공간정보를 중심으로 재구성한 BIM 기반 형상정보의 자동추출 및 데이터베이스 구축 모듈 개발

최준우,김신,송영학,박경순 대한건축학회지회연합회 2018 대한건축학회연합논문집 Vol.20 No.6

In this paper, in order to maximize the input process efficiency of the building energy simulation field, the authors developed the automatic extraction module of spatial information based BIM geometry information. Existing research or software extracts geometry information based on object information, but it can not be used in the field of energy simulation because it is inconsistent with the geometry information of the object constituting the thermal zone of the actual building model. Especially, IFC-based geometry information extraction module is needed to link with other architectural fields from the viewpoint of reuse of building information. The study method is as follows. (1) Grasp the category and attribute information to be extracted for energy simulation and Analyze the IFC structure based on spatial information (2) Design the algorithm for extracting and reprocessing information for energy simulation from IFC file (use programming language Phython) (3) Develop the module that generates a geometry information database based on spatial information using reprocessed information (4) Verify the accuracy of the development module. In this paper, the reprocessed information can be directly used for energy simulation and it can be widely used regardless of the kind of energy simulation software because it is provided in database format. Therefore, it is expected that the energy simulation process efficiency in actual practice can be maximized. 본 논문에서는 건축 에너지 분야에서 시뮬레이션의 형상과정 입력 프로세스 효율성을 극대화시키기 위해 건물 에너지 시뮬레이션을 위한 공간정보 중심 BIM 물리형상정보 자동추출 모듈 개발하였다. 기존의 연구나 소프트웨어들은 객체정보를 중심으로 형상정보를 추출하나, 이는 실제 건축모델의 열적 존을 구성하는 객체의 형상정보와 불일치 현상이 발생하기 때문에 에너지 시뮬레이션 분야에서는 사용할 수 없다. 특히, 건축정보의 재사용이라는 관점에서 타 건축분야와의 연계가 가능한 IFC 기반의 형상정보 추출 모듈이 필요하다. 연구방법은 다음과 같은 순서를 따른다. (1) 에너지 시뮬레이션을 위해 추출해야하는 형상정보의 항목 및 속성정보들을 파악하고 공간정보를 중심으로 IFC 구조 분석, (2) 에너지시뮬레이션을 위해 필요한 정보를 IFC 파일에서 추출 및 재가공하는 알고리즘 설계(프로그래밍 언어인 Python을 이용), (3) 재가공 된 정보를 이용하여 공간정보 중심의 물리형상정보 데이터베이스를 생성하여 제공하는 모듈 개발, (4) 개발 모듈의 수행 알고리즘에 대한 정확도 검증 수행. 본 논문에서 재가공된 정보는 에너지시뮬레이션에 직접 사용이 가능하며, 데이터베이스 형식으로 제공되기 때문에 에너지 시뮬레이션의 종류에 관계없이 폭 넓게 사용할 수 있다. 이를 통해 실제 실무에서의 에너지 시뮬레이션 프로세스 효율을 극대화할 수 있을 것으로 판단된다.

온배수 활용 온실의 에너지이용 효율화를 위한 냉·난방부하 산정 및 내부 공기유동 분석

이승노 ( Seungno Lee ),여욱현 ( Ukhyeon Yeo ),이인복 ( Inbok Lee ) 한국농공학회 2016 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2016 No.-

