에너지공유 커뮤니티 구현을 위한 중앙온수급탕 방식의 신재생 열에너지 시스템 적용성 분석

김민휘,이동원,안영섭,주홍진 대한설비공학회 2020 설비공학 논문집 Vol.32 No.11

본 연구에서는 저탄소 에너지공유 커뮤니티 구현을 위한 에너지절감 및 효율개선 방안으로 다양한 신재생열에너지 시스템을 적용한 지열원 급탕 공급시스템을 제안하고, 제안된 시스템에 대한 에너지 절감효과를 분석하였다. 본 시스템을 커뮤니티 시설의 지붕에 설치될 경우 동일 면적에 적용된 경우의 에너지 효율 및 자가소비율에 대해서 분석하였다. 그 결과, ST시스템은 전체 연간 급탕에너지 요구량의 29.6%, PVT 시스템은 10.0%를 담당할 수 있는 것으로 나타났다. PVT 시스템을 적용하는 방식은 PV 시스템 대비 19.1% 낮은 발전량을 나타내었는데, 이는 PVT시스템 발전 모듈의 효율이 낮은 측면과, 비교적 겨울철 높은 온도를 유지하였기 때문으로 나타났다. 하지만, PVT시스템이 적용된 방식에서는 급탕에너지 요구량의 절감으로, PV 시스템과 ST 시스템을 적용하는 방식 대비 각각 22.0%와 37.2%의 운영에너지 절감효과를 가질 수 있는 것으로 나타났다. 반면, 전력의 커뮤니티 단위 자가소비율은 축열조의 사이즈에 따라 사이즈가 작을수록 ST 시스템을 적용하는 방식이 우수하며, 사이즈가 커질수록, PV 시스템을 적용하는 방식이 가장 높은 것을 확인할 수 있었다. 탄소배출저감 효과 또한, 본 제안된 시스템이 기존 시스템 대비 87% 이상의 효과를 얻을 것으로 예측되었다. 본 연구는 태양광 및 태양열 시스템의 성능을 비교적 정확하게 예측하는 TRNSYS 소프트웨어를 사용하여 시뮬레이션을 진행하였으나, 시뮬레이션 연구에 대한 한계가 있으며 결과에 대한 오차가 있다. In this study, a domestic hot water supply system using renewable heat energy systems was proposed for improving energy efficiency and savings to achieve a low-carbon energy sharing community. A smart village in Busan Eco Delta Smart City was selected for this analysis via detailed simulation. This smart village comprises 56 single-family houses and community facilities with a central mechanical center to supply heating, cooling and domestic hot water. In this study, the major thermal energy for domestic hot water is a geothermal heat pump, and applicability of solar energy, such as a photovoltaic (PV) system (Case 1), a solar thermal (ST) system (Case 2), and a photovoltaic and solar thermal (PVT) system (Case 3) was analyzed. As a result of this analysis, it was found that the ST system can account for 30.0% of the annual domestic hot water demand, and the PVT system can account for 10.0%. The PVT system showed 19.1% lower electric generation rates compared with the PV system. However, it was also found that the PVT system can reduce 22.0% and 37.2% of operating energy compared to the PV and ST system, respectively. The PVT can save the thermal demand of domestic hot water even the lower efficiency of PV generation rates. Conversely, it was observed that the PV and ST system showed higher self-sufficiency for the electric energy balance on the community compared to the PVT system depending on the size of the thermal energy storage.

