초록 ▼

□ 연구개요
스마트 그린시티의 궁극적인 구현을 위해, ‘거주자의 건강’, ‘실내 환경질’, ‘건물 에너지’를 통합적으로 고려하며, 양방향적 관점(실 수준 ↔ 건물 수준 ↔ 도시 수준)에서의 접근이 함께 이루어져야 할 필요성이 대두되고 있다. 특히, 전생애주기 측면에서 최적의 건물 성능을 지속적으로 유지하기 위해서는 변화하는 조건에 스스로 적응할 수 있는 새로운 자가학습형 프로세스 구축이 필요하다. 따라서 본 과제는 신경전달 과정에서 착안한 아이디어에 기반하여 거주자의 건강, 실내 환경질, 건물 에너지를 최적으로 관리하기 위한

□ 연구개요
스마트 그린시티의 궁극적인 구현을 위해, ‘거주자의 건강’, ‘실내 환경질’, ‘건물 에너지’를 통합적으로 고려하며, 양방향적 관점(실 수준 ↔ 건물 수준 ↔ 도시 수준)에서의 접근이 함께 이루어져야 할 필요성이 대두되고 있다. 특히, 전생애주기 측면에서 최적의 건물 성능을 지속적으로 유지하기 위해서는 변화하는 조건에 스스로 적응할 수 있는 새로운 자가학습형 프로세스 구축이 필요하다. 따라서 본 과제는 신경전달 과정에서 착안한 아이디어에 기반하여 거주자의 건강, 실내 환경질, 건물 에너지를 최적으로 관리하기 위한 “새로운 자가학습 기반 통합 관리 플랫폼”을 개발하고자 한다. 사람의 신경계는 감각뉴런, 연합뉴런, 운동뉴런으로 구성되며, 이들의 상호작용을 통해 합리적인 인지, 판단, 행동을 하게 된다. 이와 같이, 실 기반으로 수집되는 건물환경·에너지 성능 관련 실시간 데이터에 대한 모니터링, 해석, 진단, 적용을 통해 이를 효과적으로 관리함으로써 스마트 그린시티를 구현하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 과제의 연구 프레임워크는 크게 5개 부문(Part I. 거주자 중심 환경·에너지 성능 모니터링 기술, Part II. 거주자 중심 환경·에너지 성능 해석 기술, Part III. 거주자 중심 환경·에너지 성능 진단 기술, Part IV. 거주자 중심 환경·에너지 성능 적용 기술, Part V. 거주자 중심 환경·에너지 성능 통합 기술)에 대해 실, 건물, 도시의 총 3단계(단계별 3차년도, 총 9차년도)로 구성된다. 1단계(2021-2024)에서는 실 기반 실시간 모니터링, 해석, 진단, 적용 기술을 포함한 “실” 기반 “핵심요소기술”을 개발하고, 이를 통해 거주자 참여형 실 기반 환경·에너지 성능 관리 “시스템”을 개발하고자 하였다.
본 연구진은 1단계 연구기간동안 Q1 저널 (상위 25%이내)에 21건의 논문을 게재하였고, 정량적으로 연구 목표 대비 연구 결과를 초과 달성하였다. 대표적으로 수행한 연구내용은 다음과 같다.
• 거주자의 만족도와 경제성을 고려한 박막 태양전지의 최적 가시광선 투과율 분석
• 재실자 중심의 실내환경질 관리, 생리적 반응 측정 방법
• 실내환경 변화에 따른 재실자 감정반응 탐색 및 개인적 요소의 중요성 평가
• 열화상 이미지를 활용한 재실자 열쾌적도 예측
• 강화학습 기반 에너지 저장 시스템(BESS) 스케줄링 및 설치 계획을 위한 이중 레벨(bi-level) 최적화 모델 개발
• 실내환경을 제어하기 위한 인간-건물 상호작용 기술에 대한 토픽 모델링

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 과제는 건설관리 분야에서 나아가, 정보통신기술, 인간공학기술까지 통합한 융·복합기술 개발을 통해, 미래 연구에 대한 새로운 패러다임을 제시할 수 있으며, 건물전 단계 과정들의 복잡한 상충관계에 대한 규명과 함께 다음의 효과를 기대할 수 있다. 본 연구 기술이 구현되면, 다음의 3가지 관점에서 경제적 파급효과를 가져올 수 있다: ➀ 국민 의료비 절감 및 노동생산성 향상에 따른 연간 약 2.25조원의 경제적 효과; ➁ 건물부문 에너지 절감 및 신재생에너지 관련 사업을 통해 연간 약 2.8조원의 경제적 효과; ➂ 그린·디지털 뉴딜 고용창출을 통해 연간 약 4.9조원의 경제적 효과. 결과적으로, “새로운 자가학습 기반 통합 관리 플랫폼”를 국가적 차원에서 도입하여 스마트 그린시티를 구현할 시, 최대 약 7.85조원의 연간 경제적 파급효과를 가져올 수 있으며, 이는 9년간의 연구비용 대비 최대 1,380배, 플랫폼 구축비용까지 포함할 시 최대 6.6배의 경제적 수익성을 가지고 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 연구개발의 학술적, 기술적, 사회적 중요성 ... 4
• 1-2. 연구 핵심 아이디어 및 가설 ... 4
• 1-3. 연구개발의 최종목표 ... 5
• 1-5. 1단계 연구범위 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 8
• 2-1. 거주자의 만족도와 경제성을 고려한 박막 태양전지의 최적 가시광선 투과율 분석 ... 8
• 2-2. 재실자 중심의 실내환경질 관리, 생리적 반응 측정 방법 ... 17
• 2-3. 실내환경 변화에 따른 재실자 감정반응 탐색 및 개인적 요소의 중요성 평가 ... 23
• 2-4. 열화상 이미지를 활용한 재실자 열쾌적도 예측 ... 38
• 2-5. 강화학습 기반 에너지 저장 시스템(BESS) 스케줄링 및 설치 계획을 위한 이중 레벨(bi-level) 최적화 모델 개발 ... 45
• 2-6. 실내환경을 제어하기 위한 인간-건물 상호작용 기술에 대한 토픽 모델링 ... 52
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 61
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 61
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 62
• 3) 목표 달성 수준 ... 62
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 63
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 63
• 4-1. 대표 논문 및 연구결과의 중요성 ... 63
• 4-2. 연구개발성과의 기대효과 ... 64
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 64
• 6. 자체점검표 ... 65
• 7. 참고문헌 ... 66
• 끝페이지 ... 90