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과제기본정보

BEMS KS기반의 설계 시공 운영 관리 기술개발 및 실증6년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 도시건축연구사업 과제번호 20AUDP-B099686-06
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 건설 환경설비 기술 | 건축 도시환경 시스템 정보화기술 적용분야 전문,과학 및 기술서비스업
2순위 건설 교통 | 건설 환경설비 기술 | 건축환경 설비기술 실용화대상여부 실용화
3순위 정보 통신 | 소프트웨어 | S W 솔루션 과제유형 개발
과제명 BEMS KS기반의 설계 시공 운영 관리 기술개발 및 실증
주관연구기관 한국건설기술연구원
총괄연구 책임자 성명 이태원
소속 오산대학교 직위 교수
기관 대표번호 0 FAX -
총 연구기간 2015-08-14 ~ 2020-10-31
당해연도 연구기간 2020-01-01 ~ 2020-10-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
6차년도 3,635,000,000 130,000,000 1,086,200,000 1,216,200,000 4,851,200,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 * 최근 건물부문 냉난방에너지의 급격한 수요증가로 하동절기의 전력대란(전국 순환정전)에 대한 우려가 고조되고 있으나, 대규모 발전시설 확충이나 소비억제 이외의 대책이 없고, 에너지원간 수급불균형이 심화되고 있어 대책마련이 절실함
* 정부는 2020년 배출전망치(BAU, 총 8억1300만TC) 대비 30%의 온실가스 감축을 위해 건물부문에 26.9%의 감축목표를 할당하면서, 건물에너지관리시스템과 LED 조명의 보급 확대를 집중 전개하는 계획을 수립한 바 있으나, 건물에너지 관리분야는 그 개념조차 확립하지 못하는 실정임
* 국내에서는 지금까지 건물자동화시스템(Building Automation System, BAS) 및 지능형 건물시스템(Intelligent Building System, IBS) 등 정보통신 분야의 주도로 건물에너지관리시스템 개발 및 보급이 진행되어 왔으나, 아직 그에 대한 기본적인 개념조차도 파악되지 않은 상태로 기본 운영 및 통신체계와 각종 에너지 사용설비의 능동제어 알고리즘 등 핵심기술 개발이 시급함
* 또한 건물 운영 및 관련 산업분야에서 시스템의 도입을 위한 관심과 의지는 크나, 실제 현장에서는 설치기준 등 관련 표준문서 조차 없어 설치와 운영에 많은 애로를 겪고 있는 실정임
* 아울러 건물의 계획, 설계단계에서 시스템의 설치를 염두에 두지 않고, 준공단계 또는 그 이후에 설치되는 관행으로 고비용, 저효율의 한계를 벗어나고 있지 못해, 이에 관한 대책과 제도의 마련이 절실함
* 한편, 건물에너지관리시스템 구축에 필수적인 플랫폼이 개별 공급자 중심으로 제공되고 있어 폐쇄적인 형태로 운영됨으로써 사용자의 편의가 외면되어 왔을 뿐만 아니라, 공급자의 적극적인 협조나 정보통신 분야의 전문지식이 없이는 사용자는 물론 에너지관리 전문가조차도 플랫폼에 접근하는 것이 불가능해 관련 기술 및 산업발전에 장애요인으로 작용되어 온 것이 사실임
* 따라서 이와 같은 장애요인을 근본적으로 해결함으로써 사용자는 물론 사용자에게 건물과 에너지 관리에 요구되는 유용한 관리도구를 제공하기 위해서는 사용자의 요구에 따라 누구나 접근이 가능한 개방형 플랫폼 제공이 필수적이며, 여기에 탑재되어 실질적이고 효과적으로 에너지관리에 사용될 수 있는 응용 소프트웨어의 개발이 필수적임
최종목표 * 사용자 중심의 BEMS용 개방형 플랫폼 개발 및 평가체계 구축
* 20% 이상의 에너지 절감을 지원하는 개방형 플랫폼 기반의 건물 및 에너지 관리용 핵심 운영 소프트웨어 개발
* BEMS KS 기본규격의 적극적 활용 및 개발된 연계규격 완성도 제고
* 기술개발 결과의 현장 적용, 실증 및 효과분석
* BEMS 보급을 위한 정책 지원 및 제도개선(안) 마련
* 건물의 계획, 설계단계부터 체계적 도입을 통한 저비용, 고효율 시스템 구축
* BEMS 핵심기술 개발을 통한 지식정보서비스 분야 국가 신성장산업화
* 국제유가 변동 등 에너지 위기와 온실가스 감축 등 환경 관련 국제규범에 능동적 대응체계 구축
연구내용 및 범위 * [기반 구축] BEMS KS 적용을 위한 표준 모델 개발 (1세부 과제)
- (기능) BEMS 도입 전략 및 표준 모델 개발 : 건축물 유형별, 규모별, 건축물 관리방식별(중앙집중관리식, 개별관리식 등), 건물 용도별(상업, 업무 등), 에너지 소비 분야별 BEMS 적용 모델 개발
- (데이터처리 절차) BEMS 적용을 위한 엔지니어링 가이드 개발