마이크로그리드시스템의 분산 에너지관리시스템 설계를 위한 통합시뮬레이션 모델 개발

조재훈(Jae Hoon Cho),박선홍(Sun Hong Park),이대종(Dae Jong Lee),조영임(Young Im Cho),전명근(Myung Geun Chun) 한국지능시스템학회 2011 한국지능시스템학회논문지 Vol.21 No.1

본 논문에서는 신재생에너지원을 포함하는 독립형 마이크로그리드시스템의 멀티에이전트시스템 기반의 분산에너지관리시스템 설계를 위한 통합시뮬레이션 모델을 제안한다. 멀티에이전트기반 분산에너지관리시스템은 일반적인 중앙에너지관리시스템에 비해 여러 장점들을 가지고 있으나 각 상태에 따른 설계가 비교적 복잡하여 기존의 전력시스템 도구를 이용하여 분산에너지관리시스템을 설계하기에는 많은 어려운 점들이 있었다. 또한 설계된 에너지관리시스템을 실제 시스템에 적용하여 평가하는 것은 비능률적이기 때문에 효과적인 에너지관시스템을 설계하기 위해서는 통합시뮬레이션 모델이 필요하다. 제안된 통합시뮬레이션 모델은 Matlab/Simpowersystem 기반의 마이크로그리드시스템의 시뮬레이션 모델과 이벤트기반의 알고리즘 설계에 많은 장점이 있는 Matlab/StateFlow을 이용하여 설계된 멀티에이전트기반의 분산에너지관리시스템으로 구성되었다. 통합시뮬레이션 모델의 효용성을 보이기 위하여 특정한 동작 조건들에서 제안된 모델의 출력들을 분석하였다. In this paper, an integrated simulation model for designing multi-agent system based DEMS (distributed energy management system) in stand-alone micro-grid system is proposed. In the design of the EMS(energy management system), the multi-agent based DEMS are more effective than conventional centralized EMS, but it is difficult to design the DEMS by general design tools for power system because of various states of a microgrid system during operation of stand-alone mode. Also, since performance test of the DEMS using a real system is inefficient, an integrated simulation model is required for designing an effective multi-agent system based DEMS. The proposed model consists of Matlab/SimPowerSystems based simulation model of the microgrid system and the Multi-agnet based DEMS designed by Matlab/StateFlow tool. In order to show the effect of the proposed model, the model outputs are analyzed for specified operation conditions.

물-에너지 넥서스 관점에서 외부영향과 운영관리 수준이 도시물순환시스템에 미치는 영향

최서형,신봉우,송영석,김동균,신은허 한국수자원학회 2023 한국수자원학회논문집 Vol.56 No.9

기후변화, 인구증가 및 경제발전으로 도시물순환시스템 내 용수 수요량과 물 이용에 필요한 에너지는 지속적으로 증가하고 있다. 따라서 도시물순환시스템을 효율적으로 관리하기 위해 물 부문만을 고려하는 전통적인 방식을 벗어나 물과 에너지 부문 간 상승효과와 상충관계를 고려하는 넥서스 접근법이 주목받기 시작하였다. 이러한 넥서스 방법론을 적용하여 도시물순환시스템이 에너지 집약적인 시스템임을 증명하고, 에너지 원단위로 표현되는 물-에너지 효율 관계를 분석하며, 기후(장기 기후변동, 가뭄, 유형), 지리적 특징(표고차, 평지비, 위치), 시스템 특징(총급수량, 인구, 인구밀도, 관로연장) 및 운영관리 현황(상수관망 수압, 누수율, 물절약)이 미치는 영향을 규명하고자 하는 연구들이 수행되어왔다. 그러나 이를 통해 도시물순환시스템 관리자에게 정책 및 제도의 방향을 제시할 수 있으나 구체적인 정책을 수립하고 시행하는 데 한계가 있었다. 본 연구에서는 기존에 제시된 문헌 조사를 통해 시스템 및 공정별 에너지 원단위 매트릭스 구축하고, 물-에너지 넥서스 모델을 활용하여 도시여건, 외부영향 및 운영관리수준이 시스템에 미치는 영향을 정량화하였으며, 관리자가 벤치마킹할 수 있는 물-에너지 사용효율 기준을 제시하였다. 이를 활용하여 도시물순환시스템 관리자는 시스템의 효율적인 운영관리를 위한 전략과 실행계획을 도출할 수 있으며, 계획의 시행 후 적합성 및 타당성에 대한 평가가 가능할 것이다. Due to climate change, population growth, and economic development, the demand for water in the urban water system (UWS) and the energy required for water use constantly increase. Therefore, beyond the traditional method of considering only the water sector, the Nexus approach, which considers synergies and trade-offs between the water and energy sectors, has begun to draw attention. In previous researches, the Nexus methodology was used to demonstrate that the UWS is an energy-intensive system, analyze the water-energy efficiency relationship surrogated by energy intensity, and identify climate (long-term climate change, drought, type), geographic characteristics (topography, flat ratio, location), system characteristics (total supply water amount, population density, pipeline length), and operational management level (water network pressure, leakage rate, water saving) effects on the UWS. Through this, it was possible to suggest the direction of policies and institutions to UWS managers. However, there was a limit to establishing and implementing specific action plans. This study built the energy intensity matrix of the UWS, quantified the impact of city conditions, external influences, and operational management levels on the UWS using the water-energy Nexus model, and introduced water-energy efficiency criteria. With this, UWS managers will be able to derive strategies and action plans for efficient operation management of the UWS and evaluate suitability and validity after implementation.

