에너지 효율 증대를 위한 에너지 사용량 예측과 에너지 수요이전 모델 연구

김재환,양세모,이강윤 한국인터넷정보학회 2023 인터넷정보학회논문지 Vol.24 No.2

Currently, a new energy system is emerging that implements consumption reduction by improving energy efficiency. Accordingly, as smart grids spread, the rate system by timing is expanding. The rate system by timing is a rate system that applies different rates by season/hour to pay according to usage. In this study, external factors such as temperature/day/time/season are considered and the time series prediction model, LSTM, is used to predict energy power usage data. Based on this energy usage prediction model, energy usage charges are reduced by analyzing usage patterns for each device and transferring power energy from the maximum load time to the light load time. In order to analyze the usage pattern for each device, a clustering technique is used to learn and classify the usage pattern of the device by time. In summary, this study predicts usage and usage fees based on the user's power data usage, analyzes usage patterns by device, and provides customized demand transfer services based on analysis, resulting in cost reduction for users. 현재, 에너지 효율 향상으로 소비감축을 시행하는 새로운 에너지 시스템이 대두되고 있다. 이에 스마트그리드가 확산되면서 계시별 요금제가 확대되고 있다. 계시별 요금제는 계절별 / 시간별로 요금을 다르게 적용해 사용량에 따라 요금을 내는 요금제이다. 본 연구에서는 에너지 전력 사용량 데이터를 예측하기 위해, 온도/요일/시간/계절 등 외부 요인을 고려하고 시계열 예측 모델인 LSTM을 활용한다. 이러한 에너지 사용량 예측 모델을 기반으로 기기별 사용패턴을 분석하여 전력 에너지를 최대부하시간대에서 경부하시간대로 수요이전 함으로써 에너지 사용요금을 절감한다. 기기별 사용패턴을 분석하기 위해서는 시간대별로 기기의 사용량 패턴을 학습 및 분류하는 clustering 기법을 사용한다. 정리하자면, 본 연구에서는 사용자의 전력 데이터 사용량을 기반으로 사용량과 사용 요금을 예측 및 기기별 사용패턴을 분석하고 분석 기반의 맞춤형 수요이전 서비스를 제공함으로써 사용자에게 요금 절감 효과를 가져다 준다.

공동주택 에너지 사용량 평가 개선을 위한 에너지 사용량 영향 요인 도출

음미령(Eum, Mi-Ryeong),홍원화(Hong, Won-Hwa),이지애(Lee, Ji-Ae) 대한건축학회 2018 大韓建築學會論文集 : 構造系 Vol.34 No.7

The energy consumption of apartment houses is affected by various factors. The criteria for assessing current energy usage are area, region and purpose. The purpose of this study is to obtain the reliability of the method of evaluating the existing energy consumption certificate and to derive usable evaluation factors according to the correlation of factors affecting energy consumption. The research process collects energy usage data for apartment houses in Daegu and calculates statistical results through correlation analysis and multiple regression analysis. As a result, it was found that the power energy is influenced by the yearly factor of physical characteristics, and the heat energy and total energy usage are influenced by the energy source which is energy characteristic factor.

서울시 공공건축물 에너지 성능개선 리모델링 의사결정을 위한 에너지 사용량 데이터 분석

조가영(Cho Ga Young),유지현(Yoo Jihyun) 한국태양에너지학회 2021 한국태양에너지학회 논문집 Vol.41 No.4

The Seoul Metropolitan Government announced a 2050 greenhouse gas reduction strategy through the Green New Deal promotion and proposed a plan to achieve carbon neutrality through the five major areas of green building, green mobility, green forest, green energy, and green cycles. Among them, it is of utmost importance to prepare for the transition of low-carbon zero-energy buildings in the building sector, which accounts for 67% of the total energy consumption and 68.2% of greenhouse gas emissions in Seoul. In particular, 71.4% of the 454,000 buildings in Seoul are aged, and measures to expand to the private sector are needed to overcome the economic crisis caused by COVID-19. Therefore, to prepare a decision-making plan to improve the energy performance of existing buildings, the operation status and energy usage survey were conducted on public buildings with a total floor area of 3,000 ㎡ or more. The uses of the buildings were classified as cultural, educational, medical, office, and training facilities. A regression analysis algorithm was used to analyze the energy usage patterns and conduct a relative evaluation. The study results are intended to be used as a decision-making method for the energy diagnosis and remodeling of existing buildings.

