신축건물 에너지효율관리를 위한 환경 및 에너지모니터링(계측) 방법론 A Study on the BEMS Installation and performance Evaluation Method for Energy Monitoring(Measuring) of New Building원문보기
건물의 에너지사용량을 효율적으로 관리하기 위해서는 에너지의 사용에 대한 모니터링이 우선시 되어야 한다. 건물에서의 에너지사용량은 크게 에너지원별, 용도별, 구역별로 구분하여 관리할 수 있다. 에너지원별이란 건물의 설비를 가동하기 위해 공급되는 전기, 가스, 연료, 지역난방 등을 의미한다. 용도별이란 크게 냉방, 난방, 조명, 급탕, 환기와 같이 5대 용도로 구분할 수 있지만, 5대 용도 안에 포함시키기 어려운 엘리베이터나 전열기기 등은 별로도 분류하는 것을 의미한다. 이 외 구역별은 건물의 사용목적이나 사용용도가 비슷하거나 구분되는 지역을 묶어서 비교 관리 하거나 별도 관리 하는 것을 말한다. 이 밖에 에너지의 효율관리에서는 건물의 에너지사용량에 영향을 주는 온도, 습도와 재실자에 대한 관리가 필요하며, 최근 문제가 되는 미세먼지는 건물의 환기에 직접적인 영향을 주기 때문에 이에 대한 관리도 병행되어야 한다.
건물의 에너지사용량을 효율적으로 관리하기 위해서는 에너지의 사용에 대한 모니터링이 우선시 되어야 한다. 건물에서의 에너지사용량은 크게 에너지원별, 용도별, 구역별로 구분하여 관리할 수 있다. 에너지원별이란 건물의 설비를 가동하기 위해 공급되는 전기, 가스, 연료, 지역난방 등을 의미한다. 용도별이란 크게 냉방, 난방, 조명, 급탕, 환기와 같이 5대 용도로 구분할 수 있지만, 5대 용도 안에 포함시키기 어려운 엘리베이터나 전열기기 등은 별로도 분류하는 것을 의미한다. 이 외 구역별은 건물의 사용목적이나 사용용도가 비슷하거나 구분되는 지역을 묶어서 비교 관리 하거나 별도 관리 하는 것을 말한다. 이 밖에 에너지의 효율관리에서는 건물의 에너지사용량에 영향을 주는 온도, 습도와 재실자에 대한 관리가 필요하며, 최근 문제가 되는 미세먼지는 건물의 환기에 직접적인 영향을 주기 때문에 이에 대한 관리도 병행되어야 한다.
Monitoring of energy use should be a priority in order to efficiently manage building energy use. Energy use in buildings can be managed by dividing them into energy sources, uses, and ZONE. By energy source, electricity, gas, fuel, and district heating are supplied to run the building's facilities....
Monitoring of energy use should be a priority in order to efficiently manage building energy use. Energy use in buildings can be managed by dividing them into energy sources, uses, and ZONE. By energy source, electricity, gas, fuel, and district heating are supplied to run the building's facilities. The purpose can be divided into five main applications, including cooling, heating, lighting, hot water and ventilation, but not many elevators and electric heaters that are difficult to include in the five applications are classified. ZONE Star refers to the comparison or separate management of areas for which the purpose of the building is similar or different. In addition, energy efficiency management requires control of the temperature, humidity, and people who will be measuring energy in the building, and the recent problem of fine dust should directly affect the ventilation of the building.
Monitoring of energy use should be a priority in order to efficiently manage building energy use. Energy use in buildings can be managed by dividing them into energy sources, uses, and ZONE. By energy source, electricity, gas, fuel, and district heating are supplied to run the building's facilities. The purpose can be divided into five main applications, including cooling, heating, lighting, hot water and ventilation, but not many elevators and electric heaters that are difficult to include in the five applications are classified. ZONE Star refers to the comparison or separate management of areas for which the purpose of the building is similar or different. In addition, energy efficiency management requires control of the temperature, humidity, and people who will be measuring energy in the building, and the recent problem of fine dust should directly affect the ventilation of the building.
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문제 정의
효율적 관리의 주체가 되는 시스템 구축을 위해 사전에 건물 특성 분석에 따른 관제점을 도출하여야 한다. 관제점은 각 건물의 건축, 설비, 건물이용 등의 특성을 반영한 에너지 관리를 위한 관리 포인트를 의미하며, 신축과 기축건물에 대해 건물 에너지관리를 위한 관제점 도출 과정에 일부 상이함이 있을 수 있고 본 연구에서는 기존의 기축건물 관제점 관리에 따른 비용-효율이 최대가 되는 관제점을 신축건물에 적용하여 관제점을 도출하는 내용을 다루고자 한다. 신축건물의 경우 건물에너지관리시스템 구축을 위한 계획단계부터 시공단계까지 체계적인 프로세스가 제공되어야 한다.
