한국에너지기술연구원은 정학근 에너지ICT연구단 박사팀이 에너지 소비 주체였던 건축물을 생산·관리·절감 주체로 전환하는 '건물 에너지 통합관리 플랫폼 기술'을 개발했다고 26일 밝혔다.
건물은 사용용도, 위치, 사용자의 특성에 따라 내부에서도 층별, 구역별 에너지 사용량이 다르다. 탄소중립 등 정책이 적용되고 있고, 프리미엄 가전기기 사용 확대 등 전력소비 수요가 증가돼 효율적인 건물 에너지 관리가 필수다.
기존 건물에너지관리시스템(BEMS) 기술은 에너지 사용량 단순 모니터링, 건물 관리자의 경험에 의존해 운용한다. 최근 확대되는 건물 내 분산자원(태양광발전, 에너지저장시스템, 냉난방공조, 인버터 등) 활용, 다양한 전력소비 유형을 고려한 효율적인 운용이 어렵다. 고장에 대응하기 위한 분산자원의 실시간 상태 진단도 제한적이다.
연구진은 인공지능(AI)과 확률·통계 기법을 활용해 건물 내 분산자원 간 실시간 고장과 운전 상태를 관리해주는 플랫폼 기술을 개발했다.
운전상태 분석과 고장진단, 자원 간 최적 운영을 실시간 자동화해 효율은 높이고 에너지 비용은 절감했다.
연구진은 다양한 고장 유형 및 환경 데이터 수집에 따른 모델링과 분석, 학습 AI와 확률·통계적 기법을 적용해 분산자원 대상 고장검출 정확도 98% 이상을 달성했다.
플랫폼에 양자암호, 양자내성암호를 이용한 차세대 보안 통신을 적용해 사이버 공격에도 대응할 수 있는 최고 등급 보안 수준을 갖췄다. 미국 국립표준기술연구소(NIST)에서 제시하는 보안등급 표준 중 레벨5로, 최고 수준에 해당되는 등급이다.
분산자원에서 발생할 수 있는 다양한 고장에 대응하고 복구할 수 있는 자율운영 기술도 적용됐다. 실시간으로 분산자원 간 운영을 최적화하는 비선형 최적화 알고리즘이 적용돼 고장 발생 즉시 최적의 분산자원 활용 방안을 도출·운용할 수 있다.
연구진은 개발 플랫폼 기술을 실제 건물 환경이 정밀하게 모사된 유사 실증 테스트베드에서 1년간 실증했다.
기존 건물에너지관리시스템 대비 17% 이상 에너지 비용 절감 효과를 확인했다. 또 이번 연구로 SCI(E)급 논문 50편, 국내외 특허 출원 27건, 등록 4건, 기술이전 8건 성과도 함께 도출했다. 현재 상용화를 목전에 두고 있다.
정학근 박사는 “오피스, 공장, 호텔 등 다양한 건물에 유연한 적용이 가능하며, 에너지 손실과 유지보수 비용을 크게 줄이고 탄소중립에 기여할 수 있는 시장 주도적인 기술”이라고 말했다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