온실은 고품질의 작물을 집약적으로 생산할 수 있다는 장점이 있으나 적정생육온도 유지를 위한 냉난방비용이 많이 든다. 가온온실의 난방비는 작물에 따라 평균적으로 농가 총 운영비 중 41%를 차지하며 대부분 유류를 통해 에너지를 수급하고 있다. 이로 인해 국내 시설재배농가의 경영안정성을 국제유가변동에 민감하게 반응한다. 이에 지열, 바이오매스, 온배수 등과 같은 신재생에너지를 농업시설에 활용하고자하는 시도가 국가적으로 행해지고 있다. 새로운 에너지원을 활용하기에 앞서 에너지비용 및 에너지 이용 효율성 분석의 선행은 필수적이라고 볼 수 있다. 이에 본 연구에서는 건물 에너지 시뮬레이션을 이용하여 냉난방 설비에 따른 에너지비용 분석 및 전산유체역학 시뮬레이션을 통한 온실 내 작물군에서의 생육환경을 정량적으로 평가하고자 하였다. 우선 대상온실의 냉난방부하를 산정하기 위해 보령화력발전소 내부에 위치한 8연동 플라스틱 온실을 대상으로 에너지교환 모델을 설계하였으며 현장실험을 통하여 모델을 검증하였다. 온실 내 재배 작물인 애플망고를 모델에 반영하기 위해 증산량 및 기공저항을 측정하였으며 작물 에너지교환 모델은 증산량을 통해 검증을 수행하였다. 검증된 모델과 2006 ∼ 2015년의 기상데이터를 이용하여 기간별 냉난방부하를 통한 에너지비용 분석, 최대 냉난방부하 산정을 통한 냉난방설비의 적정 설계용량을 제시하였다. 또한 작물 특성, 온실 형상 및 구조적 특징 등의 현장 실측치를 이용하여 온실 내 공기유동 분석을 위한 전산유체역학 시뮬레이션 모델을 설계하였다. 전산유체역학 시뮬레이션 모델의 검증은 하절기 주간에 환기창을 모두 닫아 열을 모은 후 환기를 시작하는 시점부터의 온도변화와 내부 공기유속을 비교하여 수행하였다. 온실의 에너지교환 모델의 검증은 총 5일 간의 현장 실측치와 모델의 연산결과와 비교하여 비교하였으며 내부 기온 비교 (결정계수: 0.83, 일치도: 0.94) 및 작물 증산량 비교 (결정계수: 0.96, 일치도: 0.99) 결과 냉난방부하를 산정하기 적합한 모델로 판단하였다. 이를 통해 산정한 에너지원별 에너지비용 비교 분석 결과 등유보일러 사용 대비 온배수-히트펌프 사용 시 에너지비용 절감율은 평균 68.21%로 산정되었다. 또한 최대 냉방부하 및 난방부하는 각각 512,707, 469.872 kJ·hr^-1로 현재 설치된 히트펌프의 냉난방용량인 467,381, 397,267 kJ·hr^-1보다 다소 높게 산정되었다. 이를 통해 추가적인 냉난방부하 절감 방안을 모색할 필요가 있다고 판단하였다. 전산유체역학 시뮬레이션 모델의 검증은 총 3번의 실험 측정치를 이용하여 모델의 연산결과와 비교하였으며 내부 공기유속의 정량적 비교 (결정계수: 0.95, 0.92, 0.96) 및 온실 내부 지점별 기온의 정성적 비교를 통해 모델의 적합성을 확인하였다. 검증된 모델을 이용하여 내부 냉난방 공조시설에 따른 작물 생육환경 조성의 효율성을 적절하게 분석할 수 있을 것으로 판단되며 본 연구에서는 하절기 자연환기 시 풍향, 풍속, 환기조건에 따른 환기율을 분석하였다.

GATE 시뮬레이션을 사용한 알루미늄 부가필터 두께에 따른 Digital Radiography의 영상 화질 비교 평가

오민주 ( Minju Oh ),홍주완 ( Joo-wan Hong ),이영진 ( Youngjin Lee ) 한국방사선학회 2019 한국방사선학회 논문지 Vol.13 No.1

