독거노인 안전확인을 위한 최적 에너지원 규명 및 모니터링 시스템 구현 An identification of optimized energy usage factors and monitoring System development for safety identification for elderly living원문보기
한국은 매우 빠르게 고령화가 진행되고 있고 2010년 독거노인이 100만 여명으로 전체노인의 19%를 점유하고 지속 증가 추세에 있어 독거노인 케어를 위한 다양한 정책과 연구들이 진행되고 있으나 고비용구조의 시스템 설치, 몸에 기기 부착에 따른 생활불편, 감시카메라에 의한 사생활노출, 소방서 출동, 시스템 유지관리 등 다양한 문제점을 않고 있어 보편적 실현에 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 대부분의 공동주택에 기본 인프라로 설치되고 있는 원격검침시스템 에너지 사용량 정보를 기반으로 보편적 독거노인 안전확인 모니터링 시스템을 구축하기 위한 요인과 방법론을 도출하고 이를 기반으로 한 서비스 구현방안을 제시하는 것이 목적이다. 본 연구에서 제시한 단계별 프로세스에 따라 대응할 경우 추가 시설 비용부담이 없고 사생활침해 등 문제점이 해소되고 또한 관리소 인력을 활용 365일 모니터링이 가능한 장점을 가지고 있어 독거노인의 안전확인 모니터링은 물론 고독사 조기발견에 유용하게 활용할 수 있을 것이다. 또한 본 연구결과는 유비쿼터스 서비스 중 보건 의료 복지 단위서비스의 노약자 안전생활 모니터링 U-서비스로 정착될 수 있을 것으로 기대된다.
한국은 매우 빠르게 고령화가 진행되고 있고 2010년 독거노인이 100만 여명으로 전체노인의 19%를 점유하고 지속 증가 추세에 있어 독거노인 케어를 위한 다양한 정책과 연구들이 진행되고 있으나 고비용구조의 시스템 설치, 몸에 기기 부착에 따른 생활불편, 감시카메라에 의한 사생활노출, 소방서 출동, 시스템 유지관리 등 다양한 문제점을 않고 있어 보편적 실현에 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 대부분의 공동주택에 기본 인프라로 설치되고 있는 원격검침시스템 에너지 사용량 정보를 기반으로 보편적 독거노인 안전확인 모니터링 시스템을 구축하기 위한 요인과 방법론을 도출하고 이를 기반으로 한 서비스 구현방안을 제시하는 것이 목적이다. 본 연구에서 제시한 단계별 프로세스에 따라 대응할 경우 추가 시설 비용부담이 없고 사생활침해 등 문제점이 해소되고 또한 관리소 인력을 활용 365일 모니터링이 가능한 장점을 가지고 있어 독거노인의 안전확인 모니터링은 물론 고독사 조기발견에 유용하게 활용할 수 있을 것이다. 또한 본 연구결과는 유비쿼터스 서비스 중 보건 의료 복지 단위서비스의 노약자 안전생활 모니터링 U-서비스로 정착될 수 있을 것으로 기대된다.
The speed of aging society is increasingly getting faster in Korea. Currently, there are over one million elderly living alone, which represents more than 19% of the total elderly in Korea. Although various policies and research have been implemented for caring the elderly living alone, there have b...
The speed of aging society is increasingly getting faster in Korea. Currently, there are over one million elderly living alone, which represents more than 19% of the total elderly in Korea. Although various policies and research have been implemented for caring the elderly living alone, there have been obvious limitations in realization of the caring system due to inconvenience, privacy violation, difficult operation and maintenance. Therefore, the objective of this study is to develop a method and a prototype system to monitor safety of elderly living alone by using energy usage information of automatic meter reading device. The proposed system is expected to improve or resolve the existing limitations and to provide 24 hour monitoring and early detection of death for the elderly living alone without adding staffs for operation and maintenance in a more effective and economic way.