탄소중립 이행을 위한 국내 에너지시스템통합 법·정책 고찰 : 유럽연합 에너지시스템통합 법제를 중심으로

곽민주(Kwak Min-Ju),김민철(Kim Min-Chul),한민지(Han Min-Ji) 한국토지공법학회 2022 土地公法硏究 Vol.97 No.-

탄소중립사회를 지향하는 움직임 속에 2020년 유럽연합은 ‘유럽 에너지시스템 통합’ 및 ‘수소전략’을 승인하였다. 이는 기후위기 속에서 지속가능한 환경과 경제를 달성하기 위한 유럽의 전략적 방향이 담긴 정책으로 볼 수 있다. 유럽연합의 법제는 에너지효율이 중심이 되는 ‘순환’ 에너지 시스템, 직접적인 전기화(electrification) 확대, 전기화가 어려운 부문은 재생에너지 기반 수소 및 지속가능한 바이오연료·바이오가스 등 청정연료 사용을 장려하는 내용을 규정화하였다는 데 의미를 부여할 수 있다. 유럽연합은 후속조치로 「범유럽에너지네트워크규정(Trans-European Networks for Energy)」, 「에너지세제지침(Energy Taxation Directive)」, 「에너지효율지침(Energy Efficiency Directive)」등을 개정하며 에너지시스템 통합을 위한 적극적인 법제 정비에 나서고 있다. 이에 한국에서도 ‘에너지탄소중립 혁신전략’ 등의 국가 전략과 정책에서부터 에너지시스템통합의 중요성을 강조하고 있으며, 신규사업이나 실증화 단계에서부터 법적 근거 마련과 지원에 대한 필요성이 커지고 있다. 연구결과, 공급측면에서는 유럽연합과 같이 신재생에너지 보급을 촉진하기 위해 법안에 신재생에너지 비중 목표를 상향할 뿐만 아니라, 환경영향평가, 산지전용허가와 지자체의 개발행위허가 등 관련 규제를 완화하고, 주민의 수용성을 강화하여 재생에너지의 시설 보급을 확대해야 하는 법제가 필요한 것으로 나타났다. 다음으로 한국은 에너지통합시스템을 구축을 촉진하기 위해 전기화와 섹터커플링 기술개발에 관한 추진전략을 제시하고 있는데 이의 가속화를 위한 관리, 촉진 법제도 요구된다. 다음으로, 전기화가 어려운 부문에서는 수소화나 저탄소연료를 사용하여 에너지시스템의 유연성을 증대시킬 수 있는 방안을 마련해야 하는 것으로 나타났다. 이와 함께 재생에너지 보급을 확대하기 위해 에너지저장장치의 기술개발을 촉진하거나 안전에 대한 규제를 강화하는 법제도 필요하다. 다음으로 소비측면에서 한국도 2022년 「에너지이용합리화법」 개정을 통해 ‘에너지공급자 효율향상 의무화 제도(Energy Efficiency Resources Standard)’를 도입할 예정임에 따라 관련된 국민인식 확산이 중요할 것으로 보인다. 또한 에너지시스템통합 인프라와 기술경쟁력을 확보할 수 있는 후속입법이 필요할 것이다. 더 나아가 전력소비자의 수요자원거래시장 참여유인에 대한 법적근거 마련이 요구될 것으로 보인다. 이와 더불어 개정되는 신재생에너지 관련 조세법안에서 신재생에너지의 세제혜택 확대에 관한 기준이 명확하게 제시되어야 할 필요가 있다. 한국의 경우 당장은 「에너지이용합리화법」의 개정을 통한 에너지시스템통합의 장려를 논할 수 있지만 기본법을 제정하여 기술개발, 실증화, 사업화 및 인력양성 등의 요소들을 제도화하는 노력이 필요할 것으로 사료된다. In 2020, the EU approved the ‘European Energy System Integration’ and ‘Hydrogen Strategy’ amid a movement toward a carbon-neutral society. It can be seen as a policy that contains Europe s strategic direction to achieve a sustainable environment and economy in the climate crisis. The EU legislation can be meaningful in that it stipulates a ‘circulation’ energy system centered on energy efficiency, the expansion of direct electrification, and the use of clean fuels such as renewable energy-based hydrogen and sustainable biofuels and biogas in sectors that are difficult to electrify. As a follow-up measure, the EU is actively revising legislation for energy system integration by revising the 「Trans-European Energy Networks regulation(TEN-E)」, 「Energy Taxation Directive (ETD)」, and 「Energy Efficiency Directive (EED)」. Accordingly, Korea also emphasizes the importance