X-선 영상에서 필터를 통한 여과의 역할은 영상 형성에 유용한 광자를 이용해 환자의 피폭량을 낮춤과 동시에 영상의 대조도를 높이는 것이다. 영상을 형성하는 데 있어서 저에너지 X-선은 환자 조직의 최초 몇 cm 부위에서 흡수되고 고에너지 부분만을 통과하여 형성되므로, 방사선 여과는 여과물질을 삽입하여 저에너지 X-선을 여과물질로 하여금 흡수시켜 환자의 피폭량을 낮추고 영상의 질을 높인다. 본 연구의 목적은 시뮬레이션을 통해 이상적인 환경에서 부가 필터가 방사선 영상 촬영 시 영상의 화질에 미치는 영향을 확인하고, 실제 방사선 영상을 촬영할 경우와 비교하는 것이다. 이를 위해 시뮬레이션 프로그램인 Geant4 Application for Tomographic Emission (GATE)를 이용해 Polymethylmethacrylate (PMMA) Phantom의 실제 크기, 모양과 재질을 모사하고 부가 필터의 사용유무 및 필터의 두께에 따른 촬영 조건을 설정하여 시뮬레이션 결과 영상을 얻어냈다. 또한, Digital Radiography (DR)장비로 실제 PMMA Phantom을 필터가 없는 경우와 필터가 있을 때 그 두께를 변화시키며 촬영했다. 시뮬레이션의 결과 영상과 실제 실험을 통해 얻은 영상을 각각 Image J 프로그램을 이용해 Contrast-to-noise ratio (CNR) 평가를 실행한 뒤, 시뮬레이션 결과 영상과 최종적으로 도출된 두 영상의 변화 추이를 비교 측정했다. 실험 결과 DR장비와 시뮬레이션 영상 모두 CNR이 감소하는 추세를 보였으며, 이는 결국 영상에서의 대조도 감소로 인해 나타난 결과였다. 이론적으로 관전압 (kVp)이 증가하면 대조도가 감소하고, 이를 통해보았을 때 필터는 저에너지부의 X-선을 흡수하면서 전체적인 선량을 감소시키지만, X-선의 평균에너지를 증가시키는 역할을 한다는 것을 알아볼 수 있었다. In X-ray image, the role of filtration through the filter is to reduce the exposure of the patient by using photon which is useful in formation of the image, and at the same time, enhance the contrast of the image. During interaction between photon and object, low energy X-rays are absorbed from the site of a few cm of the first patient's tissue, and high energy X-rays are the one which form the image. Therefore, the radiation filter absorbs low energy X-ray in order to lower the exposure of the patient and improve the quality of the image. The purpose of this study is to compare the effect on the image quality by differences of added filter through simulation image and actual radiation image. For that purpose, we used Geant4 Application for Tomographic Emission (GATE) as a tool for Monte Carlo simulation. We set actual size, shape and material of Polymethylmethacrylate (PMMA) Phantom on GATE and differentiated the parameter of added filter. Also, we took image of PMMA phantom with same parameter of added filter by digital radiography (DR). Than we performed contrast-to-noise ratio (CNR) evaluation on both simulation image and actual DR image by Image J. Finally, we observed the effect on image quality due to different thickness of added filter, and compared two images’ CNR evaluation’s transitions of change. The result of this experiment showed decreasing in the progress of CNR on both DR and simulation image. It is ultimately caused by decreasing in contrast on image. In theory, contrast decrease with kVp increased. Given that condition, this study found out that filter makes not only decreasing total dose by absorbing low energy of X-ray, but also increasing average energy of X-ray.

축산분뇨를 이용한 열병합발전 시스템의 동적설계 기법 제시

박세준 ( Sejun Park ),이인복 ( In-bok Lee ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