The speed of aging society is increasingly getting faster in Korea. Currently, there are over one million elderly living alone, which represents more than 19% of the total elderly in Korea. Although various policies and research have been implemented for caring the elderly living alone, there have been obvious limitations in realization of the caring system due to inconvenience, privacy violation, difficult operation and maintenance. Therefore, the objective of this study is to develop a method and a prototype system to monitor safety of elderly living alone by using energy usage information of automatic meter reading device. The proposed system is expected to improve or resolve the existing limitations and to provide 24 hour monitoring and early detection of death for the elderly living alone without adding staffs for operation and maintenance in a more effective and economic way.
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문제 정의
따라서 본 연구는 2010년 기준으로 거주 비율이 59% 달하는 아파트에 2000년 후반부터 보편적으로 설치되고 있는 원격검침시스템과 아파트 관리 인력을 활용하여 저비용 구조로 지속 관리운영이 가능한 보편적 독거노인 안전 확인 모니터링 시스템을 구축하기 위한 에너지원 요인과 방법론을 도출하고 이를 기반으로 한 서비스 구현방안을 제시하는 것이 목적이다. 본 연구에 대한 기본 개념과 예비결과는 한국건설관리학회 학술발표대회(Kim et al.
본 연구를 위한 에너지 사용 정보 분석대상은 의왕포일 659호 세대(독거노인세대 45호 포함)가 2012.1.4 ~2012.12.31 까지 1년간 사용한 전기, 가스, 수도, 온수, 난방 5종의 120만(659세대x365일x5종)셀 데이터를 대상으로 분석하였으며 일반세대와 독거노인세대간의 월/일 평균사용량을 비교하고, 독거노인의 주중/주말 사용패턴 등을 분석하여 독거노인 안전 확인을 위한 최적의 에너지원을 도출 하고자 한다.
본 연구를 위한 에너지 사용량 분석단지에 거주하는 독거노인을 대상으로 주중/주말 사용량, 남/여 사용량의 차이를 분석하고자 하였다. 의왕포일 단지의 경우 독거 세대 수가 45세대이고 남녀 구성 비율이 8명/37명이기 때문에 남/녀 사용량 분석에는 한계가 있다고 판단하였다.
따라서 본 연구는 2010년 기준으로 거주 비율이 59% 달하는 아파트에 2000년 후반부터 보편적으로 설치되고 있는 원격검침시스템과 아파트 관리 인력을 활용하여 저비용 구조로 지속 관리운영이 가능한 보편적 독거노인 안전 확인 모니터링 시스템을 구축하기 위한 에너지원 요인과 방법론을 도출하고 이를 기반으로 한 서비스 구현방안을 제시하는 것이 목적이다. 본 연구에 대한 기본 개념과 예비결과는 한국건설관리학회 학술발표대회(Kim et al. 2013)에서 발표된 바 있으며 본 논문은 그 발표의 연장선상에서 구체적인 연구방법, 과정, 분석, 시스템 구현 및 실증을 기술하고 있다.
제안 방법
5종의 에너지 중 세대 거주와 무관하게 상시 사용되는 전기 에너지와 계절에 따라 사용되는 특성을 가진 열량에너지 등 2종을 제외하고 연중 계량이 가능한 가스, 수도, 온수 3종 에너지를 안전 확인 모니터링 가능 에너지로 설정하여 일반세대와 독거노인 세대의 1일 주기 월평균 미사용일 빈도를 분석하였다.
독거노인이 세대에 거주하는 동안 24시간 에너지 사용량이 없을 경우 이상 징후로 판단 모니터링 할 수 있는 프로토타입 소프트웨어를 C# 언어를 이용하여 개발하였다. 실증은 본 연구의 에너지 사용량 분석 단지를 대상으로 하였으며 개발된 소프트웨어에는 독거노인세대 등록 및 조회기능(Fig.
