초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
o 주관연구개발기관의 기존 보유기술의 제품(중앙감시반 열구동식 VAV디퓨저 제어, 해당실 VAV 디퓨저 제어 등)의 하드웨어 기반으로 운영되고 있는 제품을 ICT를 융합하여 디지털트윈 기반의 IoT센서 수집 및 통합운영관리 시스템을 개발하여 공조시스템 에너지 세이빙 효과와 디지털트윈 기반 통합운영 관리 및 에너지 절감 자동제어 서비스 개발
(디지털트윈 기반 스마트 VAV 통합 플랫폼 개발, IoT 센서 데이터 수집 모듈 개발, 건물(실증기관) 및 공조기 3D 시각화모델링 개발

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
o 주관연구개발기관의 기존 보유기술의 제품(중앙감시반 열구동식 VAV디퓨저 제어, 해당실 VAV 디퓨저 제어 등)의 하드웨어 기반으로 운영되고 있는 제품을 ICT를 융합하여 디지털트윈 기반의 IoT센서 수집 및 통합운영관리 시스템을 개발하여 공조시스템 에너지 세이빙 효과와 디지털트윈 기반 통합운영 관리 및 에너지 절감 자동제어 서비스 개발
(디지털트윈 기반 스마트 VAV 통합 플랫폼 개발, IoT 센서 데이터 수집 모듈 개발, 건물(실증기관) 및 공조기 3D 시각화모델링 개발, 디지털 트윈 기반의 통합운영관리시스템 개발)
o 에너지 절감 디지털트윈 기반 통합 운영 서비스
• 건물의 공조기 센서 데이터를 실시간 수집 및 통합운영 관리 기능
• 디지털트윈 기반의 건물 및 공조기 3D 모델링으로 가상 현실화
• VAV 통합 운영 시스템으로 에너지 절감 효과 및 공조기 제어 기능

◼ 전체 내용
o 연구개발 제품 운영 개념도
• 실시간 모니터링을 통한 관리 예측 및 알람 서비스
• 원격제어 프로그램으로 실시간 상태 감시 및 모니터링 서비스
• 운전 정보 분석 및 제공(급기 온도, 실내 온도, 설정 온도, 운전상태, 전원 상태) 모니터링이 서비스
• 냉방 및 난방 모드 선택 서비스
o 필요기술(연구개발 요구 사항)
- 목표 : 건축물 에너지절감을 위한 디지털트윈 기반 스마트 VAV (Variable Air Volume) 제어 및 통합운영관리 시스템
• 디지털트윈 국제표준 준수 설계 기획
• IoT 센서 데이터 수집 모듈 개발
✓ 공조기 동력 측정 인터페이스 표준 설계 및 개발
✓ VAV Controller 및 중계기 인터페이스 연동 개발
• 건물 및 공조기 3D 시각화모델링 개발
• 공조시스템 제어 인터페이스 연계 개발
• 디지털트윈 기반 통합운영관리 플랫폼 개발
- 요구사항 개발 구성도
o 하드웨어 구성도
- 디지털 트윈기반의 스마트 VAV 통합운영 관리 하드웨어 목표
• 공조기별 센서 박스와 터미널박스를 연결하여 센서 데이터를 수집
• Controller와 센서박스간 연결하여 온도제어 가능
• 중계기와 Controller 간 통신 연계 기능
• 스마트VAV 응용 시스템과 중계기간 통신하여 제어, 모니터링 기능
- 디지털트윈 국제표준 준수 설계 기획
• 국제 또는 산업표준 기반의 디지털트윈 구현기술 분석 설계
• RAMI4.0(Reference Architecture Model Industrie) 조사 및 분석
• AutomationML(Automation Markup Language) 분석
• OPC UA(Open Platform Communications Unified Architecture) 분석
• 디지털트윈 3D 모델링 경량화 기술 분석
• 조사 및 분석한 디지털트윈 기술을 기반으로 디지털트윈 구현 설계
- 건물(실증기관) 및 공조기 3D 시각화모델링 개발
• 다음의 3가지 요소로 개발
• 실제환경의 물지적 제품(실증기관, 건물, 대상장비(공조기)
• 가상 환경의 가상 제품(건물과 대상공조기 디지털 3D표현)
• 가상제품(공조기 등)과 제품을 연결하는 데이터 및 정보의 연결
• 실증기관(건물) 및 공조기 3D 모델링 개발
- 디지털트윈 기반 통합운영관리 플랫폼 개발
• 국제 또는 산업표준 기반의 디지털트윈 구현기술 분석 설계
• 데이터 Asset 구축 및 디지털트윈 개발
• 데이터 표준화 모듈 개발
• 수집데이터를 바탕으로 디지털트윈 개발
• 공조시스템 통합운영 모니터링 제어 기술개발
• WEB 환경의 스마트 VAV 통한운영 데쉬보드 개발
• IoT 센서 데이터 수집 DB 구축
• 센서데이터의 실시간 실내 온도 표시, 설정 온도조정 제어 개발
• 실시간 센서 데이터 표출 3D기반 표출 개발
• 공조 시스템 에너지 절감효과 시각화 표출 개발
• 디지털 트윈 대상 3D 시각화 개발
• 통합 운영 제어를 위한 통합 데쉬보드 개발