기존의 주된 에너지 자원인 화석 연료의 한정된 양이 점점 고갈되고 있으며 온실가스로 인한 환경문제가 수면위로 부각 되면서 대체에너지 개발의 중요성이 높아지고 있다. 이에 따라 화석 연료의 대체에너지가 개발되고 있으며, 에너지 소비의 많은 부분을 차지하고 있는 난방 및 운송 분야에서 다양하게 적용되고 있다. 특히 다양한 대체 에너지원 중 열병합발전 시스템의 경우, 기존 발전시스템과 비교하여 전력생산 뿐만 아니라 생산 과정 중 버려지는 폐열 에너지를 이용 가능한 열에너지로 회수하기 때문에 최대 두 배 가량의 높은 에너지 생산 효율을 나타낸다. 또한 단위 생산에너지 당 온실가스 배출량이 적기 때문에 친환경적 대체 에너지로 평가받고 있으며 최근 열병합발전 시스템에 대한 관심이 높아지고 있는 추세이다. 한편 축산업 분야의 경우 사육 가축의 수가 증가함에 따라 축산분뇨 발생량 또한 증가하는 추세이며 우리나라의 경우 2012년부터 축산분뇨의 해양투기가 금지되어 이의 처리 비용 및 환경오염이 증가되고 있다. 따라서 최근 축산업 분야에서도 폐자원인 축산분뇨를 연료화 하여 열병합발전시스템에 이용, 전력생산과 난방에너지를 생산하는 시도들을 통하여 에너지 수급 및 축산분뇨 처리에 대한 노력들이 이루어지고 있다. 그러나 기존의 축산분뇨를 연료로 하는 열병합발전시스템의 설계 기법의 경우, 시스템을 구성하는 많은 시설들의 설계가 독립적으로 이루어지기 때문에, 시설들 간의 유기적 관계를 반영하지 못하며, 기상데이터와 같은 실시간으로 변하는 자료들을 반영하지 못한다는 단점을 나타낸다. 이러한 이유로 현재까지 열병합발전시스템의 설계 단계에서의 설계 에너지 생산량과 실제 시스템 운영시의 에너지 생산량의 큰 차이가 발생하는 등 한계점이 존재하며 널리 보급되지 못하고 있다. 따라서 이를 보완할 수 있는 열병합발전 시스템의 설계 기법에 대한 개발이 필히 수반되어야 한다. 따라서 본 연구는 열병합발전 시스템의 과도 혹은 과소 설계를 방지하기 위한 대안으로 Building Energy Simulation (BES) 기법을 통해 열병합발전 시스템의 에너지 분석을 수행하여 전기 에너지 및 난방 에너지 생산량을 예측하였다. BES 기법은 기상자료를 비롯한 입력 자료들을 실시간 형태로 이용하며 시스템을 구성하는 각 시설의 입력 값과 출력 값을 실시간으로 교환하는 동적 해석을 수행하기 때문에 실제에 가까운 시스템 설계가 가능한 기법이다. 본 연구에서의 열병합발전 시스템은 각각 발전, 폐열 회수, 폐열 이용 시스템으로 나누어 설계되었으며, 특히 회수된 폐열 이용의 경우 혐기 소화조의 최적 온도유지에 우선적으로 이용되고, 남은 열량은 대상 농가의 기숙사 난방에 이용되었다. 시스템 설계에 필요한 물성치 및 초기 입력조건은 실제 시스템을 가동하고 있는 농가에서의 실측값을 반영하였다. 또한 시뮬레이션 모델의 정확도 향상을 위하여 BES를 이용한 연구들에서 널리 이용되고 있는 모듈 단위의 검증을 수행하였으며 본 시뮬레이션 모델에서 열병합발전 시스템 중 축열조 내부 온도에 대하여 시뮬레이션 결과 값과 실측값을 비교·검증하였다. 본 연구에서 수행한 BES 시뮬레이션을 이용한 열병합발전 시스템 설계 기법은 시스템의 적정 설치 용량을 결정하는데 기여할 수 있을 것으로 판단되며, 열병합발전 시스템의 시공을 위한 기초설계자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

디지털 트윈 기반 에너지 시뮬레이션 시스템 구현방안

최정,왕지환,김승권,이상훈,현창택 사단법인 스마트도시건축학회 2021 사단법인 스마트도시건축학회 논문집 Vol.2 No.1

도시 인구 증가와 산업 기술의 발달에 따라 에너지 소비량이 증가하여, 에너지 관리에 대한 정부와 국민의 관심이 증가 되고 있다. 이에 따라, 본 연구에서는 디지털 트윈 기반으로 에너지 시뮬레이션 시스템을 구축하는 방안을 제안하였다. 디지털 트윈을 활용하면 실시간 스케줄 조정을 통한 에너지 시뮬레이션이 가능하며, 시뮬레이션 결과를 디지털 트윈으로 시각화 할 수 있기 때문에 사용자가 보다 효율적으로 에너지 관리를 할 수 있다. 또한, 본 연구에서 제안한 에너지 시뮬레이션 데이터 입력방법과 디지털 트윈을 활용한 에너지 시뮬레이션 시스템 구현 방안을 통해 도시차원에서의 에너지 통합관리를 실현하는데 도움이 될 것으로 기대된다.