의왕포일 단지의 경우 독거 세대 수가 45세대이고 남녀 구성 비율이 8명/37명이기 때문에 남/녀 사용량 분석에는 한계가 있다고 판단하였다. 따라서 인접 시에 있고 입주시점과 단위주택규모가 비슷하지만 독거노인이 2배 이상 거주하고 있는 수원 호매실 8단지 거주자를 대상으로 주중/주말 그리고 남/녀 사용량 차이를 분석하였다.
본 연구는 전기, 가스, 수도, 온수, 난방 등 5종의 원격검침 에너지사용량을 분석하여 24시간 주기로 이상 징후를 예측할 수 있는 에너지원을 도출하고 이를 기반으로 모니터링 하는 시스템을 개발하여 입주단지 실증을 통해 독거노인 안전 확인 모니터링 즉 U-서비스 구현방안을 제시하는 연구로서 다음 그림과 같은 절차로 진행하였다.
에너지원 중 미사용일 빈도가 가장 낮은 수도를 기본으로 가스와 온수에 대해 AND 조건으로 조합하여 분석하였다. AND 조건이란 수도, 가스, 온수 3종 에너지 사용량 모두가 계량되지 않을 조건일 경우에 이상 징후로 인식하고 관리자에게 경보를 발생하는 것을 말하며, AND 조건으로 조합한 이유는 상호 독립적인 계량조건을 가지고 있어 신뢰성에 문제가 없고 오히려 이상 징후 발생빈도를 최소화할 수 있어 시스템 관리자의 업무 부담을 완화할 수 있는 장점이 있기 때문이다.
원격검침 에너지 사용량 정보를 기반으로 한 독거노인 안전 확인 모니터링 시스템 구현을 위해 의왕포일단지를 대상으로 2012.1부터 2012.12월 까지 1년간 사용한 전기, 가스, 수도, 온수, 열량 에너지원에 대해 일반세대 및 독거노인세대의 에너지 사용량을 분석하여 모니터링에 적합한 에너지원을 도출하고 안전확인모니터링 프로토타입 소프트웨어 실증을 통하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
셋, 안전 확인 모니터링 에너지원으로 적합한 에너지는 가수, 수도, 온수 3종이며 단독 에너지원으로서는 일상생활 중 사용이 가장 빈번할 것으로 보이는 수도가 신뢰성이 가장 높은 것으로 나타났다. 하지만, 본 연구에서는 안전 확인을 위한 최적 에너지원으로서는 3종 에너지를 AND 논리로 조합하는 경우를 제안하였다. 즉 세대에 거주하면서 가스, 수도, 온수 에너지를 하루 동안 아무것도 사용하지 않은 것으로 계량될 경우 이상 징후로 판단하는 것이다.
대상 데이터
가스, 수도, 온수 3종의 에너지원은 하루 사용량이 0.01[㎥], 즉 10L 이상 사용할 경우 모두 각각 계측할 수 있기 때문에, 안전 확인 모니터링 에너지원으로 선정하였다. Table 8에서 독거노인 1일 주기 미사용일로 인한 이상 징후 발생빈도를 보면 수도가 1.
사용량 분석기준은 연구대상단지와 동일하게 2012.1∼2012.12월 이며 호매실 8단지의 규모는 독거노인세대 95세대를 포함 1,270세대로 구성되어 있다.
독거노인이 세대에 거주하는 동안 24시간 에너지 사용량이 없을 경우 이상 징후로 판단 모니터링 할 수 있는 프로토타입 소프트웨어를 C# 언어를 이용하여 개발하였다. 실증은 본 연구의 에너지 사용량 분석 단지를 대상으로 하였으며 개발된 소프트웨어에는 독거노인세대 등록 및 조회기능(Fig. 5)과 이상 경보 발생기록 조회기능(Fig. 6), 경보에너지 요소 및 주기 설정 기능 등이 있다.
성능/효과
614세대가 1년간 사용한 전기, 가스, 수도, 온수, 열량 5종 에너지원별 사용량을 분석한 결과 전기에너지는 일평균 최저 6.18kwh 최고 7.19kwh로 평균 6.57kwh 값의 10% 이내로 계절적 사용량 차이가 미미하고, 가스에너지 또한 최고·최저 0.13∼0.16㎥으로 연간 계절적 변화량이 적은 것으로 나타났다.
