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지멘스 친환경 스마트빌딩 기술의 집대성, 더 크리스탈통합 관리와 클라우드 통한 적극적 에너지 관리 기능 제공
신동윤 기자 | 승인 2018.07.10 14:29

전 세계의 에너지 생태계는 전례 없는 큰 변화를 겪고 있다. 이런 변화를 이끄는 원인에는 지역별로 차이가 있기는 하지만, 전 세계적인 큰 변화의 소용돌이 속에 있다. 이런 변화를 이끄는 원인은 지역적으로 차이가 있지만, 특히 몇가지 기술의 발전과 사회적인 변화가 시장의 변화를 이끌고 있다.

탈탄소화(Decarbonization), 에너지분산화(Decentralization), 디지털화(Digitalization)와 이와 관련한 3D 기술로 인해 빌딩에서의 에너지 환경과 그 역할이 변화하고 있으며, 이런 트렌드로 인해 에너지 시장 내에서 빌딩의 역할이 커지고, 결과적으로 건물의 소유주와 운영자는 디지털화라는 새로운 기회를 맞이하고 있다.

이제 탈탄소화, 에너지 분산화, 디지털화라는 트렌드로 인해 어떤 변화가 일어나고 있는지 확인해 보자.

우선 탈탄소화에 대한 요구가 증가하면서 점점 더 많은 기업들이 친환경 에너지와 신재생 에너지에 투자를 집중하고 있으며, 이로 인한 에너지 전환에 기여할 것으로 예측되고 있다. 또한 이런 전환 과정에서 공공 비용이 투자되지만 편익은 증가할 것으로 기대된다. 전기 에너지 수요의 상승률이 향후 10년 내 100% 이상을 웃돌 것으로 예상되면서, 발전사업이나 에너지 저장사업 등의 분야에서 새로운 솔루션들이 개발되고 있다. 이 솔루션들은 빌딩이나 운송과 같은 부문과의 결합에도 필요한 기술이다.

분산 에너지 시스템의 시대가 도래하면서, 다양한 주체가 에너지 시장에서 활동하고 있다. 특히, 소비자들은 에너지 공급자에게 더 많은 협력을 요구하고 스스로 에너지를 생산하며, 심지어는 다시 그 시장에서 에너지를 판매하는 등 에너지 시장에서 더욱 활발한 역할을 수행하게 될 것이다. 디지털 환경의 에너지 시스템이 중앙 집중 방식에서 분산 방식으로 전환되고 있는 가운데, 시스템의 구현 속도는 시장 경쟁력을 유지하는 중요한 요소가 될 것이다.

이동 통신과 사물 인터넷 등 첨단 디지털 기술이 발전하면서 전자 기기 사용률과 전기 에너지 수요가 증가하고 있다. 이에 따라 에너지 소비 최적화와 에너지 효율 향상을 위한 첨단 기술과 디지털 서비스도 함께 발전하고 있다. 이처럼, 디지털화는 온실가스 배출량을 줄이는 데 기여하는 중요한 요소다.

적극적인 에너지 관리 기능 제공하는 스마트 빌딩

에너지 시장의 변화는 빌딩과 소유주, 거주자 모두에게 도전 과제이자 기회다. 에너지 관리는 점점 더 복잡해지고 있으며, 모든 이해 당사자를 만족시키는 에너지 성능 관리는 더욱 어렵다. 지멘스 빌딩자동화 사업부는 고객의 새로운 기대를 이해하고 이에 대응하며, 스마트 빌딩의 지속적인 개발을 추진하고 에너지 분배 시스템 및 관리 기술을 촉진함으로써 이러한 과제를 기회로 만들고 있다.

영국의 크리스탈 건물은 지멘스의 스마트 빌딩 기술로 완성된 친환경 디지털 빌딩이다. 이 건물 은 공공 전시시설과 컨퍼런스 센터, 업무시설로 사용되며 총면적은 1만 4700㎡의 규모를 갖고 있다. 크리스탈 빌딩은 브림 아웃스탠딩(BREEAM Outstanding)과 리드 플래티넘(LEED Platinum)인증을 보유한 유럽의 대표적인 친환경 건축물이며, 세계에서 가장 지속 가능한 빌딩 중 하나로 평가받고 있다.

자연 채광 활용 통합 룸 제어 솔루션

크리스탈 빌딩은 재실 센서를 통해 개인별 조도제어(Dimming control)를 할 수 있으며, 실내/외 온열 환경을 비교하여 일조량을 측정하고 이를 통해 창문 자동 개폐 제어와 냉난방 연동 제어(Ventilation), 블라인드 제어(Self shading control)를 할 수 있다. 이 빌딩은 이들을 통합적으로 제어할 수 있는 스마트오피스에 특화된 통합 룸 제어 솔루션이 적용돼 있다.

사회적, 환경적 지속 가능한 조건과 대중교통, 전기차 충전시스템, 자전거보관소 등 

크리스탈 빌딩은 대중교통 이용을 통한 공해 발생을 줄이기 위해 전기차 충전시스템과 수요를 관리하고, 자전거 주차 공간을 확보해 사회적/환경적으로 지속 가능한 조건을 갖췄다.

우수, 중수, 조경수 등의 수자원 재활용 솔루션

크리스탈 빌딩에는 초기 우수 배제 시스템과 우수 재활용 처리 시설을 포함한 중수처리 시설과 함께 수자원 재활용 솔루션이 적용돼 있으며, 친환경 태양열과 지열 자원이 건물의 급탕 에너지로 활용된다.