탄소저감을 위한 3D BIM 기반 건물 에너지 효율화 방안

이동환,권기정,신주호,박승희,Lee, Dong Hwan,Kwon, Kee Jung,Shin, Ju Ho,Park, Seunghee 대한토목학회 2013 대한토목학회논문집 Vol.33 No.3

본 논문에서는 건물 내 HVAC시스템의 소비에너지 효율화를 목표로 한다. 이를 위해 건물 에너지 시뮬레이션과 유전알고리즘을 이용하여 HVAC시스템 내 급기 온도에 대한 제어 스케줄을 도출하였다. 연구 대상 건물은 90년대에 지어져 BIM이 구축되어 있지 않아 대성건물의 BIM을 구축하였고, 그 정보를 에너지 시뮬레이션 프로그램에 입력하여, 대상건물에 대한 에너지 시뮬레이션 모델을 구축하였다. 또한 실측한 소비에너지양 정보와 비교하여 대상건물 에너지 시뮬레이션을 실제 에너지 소비량 유사하게 보정하였다. 수정된 건물 에너지 시뮬레이션 모델과 유전자 알고리즘을 이용하여 에너지 효율화 급기 온도 스케줄이 작성되었다. 대상 건물에 적용되었을 때 에너지 절감 효과는 3%로 나타났다. 아직 이 분야는 설비의 제어 기법에 관한 연구가 미진하고, 주로 관리자의 경험을 통해 관리되는 측면이 있어, 에너지 시뮬레이션 프로그램에 의한 기법 개발 및 그에 대한 효과의 검증을 토대로 에너지 절감 기법에 대한 연구 및 개발이 필요하다. 본 연구는 HVAC system 제어 기법에 시발점이 될 것이다. This study deals with the BIM (Building Information Modeling)-based energy performance analysis implemented in EnergyPlus. The BIM model constructed at Revit is updated at Design Builder, adding HVAC models and converted compatibly with the EnergyPlus. We can obtain the input values about HVAC system and building environment such as HVAC system efficient, the number of air changes and energy consumption of equipment on applying GAs (Genetic algorithms). After modification about HVAC system, Optimization about HVAC system energy consumption can be analyzed. In order to maximize the building energy performance, a genetic algorithm (GA)-based optimization technique is applied to the modified HVAC models. Throughout the proposed building energy simulation, finally, the best optimized HVAC control schedule for the target building can be obtained in the form of "supply air temperature schedule". Throughout the supply air temperature schedule is applied to energy performance simulation, we obtained energy saving effect result on simulation.