공동주택의 연간 급탕 에너지 사용량 분석 -서울지역 지역난방 공동주택을 대상으로-

김지현(Ji Hyeon Kim),김일권(Il Kwon Kim),이왕제(Wang Je Lee),신우철(U Cheul Shin) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7

2050년 탄소 중립 실현 및 에너지비용 저감을 위하여 국토교통부는 공동주택의 에너지 성능 기준을 지속적으로 강화해 왔으며, 2025년까지 30세대 이상 신축 공동주택의 에너지 성능을 제로에너지건축물 인증이 요구하는 에너지효율등급 1++이상, 에너지 자립율 20% 이상 수준으로 의무 적용하였다. 이런 정책 기조에 맞춰 공동주택의 부하를 줄이기 위해 “에너지절약설계기준”은 독일의 패시브하우스(Passivhaus) 기준과 비슷한 수준까지 강화되었으며, 에너지 자립율 향상을 위해 신재생에너지 설비 항목의 최소 요구 점수를 상향하였다. 그러나 에너지 사용량을 줄이고, 신재생에너지 설치용량을 증가시키기에 앞서, 공동주택에서 실제 사용하고 있는 난방, 냉방, 급탕, 조명, 환기의 에너지 사용량에 대한 기초연구자료가 부족한 실정이며, 이 중 단열기준 강화로 난방에너지 절감에 따라 상대적으로 에너지 사용량 비중이 증가하고 있는 급탕의 경우 설계기초자료 및 시뮬레이션 입력자료로 사용할 수 있는 월별 및 연간 에너지사용량 데이터가 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 제로에너지 공동주택 구현을 위한 정책의 기초 연구 자료로 제안하기 위해 “공동주택관리정보시스템”을 이용하여 1980년 이후 준공된 서울지역 지역난방 공동주택 560개 단지, 525,575세대의 월별 급탕 에너지사용금액을 조사하고, 지역난방공사의 계절별 급탕 요금 단가를 통해 월별, 연도별 단위면적당 평균 급탕 에너지 사용량을 분석하였다.

GRU 기반의 농장 내 전력량 관리 및 이상탐지 자동화 시스템 설계

김현서,이명훈 (사)한국스마트미디어학회 2024 스마트미디어저널 Vol.13 No.1

Power efficiency management in smart farms is important due to its link to climate change. As climate change negatively impacts agriculture, future agriculture is expected to utilize smart farms to minimize climate impacts, but smart farms' power consumption may exacerbate the climate crisis due to the current electricity production system. Therefore, it is essential to efficiently manage and optimize the power usage of smart farms. In this study, we propose a system that monitors the power usage of smart farm equipment in real time and predicts the power usage one hour later using GRU. CT sensors are installed to collect power usage data, which are analyzed to detect and prevent abnormal patterns, and combined with IoT technology to efficiently manage and monitor the overall power usage. This helps to optimize power usage, improve energy efficiency, and reduce carbon emissions. The system is expected to improve not only the energy management of smart farms, but also the overall efficiency of energy use. 스마트팜의 전력 효율 관리는 기후 변화와의 연계로 중요성을 가지고 있다. 기후 변화가 농업에 부정적인 영향을 미치는 가운데, 미래의 농업은 스마트팜을 활용하여 기후 영향을 최소화할 것으로 예상되고 있으나 스마트팜의 전력 소비는 현재의 전기 생산 체제로 인해 기후 위기를 악화시킬 우려가 있다. 이에 따라 스마트팜의 전력 사용을 효율적으로 관리하고 최적화하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 스마트팜 장비의 전력 사용량을 실시간으로 모니터링하고, GRU를 활용하여 1시간 뒤의 전력 사용량을 예측하는 시스템을 제안한다. CT 센서를 설치하여 전력량을 수집하고, 이를 분석하여 이상 패턴을 탐지하고 예방한다. 또한 IoT 기술과 결합하여 전체 전력 사용량을 효율적으로 관리하고 모니터링한다. 이를 통해 전력 사용을 최적화하고, 에너지 효율성을 향상시켜 탄소 배출을 줄일 수 있다. 이 시스템은 스마트팜의 에너지 관리뿐아니라 전반적인 에너지 사용 효율성을 향상시킬 것으로 기대된다.

