초록 ▼

□ 연구개요
국내 주거건물은 일반적으로 screed에 매립하는 중량의 바닥 난방 시스템이 사용되고 있는데 실내온도 측정을 통해 운전하게 되면 시스템의 높은 밀도 및 비열로 인해 운전과 부하처리 간에 시간지연이 발생한다. 최근 제로에너지건축물을 목표로 하는 고단열 고기밀 건물은 냉난방 부하가 작아 복사시스템에서 일어나는 시간지연으로 인해 불필요한 시간대에 난방하여 에너지 사용량을 더욱 더 증가시킬 뿐만 아니라 쾌적한 실내조건을 유지하기 어렵다. 따라서 미리 부하를 예측하여 난방운전을 미리 제어할 수 있는 최적화 방안이 적용되어야

□ 연구개요
국내 주거건물은 일반적으로 screed에 매립하는 중량의 바닥 난방 시스템이 사용되고 있는데 실내온도 측정을 통해 운전하게 되면 시스템의 높은 밀도 및 비열로 인해 운전과 부하처리 간에 시간지연이 발생한다. 최근 제로에너지건축물을 목표로 하는 고단열 고기밀 건물은 냉난방 부하가 작아 복사시스템에서 일어나는 시간지연으로 인해 불필요한 시간대에 난방하여 에너지 사용량을 더욱 더 증가시킬 뿐만 아니라 쾌적한 실내조건을 유지하기 어렵다. 따라서 미리 부하를 예측하여 난방운전을 미리 제어할 수 있는 최적화 방안이 적용되어야 한다.
부하를 예측하기 위해 최근 정확성을 높일 수 있는 인공지능의 도입에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 현재 개발되고 있는 인공지능은 수많은 과거 데이터를 확보된 최첨단 시스템을 구축한 냉난방 시스템에 적용되고 있어 대부분 일반적인 건물에는 적용되기 어렵다. 특히, 기축 건물들은 새로 모든 시스템을 구축하고 데이터를 축적해야 하므로 경제적인 측면을 고려했을 때 적용성이 떨어진다. 따라서 건물에 인공지능 기반 최적화의 적용성을 높이기 위해서는 필요한 센서와 과거 데이터를 간소화할 수 있는 기술 개발이 필요하다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구를 수행하며 인공지능을 활용한 건물부하 예측 방안의 알고리즘 및 센서 간소화를 이뤄낼 수 있었고 각 세부내용은 다음과 같다.
가) 1차년도 연구개발성과 - 알고리즘 간소화
건물 에너지 정밀 시뮬레이션을 통해 다양한 시스템을 적용시켰고 부하를 도출하였다. 시스템 특성의 불확실성을 감소시키기 위한 연구를 진행하였고 알고리즘의 최적화 기법을 건물 용도별 시뮬레이션을 통해 정확도 및 학습횟수의 감소 가능성능 제시 하였다.
나) 2차년도 연구개발성과 - 센서 간소화
센서의 간소화를 위해 건물에 필요한 센서를 도출하기 위해 다양한 정보를 explainable AI를 통해 중요도를 해석하였다. 다양한 기후조건에 적용된 explainable AI은 기후별 상이한 입력변수의 중요도를 나타내었고 분석을 통해 공통적으로 필수적인 센서위치와 별도로 고려해야하는 센서를 제시하였다. 따라서 본 연구의 결과를 바탕으로 기후별 간소화를 달성할 수 있었다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
연구개발 성과는 산업경제발전 및 국가연구역량확대 부분으로 나누어 다음과 같이 효과를 기대할 수 있다.
1) 산업경제발전
◆ 인공지능 간소화 기술 개발을 통해 주거건물에 인공지능 적용 시 비교적 간단한 시스템 구축하여 비용 적으로 유리 (시스템 및 센서 간소화로 소형건물 기준 약 200만원 구축비용 절감효과 기대)
◆ 경제적인 부담을 줄여 주거건물 인공지능 적용 활성화를 통해 에너지 최적화 유도 (건물 에너지소비량 기존대비 20% 절감)
2)국가연구역량확대
◆ 세계수준의 원천기술 확보로 국내외 수요에 대응 가능하며, 시장선점 기대
◆ AI를 적극적으로 활용하여 국가 미래성장동력 발전을 위한 가치 창출

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1) 1차년도 연구개발과제 수행 과정 및 내용 ... 5
• 2) 2차년도 연구개발과제 수행 과정 및 내용 ... 10
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 13
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 13
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 14
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 14
• 1) 연구개발과제의 기대효과 ... 14
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 1) 연구개발과제의 활용방안 ... 14
• 2) 추가연구의 필요성 ... 14
• 6. 자체점검표 ... 15
• 7. 참고문헌 ... 15
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 18
• 끝페이지 ... 28