또한, 물은 변기 1회 사용 시 6L~8L가 소비됨에 따라 댁에 사람이 거주할 경우 매일 사용량이 계측될 수 있어 모니터링 에너지원으로 가장 신뢰성이 높다. 그러나 수도 가스를 조합할 경우 1.76회, 가스, 수도, 온수를 조합할 경우 1.73회로 수도 단독 에너지원에 비해 3종 조합 시 이상 경보 발생빈도가 10% 이상 줄일 수 있는 효과가 있음을 알 수 있었다. 따라서 기존의 관리소 근무 인력으로 본 시스템을 운영할 수 있도록 이상 징후 발생빈도가 가장 낮은 수도, 가스, 온수의 AND 조건 조합이 최적의 에너지원 인 것으로 도출되었다.
그러나 수도 에너지는 최고·최저 0.23∼0.4㎥로 겨울철에 비해 여름에 약 2배 사용하는 것으로 나타났으며, 온수에너지와 열량(난방) 에너지는 계절성이 강한 에너지이지만 온수에너지는 계절에 따라 조금 차이가 있으나 꾸준하게 사용한 것으로 나타났고 열량에너지의 경우 여름철 사용량이 거의 없는 것으로 나타났다.
넷, 실증결과 이상 징후 경보발생 빈도가 세대당 월 1회 수준이고 외출기능을 설정할 경우 발생빈도가 더 미미해질 것이므로 예측되며 아파트 관리 인력으로 본 시스템 운영이 충분히 가능하다고 판단된다.
독거노인 45세대가 1년간 사용한 에너지원별 사용량을 분석한 결과 일반세대와 월별 계절적 특성은 Fig. 2의 월평균 사용량 그래프를 보면 비슷한 곡선을 나타내고 있어 에너지 소비생활 패턴은 유사한 것을 볼 수 있으나 사용량은 일반세대에 비해 사용량이 적은 것으로 나타났다.
둘, 1일 에너지 사용량 유·무를 판단하기 위해서는 계량기의 검측단위가 소수점 2자리(0.01㎥) 즉, 10L 사용량을 검측할 수 있는 기기를 사용해야 한다.
73회로 수도 단독 에너지원에 비해 3종 조합 시 이상 경보 발생빈도가 10% 이상 줄일 수 있는 효과가 있음을 알 수 있었다. 따라서 기존의 관리소 근무 인력으로 본 시스템을 운영할 수 있도록 이상 징후 발생빈도가 가장 낮은 수도, 가스, 온수의 AND 조건 조합이 최적의 에너지원 인 것으로 도출되었다.
Table 7의 주중/주말 평균 사용량을 보면 전기, 가스, 수도, 온수 사용량의 경우 미미한 차이지만 남여 모두 주말 사용량이 조금 더 많고 열량의 경우는 주중 사용량이 조금 더 많이 사용하는 것으로 나타났다. 또한 남녀 사용량 차이의 경우 전기, 온수, 열량은 남자가 더 많이 사용하고 가스, 수도의 경우 여자가 더 많이 사용하는 것으로 나타났다.
셋, 안전 확인 모니터링 에너지원으로 적합한 에너지는 가수, 수도, 온수 3종이며 단독 에너지원으로서는 일상생활 중 사용이 가장 빈번할 것으로 보이는 수도가 신뢰성이 가장 높은 것으로 나타났다. 하지만, 본 연구에서는 안전 확인을 위한 최적 에너지원으로서는 3종 에너지를 AND 논리로 조합하는 경우를 제안하였다.
91회로 가스, 수도 모두 일반가구의 미사용 율이 높은 것으로 나타났다. 온수는 월 2.43회/5.81회로 독거노인 세대가 일반세대 보다 2배 수준의 미사용일 발생빈도를 나타내고 있어 독거노인세대가 온수를 적게 사용하는 것을 알 수 있었다.
