 적용 대상을 일반주택 및 업무/상업용 건물로 확대하여야 할 필요성도 제기된다. 이와 같은 시스템을 통하여 개인이나 가정, 회사 등에는 에너지사용 절감의 동기를 부여하는 한편, 보다 정교한 분석을 통해 정책 기초자료로 사용될 수 있어야 할 것이다.
즉, 가구별로 전기, 수도, 가스 사용정보를 원격검침시스템과 연계된 PC를 통해서 매일 배치 방식으로 수집해 입력하는 방법을 채택하였다. 이는 향후 난방(온수) 등 타 에너지원으로 확장할 수 있도록 하는 한편, 시스템의 오작동 등의 문제 해결 방안으로써 사용자가 직접 수동 입력도 가능하다.
또한, 최근의 정보공유 정책을 활성활 할 수 있도록, 지자체 행정정보시스템과 연계되어 지자체 또는 기상청 등 타 기관의 DB 및 Open API를 공유, 연동할 수 있는 것이 특징이다. 이와 같은 기능은 개별 가구의 가구원수 및 주택특성에 따라 달라지는 에너지소비 패턴과 이를 통한 탄소배출량과의 연관성 분석을 가능하게 함으로써 향후 환경정책 수립을 위한 기초자료를 제공할 수 있게 한다.
비록 2012년 2월부터 10월까지 9개월간 현장에 적용되어 데이터를 수집, 분석한 실적을 달성하기도 하였지만, 사업대상지가 일반 주택이 아닌 아파트에 한정되어 있어 향후 본 시스템의 적용 대상을 일반주택 및 업무/상업용 건물로 확대하여야 할 필요성도 제기된다. 이와 같은 시스템을 통하여 개인이나 가정, 회사 등에는 에너지사용 절감의 동기를 부여하는 한편, 보다 정교한 분석을 통해 정책 기초자료로 사용될 수 있어야 할 것이다.
본 연구에서는 기존 탄소배출 모니터링시스템에 대한 분석을 바탕으로 각 가정의 전기, 가스, 수도 사용량을 원격 자동 검침한 후, 이를 사용자에게도 알려주는 동시에 가구원 및 주택특성에 따라 분석함으로써 향후 도시의 환경정책 수립에 활용할 수 있는 탄소배출 모니터링시스템 (CEMS; Carbon Emission Monitoring System)을 설계, 제안하였다. 이와 같은 연구는 그동안 구축되었던 각종 시스템이 가지고 있는 UI(User Interface) 및 정책용 통계기능의 보완을 통해 정보시스템의 역할을 확대하는 계기가 될 것으로 판단된다.
마지막으로 각급 지자체에서 기 운영하고 있는 행정정보시스템과의 연계를 통하여 주택 및 가구특성 정보를 공유함으로써 가구 및 주택특성에 따른 탄소배출 상황을 분별해 내고, 사용자 맞춤형 환경정책을 수립하는데 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다. 특히, 외부 온도 등 타 기관과의 API 연동 기능은 향후 시스템에 필요한 연관기관과의 DB공유 등의 가능성을 높일 것으로 판단된다.
한편, 기상청 등에서 제공하는 Open API를 통한 연계로 부가정보(기온, 날씨)를 주기적으로 수집함으로써 향후 가구별 사용량 정보가 날씨, 기온변화에 따라 변화하는 민감도 분석에 활용할 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
본 연구에서 제안한 CEMS는 어떤 기능을 포함하고 있는가?
본 연구에서는 기존 탄소배출 모니터터링시스템에 대한 분석을 바탕으로 각 가정의 에너지원별 사용량을 원격으로 자동 검침하여 그 데이터 처리/분석 결과를 사용자와 정책결정자에게 제공 할 수 있는 탄소배출 모니터링시스템(CEMS)을 설계 제안하였다. CEMS는 기존의 탄소배출 모니터링 장치들이나 통합 시스템에 사용자에 대한 피드백과 정책수립 자료 구축을 위한 통계처리 기능을 포함하였다. 시스템은 EA 분석을 통하여 탄소 배출량 측정, 가구당 배출량 관리, 마일리지 기준관리, 탄소 배출원 분석 등 6개의 영역으로 구성되었으며, 사용자의 인식과 정책자료 수립기능이 강화된 UI를 설계하였다.
탄소배출 모니터링 시스템에서 가장 기본으로 개발해야 할 것은 무엇인가?
탄소배출 모니터링 시스템의 가장 기본은 에너지 사용량을 검침할 수 있는 장치의 개발이다. 이를 통하여 전기, 수도, 가스 등 각각의 부문에서 아날로그 방식이 디지털 방식으로 전환되었다.
기존의 가정에서 사용하는 에너지 사용량 모니터링 및 사용자에게 알려주는 시스템은 주로 어떤 기능을 하였는가?
그동안 개인이나 가정의 에너지 사용량을 모니터링하고 사용자에게 알려주는(feedback system) 장치 및 시스템들은 국내외에서 다양하게 개발되어 왔다. 이들은 1) 전기, 가스, 수도 등의 에너지 소비량을 원격으로 검침하여 사용자에게 알려주거나 2) 무선통신 등을 통하여 검침시스템으로 데이터를 전송하는 설비, 또는 3) 도시 범위에서 전기 등 일부 에너지 소비량을 건물별로 취합하는 시스템들이었다.
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