of energy system integration from national strategies and policies such as ’Energy Carbon Neutral Innovation Strategy’, and the need for legal basis preparation and support is growing from the stage of new projects or empiricalization. The study found that in order to promote renewable energy on the supply side like the EU, legislation is needed not only to increase the proportion of renewable energy, but also to ease related regulations such as environmental impact assessment, permission for local governments, permission for use in mountainous areas, and strengthen the acceptance of residents to expand the supply of renewable energy facilities. Secondly, Korea proposes a promotion strategy for the development of electrification and sector coupling technology to promote the establishment of an energy integration system, and a management and promotion legislation system is also required to accelerate it. Korea presents a strategy for the development of electrification and sector coupling technology to promote the establishment of an energy integrated system, and a legal system is required to accelerate this strategy. Thirdly, it was found that in the field where electrification is difficult, a plan to increase the flexibility of the energy system should be prepared by using hydrogenation or low-carbon fuel. At the same time, in order to expand the supply of renewable energy, it is necessary to promote the technology development of energy storage devices or to strengthen regulations on safety. In terms of consumption, Korea is planning to introduce ‘the Energy Efficiency Resources Standard(EERS)’ through the amendment of the 「Energy Use Rationalization Act」 in 2022. It will be important to spread public awareness. In addition, It seems that follow-up legislation is needed to secure energy system integrated infrastructure and technological competitiveness. A legal basis for incentives for electricity consumers to participate in the Demand Response(DR) market will be required. Also, the revised tax law on renewable energy should clearly present standards for expanding tax benefits for renewable energy. In the case of Korea, it is possible to discuss the encouragement of energy system integration through the revision of 「Energy Utilization Rationalization Act」, but efforts to institutionalize factors such as technology development, empiricalization, commercialization, and manpower training are needed.