태양에너지 발전을 이용한 전체 전기 건물

크리스탈 빌딩은 태양에너지 발전으로 자체 에너지를 생성하는 전체 전기 건물(All-electric building)이다. 발생된 에너지의 사용량이 측정되고 모니터링되며, 측정된 데이터는 다른 빌딩의 데이터와 비교하고 성능 분석을 통해 효율성을 높이는 데 사용된다. 영국의 비슷한 규모의 사무용 건물과 비교할 때, 크리스탈 빌딩은 약 70% 낮은 CO2를 배출한다.

친환경 지열자원을 활용한 냉난방 시스템

크리스탈 빌딩의 냉난방 시스템은 친환경 지열자원을 이용하여 운전하는 방식을 채택했다. 냉난방 시스템은 지열 히트펌프와 바닥난방, 칠드빔으로 운전되며 실내/외 공기는 전열교환기를 거쳐 운전됨으로써 공기의 불필요한 에너지 소모를 최소화한다.

3500여 개의 데이터 포인트, 15분마다 저장하는 에너지 소비 데이터

크리스탈 빌딩은 태양에너지 시스템, 지열시스템, 수 처리 시스템, HVAC, 전력, 조명, 소방, 방범 등이 독립적인 시스템에서 서로 연결되고 하나로 통합된 지멘스의 빌딩관리 제어시스템(DesigoCC)으로 운영, 관리된다. 에너지 소비 데이터는 15분 마다 클라우드 기반의 지멘스 에너지관리 플랫폼인 네비게이터(Navigator)에 저장되고 분석되며 지멘스는 이 솔루션을 통해 최적의 디지털 서비스를 제공한다.

이처럼 태양에너지 발전을 이용한 크리스탈 빌딩에는 자연 채광을 최적으로 활용할 수 있는 통합 룸 제어 솔루션이 적용돼 있다. 또한 크리스탈 빌딩은 지열 자원을 활용한 친환경적인 건물이며, 탈탄소화(Decarbonization)와 에너지분산화(Decentralization)를 적극 실천하는 빌딩이다.

스마트 빌딩은 에너지 자급자족이 가능하고 환경 변화에 잘 적응하며, 똑똑하고 네트워크로 서로 연결돼 있어야 한다. 디지털화(Digitalization)로 스마트 빌딩 기술이 빠르게 발전하며, 스마트 빌딩은 더 이상 비전이 아닌 현실이 되었다.

빌딩 기술의 디지털화(Digitalization)는 건물의 설계, 시공, 운영 관리의 전 단계에 걸쳐 근본적인 변화에 기반을 둔다. 빌딩 기술 디지털화의 기본은 사물 인터넷, 즉 기계와 장치, 구성 요소, 센서, 액추에이터, 기타 구성요소 간의 네트워크를 구성하는 것이다. 새로운 디지털 서비스와 모델을 구축하기 위해서는 기초적으로 건물 내의 여러 분야가 서로 연결돼야 한다. 예를 들어, 원격 서비스 솔루션을 사용하면 사용자가 장소에 구애 받지 않고 구성 요소의 문제를 신속하게 감지해 효율적으로 해결할 수 있다. 예방적 유지 관리 개념과 같이, 사용자는 구성 요소가 실제로 손상돼, 시스템이 중단되기 전에 문제의 징후를 미리 진단해 제조 업체에 통지할 수 있어 중단 시간이 최소화된다.

센서, 액추에이터와 같은 장치는 대부분 많은 양의 비정형 데이터를 갖고 있기 때문에, 여기서 나오는 빅데이터(Big data)는 보다 투명하고 서로 연결되고 융합되어 새롭게 스마트 데이터(Smart data)로 활용될 수 있다. 스마트 알고리즘은 경향을 평가하고 사용자 행동이나 소비에서 패턴을 인식해, 의사 결정과 예측 전략, 지속적인 최적화를 돕는다. 이는 정교한 자기 최적화 기능과 함께 건물의 중추 신경계를 구성해 똑똑한 빌딩을 만든다.

지멘스 Desigo CC는 빌딩의 공조, 전력, 조명, 방재 및 보안 등 모든 빌딩 장비를 통합적으로 관리할 수 있는 통합 빌딩 관리 플랫폼으로, 최고 품질의 표준을 유지하면서 맞춤형 솔루션을 제공한다. 또한 Desigo CC에코 시스템은 지속적인 혁신 흐름을 통해 개방형 빌딩관리 플랫폼을 제공한다. 필요 시에는 확장 기능을 개발하는 등 특수 요구 사항에 따른 지원이 제공된다.

[그림 2] 디지털화의 중추적인 역할을 하고 있는 통합 빌딩 관리 플랫폼(Desigo CC)과 클라우드 기반의 에너지 관리 플랫폼(Navigator)

지멘스 네비게이터는 포괄적인 클라우드 기반 에너지 관리 기능을 제공하는 지속 가능성 플랫폼이다. 이 플랫폼은 건물 수명주기 전체에 걸친 유지 보수 비용을 절감하는데 기여하고 실시간 모니터링을 통해 건물의 상황 변화에 따라 시스템을 융통성 있게 관리한다. 데이터 기반 서비스를 사용해 건물의 성능을 향상시키며 에너지 소비를 줄이고, 에너지와 운영 효율을 극대화한다.

[그림1] 친환경적이며 에너지 자급자족이 가능한 크리스탈 빌딩의 시스템 구성

지멘스는 크리스탈 빌딩과 같이, 빌딩 분야에 있어 포괄적인 솔루션을 제공하며, 고객 고유의 요구 사항에 적합한 디지털 포트폴리오를 제공한다. 이런 기술을 바탕으로 일반 에너지 소비자는 특별한 지식과 노하우가 없어도 친환경 스마트 빌딩을 최적화해 운영하는 에너지 프로슈머가 될 수 있다.

 

자료제공: 지멘스

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신동윤 기자  dyshin@techworld.co.kr

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