전기 등 5종 에너지원의 일평균 사용량을 비교한 결과 Table 6과 같으며 독거노인 세대의 사용량이 일반세대에 비해 가스 85%, 전기 74%, 열량 61%, 수도 53%, 온수 38% 수준 인 것으로 나타났다.
전기에너지 일평균 사용량의 경우 최저 4.50kwh 최고 5.61kwh로 평균 4.87kwh이며 가스에너지의 경우는 최고·최저 0.11∼0.14㎥으로 연간 계절적 변화량이 적은 것으로 나타났다.
하나, 독거노인의 에너지 사용량이 일반세대에 비해 전기 74%, 가스 85%, 수도 53%, 온수 38%, 열량 61% 수준으로 사용한 것으로 나타났다.
후속연구
그러나 향후에는 압축적 고령화, 핵가족화, 부양의식 가치관 변화, 의료기술 발달에 의한 장수명 등을 고려할 때 고령화추이 비율 보다 독거노인 비율 증가율이 더 높을 수 있다고 판단된다.
따라서 본 연구에서 제시한 에너지사용량을 기반으로 한 안전확인 모니터링 시스템을 구현할 경우 기존 시설물과 관리인력을 활용함에 따라 저비용 구조로 365일 모니터링은 물론 고독사 조기발견 또는 유사상황에 유용하게 활용할 수 있는 바 유비쿼터스 노약자 안전생활 모니터링 서비스로 발전될 수 있을 것으로 기대한다.
따라서 원격검침 시스템이 적용된 주택 또한 지속적으로 증가할 것이므로 본 연구에서 제시하게 될 독거노인 안전 확인 모니터링 시스템 구현방안이 잘 정착될 필요가 있다.
본 연구에서는 분석대상으로 지역난방 아파트에 국한하여 수행하였다. 지역난방 아파트와 달리 개별난방 아파트는 전기, 수도, 가스 3종의 계량기가 설치되어 있고 가스 에너지원은 취사, 온수, 열량에 함께 사용되고 수도에너지 또한 온수와 열량 사용량에 따라 변동되는 특성을 가지고 있어 본 연구 방식과 다른 분석방법이 필요할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
독거노인 케어에 어떤 문제점들이 있는가?
한국은 매우 빠르게 고령화가 진행되고 있고 2010년 독거노인이 100만 여명으로 전체노인의 19%를 점유하고 지속 증가 추세에 있어 독거노인 케어를 위한 다양한 정책과 연구들이 진행되고 있으나 고비용구조의 시스템 설치, 몸에 기기 부착에 따른 생활불편, 감시카메라에 의한 사생활노출, 소방서 출동, 시스템 유지관리 등 다양한 문제점을 않고 있어 보편적 실현에 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 대부분의 공동주택에 기본 인프라로 설치되고 있는 원격검침시스템 에너지 사용량 정보를 기반으로 보편적 독거노인 안전확인 모니터링 시스템을 구축하기 위한 요인과 방법론을 도출하고 이를 기반으로 한 서비스 구현방안을 제시하는 것이 목적이다.
2010년 독거노인은 몇 명 인가?
한국은 매우 빠르게 고령화가 진행되고 있고 2010년 독거노인이 100만 여명으로 전체노인의 19%를 점유하고 지속 증가 추세에 있어 독거노인 케어를 위한 다양한 정책과 연구들이 진행되고 있으나 고비용구조의 시스템 설치, 몸에 기기 부착에 따른 생활불편, 감시카메라에 의한 사생활노출, 소방서 출동, 시스템 유지관리 등 다양한 문제점을 않고 있어 보편적 실현에 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 대부분의 공동주택에 기본 인프라로 설치되고 있는 원격검침시스템 에너지 사용량 정보를 기반으로 보편적 독거노인 안전확인 모니터링 시스템을 구축하기 위한 요인과 방법론을 도출하고 이를 기반으로 한 서비스 구현방안을 제시하는 것이 목적이다.
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