또 건물의 준공이후계측설치에 따른 추가 공사비를 고려하지 않아도 되기에 비용적인 문제도 해결할 수 있다. 무엇보다도 건물의 에너지 효율관리는 건물에너지 사용량에 대한 관리를 통해 에너지를 절감하고자 하는 목적이 있다. 에너지 자립화를 실현시키기 위해서는 고도화된 기술을 적용시켜 시공하는 단계와 사용단계에서의 효율관리가 병행되어야 그 효과가 극대화 될 수 있다.
본 연구에서는 기존 BEMS설치 가이드라인을 기준으로 건물현황파악을 통하여 신축건물의 건물에너지 관리시스템 도입시 적절한 관제점을 도출하였다. 신축건물은 제로에너지빌딩의 규제 대상이 되며 이에 따라 제로에너지빌딩 인증규정의 원격검침 또는 건물에너지관리시스템(BEMS)에 준하는 에너지관리시스템을 갖추어야 한다.
본 연구에서는 신축 건물에 적용 가능한 에너지관리시스템 구축 방안과 에너지운영관리 관점에서의 관제점 도출결과를 기술하고자 한다.
제안 방법
와 같이 정리할 수 있으며 Fig. 4. 는 설계시 건물에너지관리시스템의 고려가 가능할 때의 절차와 설계 작업이 완료된 이후 신축건물에서의 건물에너지관리시스템 구축 절차를 비교하였다.
고려사항에서 검토된 용도구분, 에너지원구분, 제로 에너지빌딩 특징고려, 환경인자 내용을 기준으로 본 실증건물에 가장 적합하다고 판단된 설치포인트를 도출하였으며 ZEB패키지가 적용된 특정 실에 대해서는 추가 설치포인트를 도출하였다. 신재생에너지인 지열 및 태양광 에너지 계측부분에는 데이터 측정을 위한 계측기가 설치될 예정이다.
대상건축물의 에너지관리 관제점을 도출하기 위하여 고려된 사항은 용도구분, 에너지구분, 환경정보 구분이며 제로에너지빌딩을 위하여 신재생에너지 시설 및 패시브 요소(조도에 따른 자동 브라인드, 외벽 단열재, LED조명)를 추가적으로 고려하여 최종 관제점을 도출할 수 있다. 신축건물의 설계단계에서 위와 같이 고려된 사항을 반영하여 에너지관리시스템을 구축하여 향후 모니터링을 통한 성과를 관리하고 개선해 나갈 수 있도록 계측기기 설치, 분전반구분 등의 방법을 고려해야한다.
또한 건물에 설비정보를 관리하는 BAS 시스템이 있을 경우, 이로부터 연동 가능한 정보를 추출하여 별도 관리하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 제로에너지빌딩 건물로 지어지는 특성을 고려하여 신재생에너지 생산과 사용, 패시브 기술이 적용된 부분을 추가로 고려하였다.
신축건물의 에너지관리시스템 도입 및 효율적 사용을 위하여 관제점을 도출하는 것이 가장 우선시 되며,관제점을 도출하기 위하여 건물의 에너지사용량을 용도별로 분류하고, 신축건물이기 때문에 설비 사양 및층별․구역별 사용용도에 따른 에너지 사용을 예측하고, 신재생에너지 반영여부 등 공급에너지원과 에너지의 흐름을 예측, 그리고 건물․기계․전기 도면 등을 파악하는 등의 건물 에너지사용 특성을 분석하는 절차를 통해 관제항목을 구성한다.
대상 데이터
신축건물의 설계단계에서 위와 같이 고려된 사항을 반영하여 에너지관리시스템을 구축하여 향후 모니터링을 통한 성과를 관리하고 개선해 나갈 수 있도록 계측기기 설치, 분전반구분 등의 방법을 고려해야한다. 대상건축물은 총 369개 설비를 포함하고 있다. 건물에너지관리시스템의 구축을 위해서 정격용량 10kW 이하의 설비에 대한 계측을 제외하는 것이 불필요한 계측포인트를 줄일 수 있는 방안이며 BEMS가이드라인에서 요구하는 용도별, 에너지원별 구분이 가능한 수준으로 분류하고, 성과의 검증을 위한 환경정보 계측 포인트를 추가한다면 활용가능한 건물에너지관리시스템을 구축할 수 있다.
본 연구에서는 신축 건물의 에너지관리시스템의 기초가 되는 관제점 도출을 위하여 실제 신축 건물을 선정하여 연구를 진행하였으며, 시범적용 대상 건물은 경기도 시흥시 능곡로에 위치한 지하 1층, 지상 4층의 규모의 운동시설, 주민센터, 북카페, 어린이집 등을 갖추고 있는 건물이다. 해당 신축건물에 대한 일반현황은 Table 1에 정리하였다.
성능/효과
(2) 에너지의 효율관리를 위해서는 에너지원, 에너지원의 사용용도, 건물의 특성이 반영된 ZONE의 구분이 필요하며 이를 분리하는 것이 에너지의 관리 측면에서 다양한 절감시도가 가능하다.