주거용 건물의 에너지 사용량 및 원단위 특성 연구

최세영(Choi, Se-Yeong),최정민(Choi, Jeong-Min) 대한건축학회 2023 대한건축학회논문집 Vol.39 No.12

Approximately 30 years ago, the United Nations Framework Convention on Climate Change was created at the 1992 Rio Environmental Conference in Brazil to address climate issues due to global warming. Since then, the 27th Conference of the Parties (COP) took place, and Korea set greenhouse gas reduction targets for 2030 Nationally Determined Contributions (NDC) and carbon neutrality in 2050 for different sectors. In 2018, greenhouse gas emissions from the building sector reached 179.2 million tons, including 52.1 million tons of direct emissions and 127.1 million tons of indirect emissions, like electricity. This accounted for 24.7% of total domestic greenhouse gas emissions. To meet the goals, direct emissions should be reduced to 35 million tons by 2030, a 32.8% decrease, and to 6.2 million tons by 2050, an 88.1% reduction. Various energy-saving and emission-reduction systems have been developed in the building sector over time. Residential buildings contributed significantly to energy consumption, with 58.7% (20,110,000 toe) compared to non-residential buildings at 41.3% (14,139,000 toe) from 2018 to 2022, as reported by the Korea Real Estate Board. The plan for mandatory zero-energy buildings calls for public apartments to achieve this status by 2023 and private apartments with 30 or more households to be level 5 zero-energy buildings by 2024. The ultimate goal is to reach level 1 by ensuring all buildings achieve an energy self-sufficiency rate above 100% by 2050. To achieve greenhouse gas reduction targets for residential buildings, its essential to consider their current energy usage characteristics. However, research in this area is lacking. Therefore, this study examined the energy consumption and unit characteristics of residential buildings in Korea with the goal of providing fundamental data and strategies to achieve carbon neutrality by 2050.

대학건물의 온실가스·에너지 목표관리제 시행 전후 에너지 사용량 변화 및 재실자 만족도 조사 분석

안병욱(An, Byeong-Uk),이지애(Lee Ji-Ae),서윤규(Seo, Youn-Kyu),홍원화(Hong, Won-Hwa) 대한건축학회 2015 대한건축학회논문집 Vol.31 No.3

Recently the 21st century, the world has experienced serious problems such as rapid depletion of fossil energy, radical climate change. Accordingly, Kyoto Protocol, UNFCCC, such as the various environmental regulations has strengthened and the importance of this movement has surfaced for reduction of energy usage and greenhouse gas emissions. In 2008, This was presented low carbon green growth for the new national development paradigm in Korea, since 2010, the environmental regulation, such as the management of target for GHGs & Energy was carried out. In the building part of the management of target for GHGs & energy, the university holds a lot of energy usage and greenhouse gas emissions as compared to other building because of the population of interior and the many device. After implemented regulation, the various plans have become effective for greenhouse gas emission reduction by the university. This study shows the analysis for a comparison factor of energy usage and satisfaction of occupancy before and after of the management of target for GHGs & Energy. The result of analysis shows the energy usage pattern is decreased by effect of electricity usage as higher then before, and LNG usage as lower then before. Through this ripple effect, greenhouse gas emission and occupancy satisfaction are also decreased after the regulation implement.

대학건물의 사용행태 및 건축계획 관련 인자에 따른 에너지 소비패턴 분석

윤진하(Yoon, Jin-Ha),이병희(Lee, Byung-Hee),여명석(Yeo, Myung-Souk),김광우(Kim, Kwang-Woo) 대한건축학회 2017 대한건축학회 학술발표대회 논문집 Vol.37 No.1

This study aims to analyse the relationship between the energy consumption and energy factors for the energy retrofit of university buildings. The energy factors of buildings were divided into two groups, namely, usage behavior factors and architectural planning factors. Usage behavior factors include the usage ratio and occupancy rate, and architectural planning factors include the year of completion, orientation, building envelope system , and window type. The change point model was used to analyse the energy consumption of the building; one of the models to predict the energy consumption of the building was an energy inverse model based on the outdoor temperature. It was found that the usage ratio and occupancy rate are related to the cooling sensitivity and base energy consumption, respectively. The year of completion is related to the energy use intensity and the cooling sensitivity, the orientation is related to the intermediate season periods, and the building envelope system is related to the heating and cooling sensitivity and the, intermediate season periods.