공동주택 전열교환 및 바닥매립 환기시스템의 난방 에너지소비량 분석

김종원,이정재 대한건축학회지회연합회 2017 대한건축학회연합논문집 Vol.19 No.5

본 연구에서는 에너지 절약적 환기시스템인 전열교홤 및 바닥매립 환기시스템에 대한 정량적인 성능을 제시하고자 한다. 정량적인 환기시스템의 효과를 제시하기 위해서는 실제 냉·난방기기의 에너지소비량 분석이 필요하다. 따라서 정량적인 환기시스템의 효과를 제시하기위해 실내·외 온도차가 크게 발생하는 난방기에 대하여 환기시스템 가동시 보일러의 에너지소비량을 측정하였다. 전열교환 환기시스템 적용에 따른 시간당 난방 에너지소비량을 분석하면 1,392Wh/cycle(0℃), 1,973Wh/cycle(-12℃), 2,299Wh/cycle(-15℃)로 나타났다. 바닥매립 환기시스템의 시간당 난방 에너지소비량은 2,040Wh/cycle(0℃), 2,747Wh/cycle(-12℃), 3,292Wh/cycle(-15℃)로 나타났다. 총 에너지소비 증가량을 비교하게 되면 전열교환 환기시스템이 84.06%(0℃), 80.91%(-12℃), 78.18%(-15℃) 에너지 절약적인 것으로 나타났다 The purpose of this study is to present the quantitative performance of the heat recovery & floor embedded ventilation systems which is energy saving ventilation systems. To present the quantitative performance needs to analyze the real energy consumption of the heating & cooling equipment. So, when operating the ventilation system, the study measured boiler energy consumption in heating season with large difference temperature between indoor and outdoor. The energy consumption per hour of the heat recovery ventilation systems was to be 1,392Wh/cycle(at outdoor temp. is 0℃), 1,973Wh/cycle(at outdoor temp. is -12℃), 2,299Wh/cycle (at outdoor temp. is -15℃). And then, The one of the floor embedded ventilation system was to be 2,040Wh/cycle(at outdoor temp. is 0℃), 2,747Wh/cycle(at outdoor temp. is -12℃), 3,292Wh/cycle(at outdoor temp. is -15℃). As a result of comparing two ventilation systems, The heat recovery ventilation system could save 84.06%(at outdoor temp. is 0℃), 80.91%(at outdoor temp. is -12℃), 78,18%(at outdoor temp. is -15℃).

내부건식기법 호소 수질개선을 위한 신재생에너지 IoT 시스템 설계 및 구현

백정현,이홍로 한국정보과학회 2017 데이타베이스 연구 Vol.33 No.1

Recently, many people are interested in using renewable energy. Accordingly, the system for efficiently managing and servicing a new and renewable energy is required. In this paper, we propose a system that should minimize the power cost required to improve water quality by using the renewable energy. Our system stores the collected renewable energy data and weather forecast data in the cloud system, and predicts the energy and energy consumption through analysis. The stored energy data are used as the power pattern analysis data of the water circulation pump to improve water quality in the lake of the DIPSDRM(Dry Internal Project Site Digging Reclamation Method). The final analysis results provide the information on renewable energy amount and water pollution situation in cloud-based IoT system. The output of this study will serve as reduce the cost of efficiently improving water quality by building and using cloud-based renewable energy IoT systems. 최근 많은 사람들에게 신재생에너지의 활용에 대한 관심이 증가하고 있다. 이에 따라 신재생에너지를 효율적으로 관리하고, 서비스하는 시스템이 요구되고 있다. 본 논문에서는 신재생에너지를 활용하여 수질개선에 필요한 전력비용을 최소화 하는 시스템을 제안한다. 제안한 시스템은 수집된 신재생에너지 데이터와 기상청 일기예보 데이터를 클라우드 시스템에 저장하고, 분석을 통해 축전 및 소요 에너지를 예측한다. 저장된 에너지 데이터는 내부굴착매립간척 공법의 호소 내 수질 개선을 위한 물 순환 펌프의 전력 패턴분석 데이터로 사용된다. 최종 분석 결과를 클라우드 기반한 IoT시스템에서 신재생에너지 전력량 및 수질오염 상황 정보를 제공한다. 본 연구는 클라우드 기반 신재생에너지 IoT 시스템을 구축하여 활용함으로써 효율적으로 수질 개선에 필요한 소요 비용을 절감할 수 있음을 기대할 수 있다.

