| 연구개발개요 |
21세기는 지구환경이 고려된 지식정보사회로써 정보를 가공하고 재구성하여 고부가 지식생산이 가능한 쾌적한 건축 환경을 제공하기 위하여 자원과 에너지를 절약할 수 있는 건설기술이 적용된 친환경 건설이 요구되고 있다. 지식정보사회에서 에너지 절약은 국내외적으로 지구환경문제와 함께 중요한 이슈이다.
우리나라의 에너지 자급정도는 불과 3% 이내로 전체적으로 에너지 소비형 구조를 이루고 있다. 에너지 소비량의 약 35%가 건물 부문에서 발생하고 있으며, 건물에서 사용하는 에너지 소비량의 약 86%가 건축설비에서 사용하고 있다. 또한 건물의 생애비용 중 유지관리비 73%중에서 순수 에너지 비용 즉, 전력비가 약 20%이며, 기기의 성능향상을 위한 개/보수비 즉, 에너지절감을 위한 간접비용이 약 25%이다. 기타 보수인건비 등이 28%를 차지한다. 결과적으로 건물에서의 에너지 절약을 위한 근본은 건물의 규모와 용도에 적합한 건축설비 기기의 용량 산정과 시스템 선정에 있으며, 다른 하나는 건축설비시스템이 건물에 설치된 후 건물을 운영을 하는데 필요한 효율적인 관리 시스템이라 할 수 있다.
건물의 규모와 용도에 적합한 건축설비의 용량 산정과 시스템 선정을 위해서는 최적 설계 기술이 필요하고, 건축설비시스템이 건물에 설치된 후 건물을 운영을 하는데 필요한 효율적인 관리를 위해서는 최적관리 기술이 가장 필요하다 하겠다. 즉, 건물에서 에너지 절약을 위해서는 건축설비시스템의 최적설계 및 관리기술에 대한 연구개발과 정책이 절대적이라 할 수 있겠다.
본 연구에서는 건축설비시스템의 효율성을 제고하고 에너지를 절약할 수 있는 건축설비 시스템 최적 설계 표준모델을 제시하고 이를 검증할 수 있는 소프트웨어를 개발하며, 관련 설계 및 관리 정보에 대한 통합 데이터베이스를 구축한다. 또한 건축설비 시스템 최적 관리를 위한 지능형제어정보기를 개발하고, 이를 통합하여 에너지절감을 위한 통합 시스템 개발을 목표로 한다. 이러한 연구목표를 구체적으로 달성하기 위해 다음과 같은 세부기술을 개발하고자 한다.
(1) 공조 설비의 최적용량 및 대수 분할 모델 개발
(2) 공조 설비를 위한 시스템 최적화 설계기술 개발
(3) 건축 전기설비의 등급별 최적 설계기법 및 DB 시스템 개발
(4) 건축설비를 위한 최적 관리 시스템(OMS) 개발
(5) 건축설비 최적관리와 에너지 절감을 위한 지능형 제어 정보기(i-DDC) 개발
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| 연구내용 및 범위 |
(1) 공조설비의 최적용량 및 대수분할 모델 개발
본 연구에서는 사무소 건물을 대상으로 기존 건물에서의 공조시스템별(정풍량 방식, 변풍량 방식 등) 보일러, 냉동기, 냉/온수 유닛, 빙축열조 등 열원설비와 공조기의 운전데이터에 대한 조사/분석을 실시하여 실제 운전되는 공조설비용량에 대한 적정성을 검토하고, 이를 토대로 공조설비의 최적용량 산정법과 생애주기비용(LCC)을 고려한 공조설비의 최적 대수분할 모델을 개발하고, 이와 관련한 매뉴얼을 작성하고자 한다.
(2) 공조설비를 위한 시스템 최적화 설계기술 개발
본 연구는 산학협동과제의 장점을 충분히 살려 그 동안 설비설계업계에서 요구되었던 최적설계를 위한 논리 및 자료의 제공 그리고 공조설비설계 실무작업 시 유용하게 사용될 툴을 개발하는데 가장 큰 역점을 두었다. 최종성과물로는 최적설계를 위한 시뮬레이션모델과 이를 바탕으로 하는 각종 설계대안의 시뮬레이션 평가 및 설계지침서이다. 특히, 현업의 여러 여건상 정밀시뮬레이션 툴을 현실적으로 사용하기 어렵다는 측면을 고려하여 그 대안으로서, 실용적인 지침서를 활용하도록 설계지침서개발에 연구의 최종목표를 설정하고 있다.
(3) 건축 전기설비의 등급별 최적 설계기법 및 DB 시스템 개발
본 연구의 최종적인 목표는 건축물의 전기설비에서 효율적인 에너지의 절약을 위한 최적 전기설비의 구성 방법의 도출과 우리나라 실정에 적합한 수용률/부등률을 고려한 변전설비의 최적 설계기법을 개발하는 것이며, 이 기술은 설계기법에 대한 공정개발에 해당된다. 이 연구의 최종 목표를 달성하기 위하여 전기설비의 설계에 관한 기초 자료를 수집하기 위한 과정으로 자료를 소장하고 있는 많은 기관을 방문 조사하거나 인터넷이나 도서관 등의 자료 검색이 필요하다. 또한, 수집된 자료에 대하여 분석과 정리 과정을 거친 후에 DB시스템을 구축해야 하므로 자료의 조사와 분석 등을 위한 인력과 연구비가 필요하며, DB시스템을 구축할 수 있는 전문가 인력도 필요한 연구이다.
(4) 건축설비를 위한 최적관리시스템(OMS) 개발
건축설비에 대한 최적관리를 통한 에너지 절감방안 등을 시스템적으로 구현하기 위해서는 각 에너지를 소비하는 설비별 데이터 즉, 전력, 가스, 온도, 회전수, 풍량, 습도, 전압, 전류 등의 기기별 운전 데이터가 수집되어 설비의 최적 운전 자료로 운전자에게 제공되어야 한다.
따라서 본 연구에서는 설비별 가동 및 에너지 사용관련정보를 취합하는 지능형 제어 정보기(i-DDC)와 연동하여 최적관리를 위한 통합된 감시제어를 하는 최적 감시제어 시스템(OMS-C : Optimal Management System-Control)을 개발하고자 한다. 또한 취합된 설비별 가동 및 에너지 사용관련정보를 기반으로 최적하게 건축설비를 관리하고 향후 DOE-2와 같은 에너지해석도구와 연계할 수 있는 기반을 제공하는 최적관리시스템(OMS-e : Optimal Management System -energy)을 개발하고자 한다.
(5) 건축설비 최적관리와 에너지 절감을 위한 지능형제어정보기(i-DDC)개발
i-DDC는 기존의 DDC와는 차별화하여 시설관리 부분까지 고려한 최적관리 및 에너지 절감형의 DDC이다. 개발하여 신축 및 개보수시에 적용하도록 하고, 제4 세부과제)인 최적관리시스템(OMS)에 수집된 정보를 제공하며 열원, 공조, 전기설비 등의 최적 관리를 위한 기초 정보를 제공한다.
2차 년도에는 임베디드 제어기를 개발하여 i-DDC의 기반기술을 확보 하도록 하고, 1차년도의 연구결과로 MS/TP 모듈을 적용하여 모든 입출력 관리 포인트를 유동관리 포인트로 설계한다. DDC 설비관리 포인트를 수용하여 i-DDC를 개발하는 것을 목표로 한다.
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