□ 연구개발성과
특허출원 1건, SW 등록 1건, 시제품 1건

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
o 연구개발성과 활용계획
- 본 연구개발 완료 후 국내 시장을 우선으로 사업화를 추진하며, 신축건물 적용은 물론 기축 건물에 설치되어 있는 노후화된 건물에 리모델링으로까지 대상을 확대하여 공조 에너지 및 운영비용을 절감할 수 있게 솔루션 제안 사업화 예상함
o 기대효과
- 기술적 측면
• 공조 운전 및 실시간 에너지 사용량 데이터의 수집, 저장 및 시각화(운전 감시)가 가능하며 공조 에너지 사용량을 분석하여 운영에 반영함으로써 기술융합 기반, 운전 에너지 생산~소비의 유기적 운영을 통한 에너지 절감 가능함
- 사회/경계적 측면
• 본 필요기술의 성과물은 향후 공조설비와 다양한 에너지 절약사업, 빌딩기계설비팀 및 시설운영관리에 있어 실제 기술 개발 및 현장 적용의 본사업 추진을 위한 수요조사와 제안 등에 활용함
• 용도 규모지역별 에너지 사용패턴 분석이 가능하므로 최적제어 알고리즘 제공 및 국가 에너지 정책에 활용 가능함
- 스마트 빌딩, 시설물 유지관리, 건설현장관리와 같은 도시/건설 에너지 분야에 기반 기술로 활용되며, 신축건물 적용은 물론 기축 건물에 설치되어 있는 노후화된 정풍량 및 변풍량 시스템의 리모델링 대응용으로 최적화된 고효율 친환경 변풍량 공조시스템을 선보일 예정임
- 건물 내 소비 에너지가 큰 공조시스템의 고효율화와 에너지 비용 절약은 물론 온실가스 배출 감축에 크게 기여함

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 2. 연구개발과제의 수행과정 및 수행내용 ... 12
• 2.1 최종목표 ... 12
• 2.2 유사기술 및 관련 특허조사 ... 14
• 2.3 H/W 설계 ... 26
• 2.4 디지털트윈 설계 ... 29
• 2.5 IoT 센서데이터 수집 모듈 설계 ... 38
• 2.6 하드웨어 ... 44
• 2.7 IoT 센서 데이터 수집 모듈 개발 ... 47
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표달성 정도 ... 62
• 1) 연구수행 결과 ... 62
• 2) 목표 달성 수준 ... 73
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 73
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 74
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용계획 ... 74
• 끝페이지 ... 77