ECO2 프로그램에서 건물 용도프로필이 에너지 성능 분석 결과에 미치는 영향

엄혜정,박소민,송두삼 대한설비공학회 2024 설비공학 논문집 Vol.36 No.7

본 연구에서는 국내 건물에너지 성능분석 프로그램인 ECO2에서 용도프로필이 부재한 건물에 대해 유사한 건물의 용도프로필을 적용하였을 경우의 에너지 성능 분석결과의 오차에 대해 검토하였다. 특히 최근 정부 주도의 그린리모델링 대상건물이 어린이집의 보육실 같은 경우, 용도프로필이 부재하여 기존 프로그램에서 초중고 교실 용도프로필을 적용하여 분석하고 있으나 본 연구에서 분석한 2개의 어린이집(A, B) 을 대상으로 분석한 결과 실제 에너지 소비량과의 오차는 각각 18%, 24%로 상당한 오차를 보였다. 본 연구에서는 경기도 소재 20개 어린이집에 대한 장기 실측을 통해 어린이집 보육실에 특화된 용도프로필을 작성하였다. 본 연구에서 작성된 용도프로필을 적용할 경우, 분석 대상 어린이집 A, B에 대해 실제 에너지 소비량과 예측치와의 오차는 각각 13%, 6%로 나타났다. 다른 조건은 동일한 상황에서 용도프로필만 변경하는 경우의 냉방, 난방, 급탕, 조명, 환기 에너지 소요량의 차이를 분석한 결과, 가장 많은 차이는 냉방과 난방에서 발생하였으며, 환기, 급탕, 조명도 30% 내외의 차이를 보였다. 기존 초중고 교실의 경우는 어린이집 보육실에 비해 재실시간이 다소 짧으며, 방학으로 인해 연간 운전 시간도 적기 때문에 이런 차이가 발생하는 것으로 판단된다. 추후 연구에서는 어린이집 보육실외에도 현재 국내 용도프로필에서는 제공되고 있지는 않는 건물에 대한 용도프로필을 작성할 계획이다. This study examined the errors in energy performance analysis results when using a similar building's usage profile for buildings without usage profiles in the domestic building energy analysis program, ECO2. Specifically, the analysis applies the existing ECO2 profiles for elementary school classrooms when targeting facilities like daycare center classrooms, where usage profiles are missing due to recent government-led green remodeling. However, in this study, the analysis of two daycare centers (A, B) revealed significant errors of 18% and 24% respectively when compared to actual energy consumption. To address this issue, specialized usage profiles for daycare center classrooms were developed based on long-term measurements from 20 daycare centers in Gyeonggi Province. When these newly developed profiles were applied, the errors between actual energy consumption and predictions for daycare centers A and B were reduced to 13% and 6% respectively.

경상남도 건물 에너지 사용량 및 온실가스 배출량 특성 연구

최정민 대한건축학회지회연합회 2018 대한건축학회연합논문집 Vol.20 No.3

우리나라 건물부문의 온실가스 배출량은 국가 배출량의 약 25.2 %로 산업부문(50.1 %) 다음의 높은 수준을 보이고 있으며, OECD 평균값인 31.0 %에 근접한 값을 보이고 있다. 선진국일수록 산업부문 온실가스 배출 비중이 낮아지는 반면, 건물부문의 온실가스 배출 비중이 상대적으로 증가하는 추세를 고려해 볼 때, 그 비중은 향후 40 %까지 증가할 것으로 예상된다. 이에 우리나라에서도 ‘녹색건축 기본법’을 제정한 이후, 각 지역별 에너지 및 온실가스 배출량에 대한 목표를 설정하여 사용량 및 배출량 저감에 노력을 기울이고 있다. 경남의 경우 온실가스 배출량은 전국 대비 주거 5.41 %, 비주거 5.79 % 수준을 보이고 있으며, 2020년과 2030년 국가온실가스 감축 기본 로드맵에서 Table 1과 같은 배출 허용량을 준수할 수 있도록 관련 제도 및 이행 방안을 강구해야 할 것이다. 본 연구에서는 경상남도의 건물 에너지 사용량의 현황 및 온실가스 배출량 특성을 고찰하여 경상남도에 할당된 온실가스 감축 목표 달성을 위한 관련 기초 자료 제시를 목적으로 연구를 진행하였다. In Korea, greenhouse gas emissions account for about 25.2 % of the national emissions and the proportion of greenhouse gas emissions in the domestic building sector is close to the OECD average of 31.0 %. In industrialized countries, the share of greenhouse gas emissions in the building sector is expected to increase to 40 % in the future. In Korea, since the enactment of the Basic Law on Green Building, there have been lots of efforts to reduce the amount of usage and emissions by setting targets for energy and greenhouse gas emissions by each region. In Gyeongnam, greenhouse gas emissions are 5.4 % for residential buildings and 5.7 % for non-residential buildings compared to the whole nation. The purpose of this study is to present basic data and characteristics on the energy usage and GHG emissions of Gyeongsangnam-do in order to achieve GHG reduction in Gyeongsangnam-do.