석유고갈 시대의 에너지위기와 위기관리: 모의실험 분석

허태회,정영근 국가안보전략연구원 2009 국가안보와 전략 Vol.9 No.1

Last year, due to high oil prices, oil shock effects spread to the overall economy of Korea, and our government provides“ Ultra-high oil price policy response”as measures. This paper from the sense of this problem to raise the awareness and a more positive response to the energy crisis would like to urge the energy crisis and the expected damage and the possibility through a simulation analysis. If oil prices reach $200 and exceed $300, and long-term problems with energy transport by the step-by-step scenario analysis of the response system, the political, economic, and social impact could be very serious. In particular, such as last summer due to high oil prices, the energy production in the international conflict, and sea transport such as containment, Korea could develop into a state of emergency. In case of the energy crisis, the government prepares in advance the prevention and crisis management. However, the current oil crisis management system is separated by several department of government. Even though, 20~30 years later, the long-term measures are important, prepared for coming soon to the energy crisis, an emergency situation, a short-term and effective energy crisis measures" are urgently needed. Related to energy security, the fuel-saving skills training model and high-efficiency energy structure of the military system will be called when needed. 지난해 고유가로 인한 유가충격이 한국경제 전반에 파급효과를 미치면서 우리 정부도“초고유가 대응책”을 마련하는 등 나름대로 대책마련에 부심 하였으나 이러한 정부의 대책에도 불구하고 우리가 처한 심각한 해외 에너 지의존 상황이나 에너지환경의 변화, 미흡한 대체에너지 개발상황에 비추어 볼 때 아직도 우리 국민의 에너지절약 의식이나 정부의 에너지안보대책은 미흡한 것이 사실이다. 본 논문은 이런 문제의식에서 출발하여 차제에 국민 들에게 에너지위기상황에 대한 경각심을 고취시키고 정부의 보다 적극적인 에너지위기 대응책 마련을 촉구하고자 에너지 위기의 가능성과 그 예상피 해 및 파장을 가상 모의실험을 통해 분석해보았다. 즉 국제유가가 200불에 도달할 경우, 300불을 넘어설 경우, 그리고 에너지 수송로에 문제가 생겨 장기적으로 원유수급차질이 생길 경우의 단계별 가상 시나리오를 통해 분 석한 결과 현재 우리나라의 에너지위기 대응 시스템 하에 에너지 위기상황 이 발생하였을 경우, 우리 사회 전반에 걸쳐 매우 심각한 충격이 올 수 있 는 것으로 나타났다. 특히 지난여름과 같이 고유가로 인한 유가충격도 문제 지만 석유에너지 대부분을 특정지역에만 의존하고 있는 우리의 에너지 수 급구조상 에너지 생산지역에서의 국제분쟁, 또는 해상운송로 봉쇄와 같은 비상상황이 발생할 경우 국가 비상사태로까지 발전될 수도 있다. 국가 핵심 기반 분야에 대한“에너지위기”의 충격은 심각하여 환율 및 수입물가 급등, 주식 폭락 등으로 사실상 금융부문 전반에 걸쳐 비상사태가 발생할 수 있 으며 항공운수업의 원유수급차질과 수익성악화로 관련 산업인 관광, 호텔, 여행 사업의 연쇄 도산을 초래할 수 있다. 또한 갑작스러운 유가 상승으로 인해 물류파동 및 화물연대 파업과 정전사태로 인한 폭동이 발생하여 사회 전역에 치안불안이 확산될 수도 있다. 이와 같은 에너지 위기가 발생할 경 우에 대비하여 우리 정부도 나름대로 위기관리 차원에서 사전 예방 및 대 비정책을 마련해 놓고 있다. 그러나 현재의 원유수급 관련 위기관리 체계는 부처 고유 기능에 근거한 분산적 위기관리 체계로서 원유수급 문제를 에너 지 안보차원에서 총괄 기획·조정하는 기능이 미흡하며 미래 에너지안보 강 화를 위한 전략적 마인드도 부족하다. 따라서 20~30년 후를 내다보는 장기적인 대책마련도 중요하겠지만 당 장 조만간 닥칠 수 있는“에너지위기 비상상황”에 대비하여 민관군이 함께 전략적으로 준비하는“단기적이고 효과적인 에너지위기대책”을 시급히 마련 할 필요가 있다. 에너지 안보와 관련 정부는 에너지 안보강화를 위한 인프 라의 구축과 전략 마련에 주도적인 역할을 하는 한편, 민간기업차원에서는 에너지위기발생 시에도 충격을 견뎌낼 수 있는 에너지 저소비형 산업으로 체질을 개선해 나가고 군 또한“유류절약형 훈련모델 개발 및 에너지수송 안보능력의 제고 등”을 통해 에너지 고효율 구조로 혁신해 나가는 등 민관 군이 함께 공동협력하고 대응하는“선진 에너지안보 시스템의 구축과 운용” 이 필요한 시점이라 하겠다.