건물부문의 에너지 효율화를 위한 국가 건물에너지 통합관리 시스템의 활용방안 연구

유정현,김종엽,황하진,Yoo, Jung-Hyun,Kim, Jong-Yeob,Hwang, Ha-Jin 한국토지주택공사 토지주택연구원 2012 LHI journal of land, housing, and urban affairs Vol.3 No.3

정부는 2009년부터 녹색뉴딜사업의 일환으로 국토 에너지 수자원 건물 등의 각종 기본정보를 체계적으로 일원화시키고 통합 DB를 구축하는 녹색국가 정보인프라 사업을 추진 중에 있다. 이와 관련하여 건물부문의 에너지 절약과 온실가스 저감 대책 마련에 효율적으로 대응하기 위한 수단으로, 건물단위의 에너지 소비량 관리를 기본 골자로 하는 건물에너지 통합관리시스템 구축을 진행 중에 있다. 본 시스템의 활용성을 증대시키기 위해서는 기존의 에너지 정책 및 제도와의 관계를 명확히 하고 상호보완적인 요소를 도출하는 것이 요구되며 이는 통합관리시스템의 구축방향성과도 밀접한 관계를 가진다. 따라서 본 연구에서는 장기적 측면에서 국가 건물에너지 통합관리시스템의 효과적인 활용방안을 도모하기 위하여 현재 진행중인 관련 정책 ,제도 및 통계자료 등과의 연계성을 도출하고, 통합관리시스템의 구축방안 및 방향성을 도모하고자 한다. 구체적으로는 온실가스 관련 정책, 녹색 건축물 보급 확대 방안 및 통계자료 등의 사례를 분석하고 통합관리시스템을 통한 해당 정책 및 제도의 개선점을 개선, 보완할 수 있는 방안을 제시함으로서 통합관리시스템의 구축과 운영방안 수립의 당위성을 재고시키며 향후 녹색뉴딜 사업의 육성을 도모하고자 한다. Energy consumption of building is given a sizable portion in total national energy conservation. From this reason, the integrated management system of national building energy was proposed to manage energy usage and of which feasibility study was demonstrated in Seoul at 2010. Expansion of the application availability for the aforementioned system, energy policies etc. have focused on the building sectors and future uses and developments are investigated. Specially, energy consumption and building documentary DB are useful to validate energy usage for each building and define to remodelling effect before and after. Furthermore, in this study, a number of developments and applications of the system and future uses of energy usage data can be identified.