2) 제로에너지건축물 인증제도는 2025년까지 신축건축물을 대상으로 에너지의 자립화를 목표로 하고 있으며 제로에너지건축물 인증을 위하여 건축물의 패시브적인 요소와 신재생 등과 같은 액티브적인 요소를 조합해야 한다. 추가적으로 이를 관리할 수 있는 BEMS 수준의 시스템구축을 인증 의무사항으로 두고 있다.
대상건축물은 총 369개 설비를 포함하고 있다. 건물에너지관리시스템의 구축을 위해서 정격용량 10kW 이하의 설비에 대한 계측을 제외하는 것이 불필요한 계측포인트를 줄일 수 있는 방안이며 BEMS가이드라인에서 요구하는 용도별, 에너지원별 구분이 가능한 수준으로 분류하고, 성과의 검증을 위한 환경정보 계측 포인트를 추가한다면 활용가능한 건물에너지관리시스템을 구축할 수 있다. 또한 건물에 설비정보를 관리하는 BAS 시스템이 있을 경우, 이로부터 연동 가능한 정보를 추출하여 별도 관리하는 것이 필요하다.
후속연구
대상건축물의 에너지관리 관제점을 도출하기 위하여 고려된 사항은 용도구분, 에너지구분, 환경정보 구분이며 제로에너지빌딩을 위하여 신재생에너지 시설 및 패시브 요소(조도에 따른 자동 브라인드, 외벽 단열재, LED조명)를 추가적으로 고려하여 최종 관제점을 도출할 수 있다. 신축건물의 설계단계에서 위와 같이 고려된 사항을 반영하여 에너지관리시스템을 구축하여 향후 모니터링을 통한 성과를 관리하고 개선해 나갈 수 있도록 계측기기 설치, 분전반구분 등의 방법을 고려해야한다. 대상건축물은 총 369개 설비를 포함하고 있다.
최근에는 건물의 에너지를 단순히 건물에너지 효율화라는 관점에서 벗어나, 도시의 에너지 공급과 수요 측면에서 통합적 관리 방안을 모색하는 흐름이 전 세계적 추세이다. 이에 건물 에너지 절감 및 관리를 위해 다양한 요소기술이 적용될 수 있으며, 기술적용에 따른 효율적인 관리가 뒷받침 되어야 지속적인 에너지효율관리 시너지가 발휘될 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
에너지원별이란 무엇인가?
건물에서의 에너지사용량은 크게 에너지원별, 용도별, 구역별로 구분하여 관리할 수 있다. 에너지원별이란 건물의 설비를 가동하기 위해 공급되는 전기, 가스, 연료, 지역난방 등을 의미한다. 용도별이란 크게 냉방, 난방, 조명, 급탕, 환기와 같이 5대 용도로 구분할 수 있지만, 5대 용도 안에 포함시키기 어려운 엘리베이터나 전열기기 등은 별로도 분류하는 것을 의미한다.
신축건축물에 BEMS와 같은 시스템을 구축함으로써 나타나는 효과는 무엇인가?
추가적으로 이를 관리할 수 있는 BEMS 수준의 시스템구축을 인증 의무사항으로 두고 있다. 신축건축물의 경우 설계시 효율적인 에너지관리방법을 고려할 수 있으며 에너지관리의 관점으로 접근하여 건물을 시공하기 때문에 완공이후 에너지관리체계를 구축하기 수월하며 에너지관리를 위한 시스템 재공사가 불필요한 장점을 포함한다.
건물의 효율적 에너지 관리를 위해 사용하는 장치로는 무엇이 있는가?
건물의 효율적 에너지 관리를 위해 건물 내 에너지사용량이 많은 설비 관리 등 에너지사용처의 최적 운영을 통해 에너지 낭비요소를 관리하고, 설비 시스템의 성능을 최적으로 유지 시키는 방안이 요구된다. 이를 가능하게 하는 것들에는 고효율 설비 도입 및 전력생산장치(태양열패널 등) 도입, 전력변환장치(PCS) 도입, BAS(Building Automation System), BEMS(Building Energy Management System), EMS(Energy Management System) 도입 등이 있으며, 해당 기술 및 시스템의 도입과 운영을 위해 건물의 건축특성, 설비운영특성, 이용특성, 에너지 흐름 등이 분석․반영되어 각각의 건물 에너지 사용처별로 관리가 되는 신뢰성 있는 시스템 등이 구축되어야 한다. 효율적 관리의 주체가 되는 시스템 구축을 위해 사전에 건물 특성 분석에 따른 관제점을 도출하여야 한다.
참고문헌 (7)
Chan-Young Han, 2017, The Case Study on the Energy Saving Methods and Field Test in Existing Buildings, pp. 475-476
Jin-Uk Lee, 2013, Process Development of BEMS (Building Energy Management System) Build-Up for New Green Buildings, pp. 47-48
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Won-Tug Son, 2015, A Study on the Energy Saving Techniques and Energy Performance Improvement through Green-Remodeling of Office Building, pp. 372-377
Korea Energy Agency, 2017, Building Energy Management System Construction user's guideline, pp. 4-118
Korea Energy Agency, 2017, Building Energy Management System report user's guideline, pp. 3-62
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