노원에코센터(제로에너지건물) 연간 에너지모니터링 결과 분석 연구

임인혁(Lim, In-Hyok),이응신(Lee, Eung-Shin),이명주(Lee, Myoung-Ju) 대한건축학회 2014 대한건축학회논문집 Vol.30 No.10

Among world’s effort to take action to the effect of climate change, a district in Korea with a progressive mind took its first step in realizing a net-zero energy ecological center. The concept of net-zero energy building design can only be stated as a fact if the simulated energy demand and the actual monitored usage can be reflected upon its variances. Hence, in this research, the quantitative data sets of simulated and monitored usages were analyzed by comparison and to determine its specific occurrence of variances. From the simulation report, energy demand and the consumption were compared and analyzed based on the data collected from March 2012 to February 2013, through the monitoring system in the subject building. The comparison between the demand and consumption was made in following categories: heating and cooling energy consumption and the energy production from geo-thermal heat pump, lighting energy demand and electricity consumption for lighting, and hot water demand and the energy gained by solar heating. The original programming had changed during actual residence and increased the energy demand, which became the source of error between the simulated data and the monitored consumption. Since this research is based on monitoring of the project building per annum, there could be error occurring form the profile change, weather patterns, or the energy usage patterns by the occupants. Therefore, the further research must be followed with the accumulated data in long-run.

석유고갈시대의 에너지위기와 안보: 가상 시나리오 분석

허태회,윤영미 한국동북아학회 2009 한국동북아논총 Vol.14 No.2

Last year, due to high oil prices, oil shock effects spread to the overall economy of Korea, and our government provides "Ultra-high oil price policy response" as measures. This paper from the sense of this problem to raise the awareness and a more positive response to the energy crisis is aimed to explore into the expected damage of the energy crisis on the national security through a simulation analysis. If oil prices reach $ 200 and exceed $ 300, and long-term problems with energy transport by the step-by-step scenario analysis of the response system, the political, economic, and social impact could be very serious. In particular, such as last summer due to high oil prices, the energy production in the international conflict, and sea transport such as containment, Korea could develop into a state of national emergency. In case of the energy crisis, the government takes various steps in order to prevent it from escalating into the national emergency in terms of a crisis management. However, the current oil crisis management system is separated by several department of government and tends to be ill-functioned. Even though, 20-30 years later, the long-term measures are important, prepared for coming soon to the energy crisis, an emergency situation, a short-term and effective energy crisis measures" are urgently needed. Related to energy security, an advanced energy crisis management system including the fuel-saving skills training model and high-efficiency energy structure of the military system should be developed in a hurry. 최근 신고유가로 인해 우리 경제가 심각한 후유증을 겪었지만 이러한 에너지위기상황은 세계 에너지수요 급증 및 불확실한 석유시장 상황, 급변하는 에너지 여건 및 국제에너지 환경, 자원민족주의 심화 등과 같은 구조적 요인들과 맞물려 있어 단 기간에 쉽게 개선될 여지가 없다. 특히 심각한 해외 에너지의존 상황과 미흡한 대체에너지 개발 상황에 비추어 볼 때 언제든지 닥칠 수 있는 “에너지 위기 상황”에 대비하여 정부차원에서 중장기 에너지안보 대책을 마련하고 에너지 위기관리체계를 정비하는 것은 우리 국가의 안보와 생존이 걸린 매우 중요한 사안이라고 하겠다. 따라서 현재 에너지 안보환경 및 여건의 변화에 부합하는 우리나라의 에너지 정책이나 에너지위기 대응 시스템 하에 위와 같은 에너지 위기상황이 발생하였을 경우, 군 전력 및 안보에 어떤 문제가 발생할 것인지에 대해 가상실험분석을 통해 구체적으로 살펴보는 것도 매우 의미 있는 일이라고 하겠다. 이런 맥락에서 본 논문은 가상시나리오의 분석을 토대로 에너지 위기상황이 안보분야에 미치는 단계별 예상 피해와 파장, 문제점 및 향후 대책방안을 분석하였다. 본 연구의 결과 정부차원의 대책으로 각 기관별, 세대별 에너지 소비절약분에 대한 보상제의 검토, 전력․가스공급망의 정비 및 확충사업 추진, 하절기 서머타임제도 도입 (연간 2조 8천억원의 생산유발 및 원유절감 효과 기대됨), 에너지 고효율제품 인센티브제 도입, 원유수급 위기에 대한 국제정보 입수․전파 및 조기 탐지 등을 제안하면서 특히 군 차원의 대책으로는 에너지 고효율 구조로 군 구조 혁신, 유류 절약형 부대 운영 및 훈련모델 개발, 해군력 증강과 같은 에너지수송 안보능력의 강화, 독자적인 자체 대체에너지원 개발 및 활용, 정찰, 감시, 경계 등에 첨단 IT기술 활용한 대체방안 등등을 제안한다. 지금까지 다행이도 고유가 및 원유 수급관련 위기에 대해서 현재의 위기대응체계로 잘 대응하고 극복했지만 향후 자원민족주의 심화 및 강대국들의 에너지 확보경쟁과 같은 험난한 여건과 우리가 처한 심각한 해외 에너지의존 상황을 고려한다면 고유가 및 원유 수급관련 위기발생에 대비하여 국가에너지기본계획과 같은 중장기 대책과 함께 단기적이며 실질적인 에너지위기 사전대비책도 마련할 필요가 있다. 우리도 이제 에너지문제를 단순하게 “낙관적-시장중심적인 태도”로 접근할 것이 아니라 본격적으로 “위기관리 및 안보차원”에서 접근하여 민관군이 함께 공동협력하고 대응하는 종합적, 총괄․조정 시스템으로서의 “선진 에너지안보체계의 구축과 운용” 을 고려해야 할 것이다.