제로에너지건축물(ZEB/H) 설비시스템 기술로드맵 수립을 위한 선행연구 분석: 최근 10년 해외연구사례

장승민,장아민,도성록,조진균,김철 대한설비공학회 2023 설비공학 논문집 Vol.35 No.9

The concept and technology of zero energy building/house (ZEB/H) has been developed as an effective solution to reduce greenhouse gas (GHG) emissions and energy consumption in buildings. This paper analyzes ZEB/H research done for the past decade to provide insights and accelerate its implementation in the active system sector. It investigates key research areas in heating, ventilation, air conditioning and refrigeration (HVAC&R) systems, identifies enabling technologies and proposes a technical direction and roadmap for achieving ZEB/H. The study focuses on energy-efficient heating/cooling, ventilation, renewable energy, and design strategy of HVAC&R systems. The analysis also highlights the significance of domestic hot water (DHW) systems in ZEB/H implementation, covering topics such as DHW profiles, demand forecasting, control, and system design. It emphasizes that residential and nonresidential buildings require different research approaches, with nonresidential focusing on HVAC&R and residential emphasizing domestic hot water and ventilation. The future development of ZEB/H active systems should incorporate digital technology in HVAC&R, integrate renewable energy and optimal operation technology, establish regional heat networks and integrate building and active systems. 본 논문은 ZEB/H에 대한 최근 10년간 연구를 분석하여 기술적 통찰력을 제공하고, 설비 분야에서 ZEB/H 구현을 가속화하기 위한 목적으로 연구를 수행하였다. 이를 위해서 설비시스템의 주요 연구 분야를 조사하고, 요소 기술을 파악하여 ZEB/H 달성을 위한 기술 방향과 로드맵을 제시하는 것을 목표로 한다. 연구 내용은 다음과 같이 요약이 가능하다. ∙HVAC&R 시스템은 건물의 에너지 소비를 줄이고 에너지 효율성을 향상시키는 역할을 한다. HVAC&R 시스템의 냉난방, 환기, 신재생에너지 및 최적화 설계를 중심으로 대해 조사되었다. ∙DHW(급탕) 시스템은 ZEH 구현에 중요한 역할을 하며, 급탕 프로파일, 급탕량 예측 및 제어, 최적화 시스템 설계 등을 연구의 대상으로 상세 분석을 수행하였다. ∙분석 결과, 주거용 건물과 비주거용 건물은 HVAC&R 및 급탕 시스템에 대한 연구 접근 방식이 다르다. 비주거용 ZEB은 HVAC&R, 주거용 ZEH는 급탕 및 환기에 중점을 두고 연구가 진행되었다. ∙ZEB/H 설비시스템의 고도화를 위한 기술개발 방향은 HVAC&R에 디지털 기술 접목, 신재생에너지와 최적운전 기술 결합, 지역단위 열 네트워크 구축, 건축과 설비시스템 통합 등으로 확장할 수 있다. ZEB/H는 오랜 기간 준비해 온 중요한 국가 프로젝트이다. 기술적 균형 측면에서 이제는 설비시스템의 고도화를 통하여 건축시스템과 융합된 실현 가능한 ZEB/H를 구현하는 것이 현시점에서 최선의 대응일 것으로 판단된다. 본 논문의 내용이 향후 설비기술의 로드맵을 설정하는 기초자료로 활용 가능할 것으로 사료된다.

