초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구의 목적은 다양한 신재생에너지시스템과 상용 설비시스템의 통합을 통해 에너지를 절감할 수 있게 하는 하이브리드 신재생설비에너지원 시스템 최적화 설계방법(Hybrid NE-PLAN)을 개발하는 것이다. 아울러 건물설비 열원 및 전원설비를 통합하고 에너지절약적으로 관리할 수 있는 건물 통합 제어시스템(Hybrind NE-BEMS)을 구현한다. 이를 위해 수행한 연구의 세부 내용은 다음과 같다.
● 신재생에너지의 건물적용 국내외 실태조사 및 현황분석
● 하이브리드 신재생설비에너지원 시스템 계획도

연구의 목적 및 내용
본 연구의 목적은 다양한 신재생에너지시스템과 상용 설비시스템의 통합을 통해 에너지를 절감할 수 있게 하는 하이브리드 신재생설비에너지원 시스템 최적화 설계방법(Hybrid NE-PLAN)을 개발하는 것이다. 아울러 건물설비 열원 및 전원설비를 통합하고 에너지절약적으로 관리할 수 있는 건물 통합 제어시스템(Hybrind NE-BEMS)을 구현한다. 이를 위해 수행한 연구의 세부 내용은 다음과 같다.
● 신재생에너지의 건물적용 국내외 실태조사 및 현황분석
● 하이브리드 신재생설비에너지원 시스템 계획도구 개발: Hybrid NE-PLAN
● 다중에너지원 건물관리 시스템을 개발: Hybrid NE-BEMS
● Hybrid NE-Plan/BEMS 시범건물 적용을 통한 구현 및 검증
연구결과
태양열, 태양광, 지열, 풍력시스템으로 구성된 복합 신재생에너지시스템을 실제 운영 중인 건물에 설치하고 구축된 모니터링 시스템을 통해 장기 실증성능 평가를 수행하여 신재생에너지시스템의 생산 및 운전 특성을 파악하였다. 실증성능 분석결과는 Hybrid NE-PLAN과 Hybrid NE-BEMS 개발을 위한 기초 연구자료로 활용하였다.
신재생에너지시스템과 상용 열원설비시스템의 계획 및 설계, 적용 현황 파악과 선행연구 동향 분석을 바탕으로 설정한 개발방향에 따라 하이브리드 신재생설비에너지원 시스템 최적화 설계 알고리즘을 개발하였다. 개발된 알고리즘을 최적화 프로그램으로 구현하고 검증을 실시하여 연구결과의 타당성을 확인하였다.
또한, 실태조사 및 현황 분석을 통해 도출된 건물 관리 시스템 개선요소 및 관리인자를 기반으로 신재생에너지시스템의 효율을 최대화하고 기존 설비시스템과의 최적 운전을 통해 건물 에너지를 절감할 수 있는 방안을 제시하였다. 제시된 방안을 실현하기 위해 다중에너지원 연계 및 통합 제어 알고리즘을 개발하고 시뮬레이션 수행을 통해 검증을 실시하였다. 아울러 신재생에너지원 최적 분담 제어 알고리즘을 개발하고 현장에 적용을 통한 성능 평가를 수행하고 피드백을 통한 보완을 실시하였다.
연구결과의 활용계획
● 개발된 최적화 설계방법(Hybrid NE-PLAN)은 복합 에너지시스템의 적용을 위한 유용한 설계 도구로 실무현장에서 활용이 가능함.
● 구현된 최적설계 프로그램은 건축 설비설계 분야에서 설계도구로 활용됨에 따라 설계 업체의 비용절감에 기여함과 동시에 S/W 프로그램 판매, 교육 지원사업, 컨설팅 등 사업화를 통해 수익을 창출할 수 있음.
● 최적화 설계의 프로세스와 알고리즘은 개별 신재생에너지시스템의 보다 상세화된 최적화 방법 개발을 위한 선행하는 핵심 연구로 활용될 수 있음.
● “다중에너지원 연계 및 통합 제어장치”와 “신재생에너지원 최적 분담 제어 알고리즘”의 적용을 통해 복합 에너지시스템의 최적 제어기술 향상 및 건물 에너지 절감에 기여할 수 있음.

Abstract ▼

Purpose&contents
This study was conducted to develop an optimized design method for a hybrid energy system(HES) consisting of new and renewable energy systems(NRES) and conventional building energy systems and to implement an building management system that can control the hybrid energy system wh

Purpose&contents
This study was conducted to develop an optimized design method for a hybrid energy system(HES) consisting of new and renewable energy systems(NRES) and conventional building energy systems and to implement an building management system that can control the hybrid energy system while saving energy. For this purpose, this study carried out the following:
● Investigate the actual condition and the application status of NRES in the buildings
● Develop a optimization design method for HES: Hybrid NE-PLAN
● Develop a multiplex energy source building management system: Hybrid NE-BEMS
● Implement and verify Hybrid NE-Plan/BEMS through application to a pilot building
Result
A hybrid NRES consisting of solar thermal, photovoltaic, geothermal, and wind power systems was installed in an actual building in operation, and the production and operation characteristics of the system was investigated by performing a long-term empirical performance evaluation. These analysis results were used for the development of Hybrid NE-PLAN and NE-BEMS.
The Hybrid NE-PLAN was developed according to the development directions through an investigation of the planning, design, and application status of the energy systems and an analysis of the prior study trends. Then an optimization design program was implemented and verified to demonstrate the validity of the design results using the case studies.
Furthermore, the Hybrid NE-BEMS that is able to improve the efficiency of RES through the optimal distributing control algorithm and save building energy through the optimal operation in combination with the existing facility systems was developed based on the management factors derived from the above-mentioned investigation.
For realization and verification of Hybrid NE-BEMS, theorical analysis and simulation of developed algorithm was conducted for the various models. Then it's performance and validity was evaluated through field application, and improvements were made through feedback.
Expected Contribution
● The developed Hybrid NE-PLAN is applicable to the field as a useful design tool for application of a hybrid energy system.
● The optimal design program contributes to the cost savings of design companies as a design tool, and profits can be created through the sale of software application, education support business, consulting, etc
● The algorithm of the optimization design can be used as a core study for the development of optimization method for individual renewable energy systems.
● The application of the NE-BEMS can contribute to the improvement of the control strategy for hybrid energy system and to the energy savings.