ICT 기반 동적 에너지 교환 시스템 설계를 위한 온실 내 작물을 고려한 BES 모델 설계 및 검증

여욱현 ( Uk-hyeon Yeo ),이인복 ( In-bok Lee ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.1

온실 및 건물이 독립적으로 운영될 경우, 최대 에너지 부하 (열/전기)를 감당하기 위한 에너지 공급시스템이 개별적으로 설치되어야 한다. 이 경우에는 온실과 건물에서 폐에너지 (잉여에너지)가 발생하게 되며, 에너지 효율적이지 못하다. 그러나 온실과 건물을 통합한 건물 통합 옥상온실의 경우, 건물에서 손실되는 잉여에너지를 작물 재배에 이용함으로써 에너지 효율을 극대화 할 수 있어 에너지 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 건물 내 에너지 설비의 용량을 줄일 수 있는 장점이 있다. 그러나 건물 통합 옥상온실의 에너지부하를 분석하고 에너지 소비를 최적화 할 수 있는 ICT 기반 동적 에너지 교환 시스템 설계기술 개발이 필요하나 국내기술 개발이 전무한 실정이다. 온실에 작물의 생산성과 품질은 실시간으로 변화하는 다양한 환경조건 (광환경, 토양수분, 실내 온습도, 주변 열환경 등)과 재배조건에 종속적이고 건물은 기상환경 및 내부에 위치하고 있는 사람, 사무기기, 조명 등에 의하여 내부 환경이 변화되기 때문에 실시간 변화를 반영할 수 있는 동적시뮬레이션 기법 (Building energy simulation, BES)을 이용한 에너지부하 평가가 필요하다. 특히, 온실의 적정 에너지설계를 위해서는 작물로부터 발생하는 열교환을 고려해야 할 필요가 있다. 실제 온실 내 유입된 에너지 중 상당 부분이 작물에 흡수되며 특히 주간에는 재배 작물의 종류 및 재식 밀도에 따라 약 20%에서 최대 75%까지 작물의 에너지 교환에 활용된다. 작물의 에너지 교환 모델은 현열 및 잠열을 포함하며 경험식에서는 다양한 설계 인자들을 고려하고 있다. 또한, 온실의 경우에는 골조율이 내부로 투과되는 일사량에 영향을 미치는 요인임에도 불구하고 이를 고려한 건물에너지 평가에 한계가 있었다. 이에 본 연구에서는 ICT 기반 실시간 에너지 교환이 가능한 건물 통합 옥상온실 모델 설계에 앞서 온실 내부에서의 골조와 작물 모델을 고려한 BES 모델의 설계와 검증을 수행하였다.