건물의 조명환경 성능개선을 위한 채광시스템 연구동향 분석 연구

정수연,이민구,이행우 사단법인 한국융합기술연구학회 2023 아시아태평양융합연구교류논문지 Vol.9 No.5

Energy consumption is increasing year after year, and the energy consumption in the building sector accounts for a significant part of the total consumption. The demand for technology development and research to solve increasing lighting energy consumption in buildings is growing, and daylighting systems are receiving much attention as a possible solution. However, there is still a lack of research on daylighting systems compared to building cooling energy. Therefore, this study aims to analyze the trend of daylighting system research related to improving the lighting environment and saving building energy and suggest future research directions for daylighting systems. Academic articles related to daylighting systems published in Korea after 2000 were analyzed, and the main findings are as follows. 1) The main content of most related papers was centered on combining various element technologies. These combinations focused on offering different functions from daylighting systems and integrating other fields, and most results showed improved daylighting performance compared to the single-structured daylighting systems. Also, recent research has begun to integrate IT, one of the core technologies of Industry 4.0, and this trend is expected to continue. 2) Most research on developing daylighting system technologies focused on daylighting control, which requires an optimal combination of operation and control, as mentioned above. 3) Most previous studies on daylighting systems validated the effectiveness of the proposed technologies but only focused on energy savings. These performance evaluations should have also considered the demand and satisfaction of occupants to verify the proper performance of daylighting systems. 4) Most previous works on developing daylighting system technologies did not consider or review economic feasibility (such as initial construction and maintenance costs), which is a major omission in demonstrating their effectiveness and a limitation of previous studies. 에너지 사용량은 매년 증가하고 있으며, 그중 건물에너지의 사용량은 전체 사용량에 대비해 높게 나타나고 있다. 건물 에너지중 조명에너지의 사용량의 증가 문제로 인한 기술개발 및 연구에 대한 수요가 높아지고 있으며, 이중 채광시스템은 조명에너지 사용량 증가에 대한 하나의 해결책으로 관심이 증가하고 있는 추세이다. 그러나 채광시스템 관련한 연구분야는 건물부분의 냉방에너지 관련 연구에 비해 상대적으로 부족한 실정이다. 이에 본 연구는 빛환경 개선 및 건물에너지 저감과 관련된 채광시스템 연구의 경향을 분석함으로써, 향후 채광시스템과 관련한 연구 방향에 대한 분석을 목표로 한다. 이에 본 연구는 2000년 이후 발간된 채광시스템 관련 국내논문의 경향을 분석하였으며, 이에 대한 결론은 다음과 같다. 1) 채광시스템의 기술개발에 대한 관련 논문의 주요한 내용은 요소기술간의 결합으로 보여지고 있다. 요소기술간의 결합은 채광시스템과는 다른 기능을 가지거나 타분야와의 결합으로 나타나고 있으며, 채광시스템의 단일구조에 의한 것보다 채광성능이 개선된다는 결과가 보여지고 있다. 또한 최근 연구는 4차혁명의 핵심기술인 IT기술과 결합된 연구로 이러한 경향은 지속될 것으로 보인다. 2) 채광시스템의 기술개발과 관련한 연구의 주요한 내용은 채광제어에 대한 수준으로, 앞서서 언급한 가동 및 제어 분야와 적절한 결합이 요구된다. 3) 채광장치의 선행연구는 기술개발에 대한 유효성 검증이 이루어지고 있으나, 에너지저감의 측면에 초점이 맞추어져 진행된 것으로 사료된다. 그러나 채광시스템에 대한 적절한 성능검증이 이루어지기 위해서는 에너지저감 및 재실자의 요구수준 및 만족도에 근거한 성능평가가 반영되도록 개선되야 할 것으로 판단된다. 4) 본 연구에서 수행된 채광시스템과 관련한 개발 연구 기술개발에 대한 초기 구축 비용 및 유지관리 관련 경제성을 검토하고 있지 않고 있으며, 이는 기술개발의 실효성 입증에 부적합하다. 이러한 부분은 선행연구들이 가지는 한계로 보인다.

에너지 절감을 포함한 에너지 관리 및 정보 연계 시스템에 관한 연구

임채영(Chae-Young Lim),여채은(Chae-Eun Yeo),조우진(Woojin Cho),구재희(Jae-Hoi Gu) 한국환경에너지공학회 2023 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2023 No.1

지난해 총 에너지 수요는 3 억 500 만 TOE( 석유환산톤)이고, 올해 국내 총 에너지 수요 3 억 900 만 TOE로 에너지 수요는 지속적으로 증가하고 있으며, 산업부문에서는 제조업의 에너지 소비가 약 90% 에 이른다. 이에, 공장에너지관리시스템 (FEMS, Factory Energy management System) 대한 관심은 높아지고 있다. FEMS는 생산시설에서 사용하는 에너지 성능의 최적화를 위한 관리시스템으로, 효율적인 에너지 사용을 위해 EOS(Energy Optimization System) 라는 최적의 방식으로 생산시설을 운영하고 관리하는 기술이 필요하다. 본 논문에서는 이와 같은 최적 운영을 위해 필요한 정보 연계 시스템에 대하여 고찰한다. 제안하고자 하는 시스템은 다양한 서비스 형태 중에 IaaS (Infrastructure as a Service ) 형태의 오픈소스 형태인 오픈스택 (OpenStack) 을 활용하여 소규모 공장에도 적용가능한 정보연계 시스템을 제시하였다. 제안된 에너지 관리 및 정보 연계 시스템과 연계된 데이터는 에너지 절감을 포함한 생산 공정의 에너지 소비를 모니터링하고, 분석하여 효율적인 운영 방식을 제공한다. 이러한 연구를 통해 FEMS 의 최적 운영을 위한 기술적인 기반을 마련하고자 한다.