- (도입효과) 도입효과 분석 방법 및 실시간 성능 지표
* [기반 구축] BEMS KS 기반 설계·시공·운영·관리기술 개발 (1세부 과제)
- (설계) 건축물 형태별 BEMS 기능 도출 및 에너지 관련 계측 포인트, 자동제어 연계 등 설비 설계 기법 개발
- (설계) BEMS의 효과적 도입을 위한 분야별 업무 프로세스 개발
- (시공) BEMS 연계 시스템(BAS 시스템의 실내환경 데이터, 출입통제시스템의 재실자 정보, 신재생 발전원의 생산량 정보 등) 및 데이터 정의
- (시공) BEMS 서버와 연계 시스템 및 필드 계측 디바이스 데이터 정합성 검토 등 시공 기술 개발
- (관리) BEMS 최적성능 유지 및 운영을 위한 운영관리 기술개발
- (운영) 건물 운영 기법 개발 및 운영 가이드라인 개발
* [기반 구축] BEMS 보급 활성화 연구 (1세부 과제)
- BEMS KS 연계규격 실증 및 추진 지원
- 건물에너지 관리 지원 정책·법·제도 제?개정(안) 도출
- 건물에너지 관리 전략 로드맵 및 실행계획 수립
- BEMS 보급·활성화를 위한 홍보방안 수립
- BEMS 기술 및 제도 지원 포털 제작, 운영
* [핵심기술 개발] 개방형 플랫폼 및 응용 프로그램 개발 (1세부 과제)
- 개방형 플랫폼 패키지 라이브러리 개발
- BIM 연계 운영기술(HMI, 평가결과 가시화 등) 개발
- 개방형 플랫폼 인증체계 도출
- 기본 및 가시화 기능 개발
- BEMS용 실시간 상태감시, 성능?고장진단 알고리즘 개발
- 건물에너지 관리용 주요 응용 프로그램 개발
- BEMS용 실시간 상태감시, 성능 및 고장진단 알고리즘 개발
- 화재안전 분야 등 타 시스템과의 시스템 통합방안 검토
* [핵심기술 개발] BEMS 적용을 위한 핵심 운영 소프트웨어 개발 (2세부 과제)
- BEMS 핵심기술 프로그래밍 및 개방형 플랫폼 연계 소프트웨어 모듈 개발
- 다분류 BEMS 핵심기술 복합제어 알고리즘 개발
- BEMS 도입효과 예측 및 평가도구(S/W, KS 연계규격 기반 3개 모델) 개발
- 중앙집중식 공조시스템 에너지 최적화 알고리즘 및 응용 소프트웨어 개발
- 중앙집중식 공조시스템의 고정밀 동적 모델링 기반 에너지 소비 예측 기법 개발
- 개별 분산 공조시스템 최적 제어 알고리즘 및 응용 소프트웨어 개발
- 개별 분산공조시스템 원거리 관리 프로그램 개발
- 에너지 수요관리 및 평준화를 위한 수요반응시스템(DR) 시스템 개발
- 건물 에너지 수요관리(시장참여형)알고리즘 및 최적 전력피크관리 프로그램 개발
- 신재생에너지 설비 성능?고장진단 및 운영관리 소프트웨어 개발
- 태양전지(PV) 시스템 온라인 성능 및 고장진단 알고리즘 개발
- 개방형 플랫폼 기반 BIM 데이터 작성 가이드라인 개발
- BIM 기반 HMI 및 정보지원시스템 소프트웨어 개발
- BEMS 기반 건물에너지 성능 분석 및 진단 모듈 개발
* [현장적용 및 실증] 건축물 에너지 절감 실증 (3세부 과제) : 2단계 분리 공모, 수행
- 사용자 기반의 건물에너지관리시스템 실증
- BEMS 개발결과 설계 및 시공 : 3차년도 이후 제로에너지빌딩 시범사업 연계 수행
- 사무용, 교육용, 주거용, 관공서 건물 등
- 실증결과 평가 및 분석
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
6차년도 * 개방형 플랫폼 상용 패키지 개발 및 인증체계 검토
* 개방형 플랫폼 기반 핵심 운영관리 소프트웨어 개발 및 검증
* 사용자 기반의 건물에너지 관리시스템 실증계획 수립
- 상용 패키지 개발, 적용 및 점검
- 디바이스, DB 및 운영관리 SW 인증체계 검토
- 개방형 플랫폼 디바이스 및 DB 라이브러리 개발
디바이스, DB 라이브러리 및 운영체계 개발
관련 HW 및 SW 제품 반영 라이브러리 구축
- 분야별 운영관리 소프트웨어 개발
- 개발 결과별 현장 적용, 검증 및 문제점 보완
- 2단계 실증계획 수립
- 개발 결과 현장적용, 실증을 위한 테스트베드 선정
- 3세부과제 협동연구기관(분리 공모) 선정 지원
연구성과 기술적 기대성과 * 선진국 수준을 능가하는 건물 및 에너지관리 분야 첨단 지식정보 서비스 산업의 선진화를 통한 독자기술 및 국제경쟁력 확보
* 건물 및 시스템의 운전결과를 건물과 설비 및 시스템의 설계?운전과 관리 및 에너지 관리를 위한 정부 정책자료 등에 반영(피드백)함으로써 관련 기술의 획기적인 발전 유도
* 실내환경 관리기술의 획기적인 개선을 위한 열적 쾌적성, 실내 공기질, 기후변화 대응을 모두 고려한 차세대 건물에너지 및 관리기법 제공
* 전원 및 부하제어 핵심기술은 향후 국내 성장동력이 될 스마트그리드 산업의 활성화에 기여
* 향후 대학 캠퍼스, 공공청사, 상업단지, 주상복합 단지 등의 다양한 대규모 수용가 군에도 직접적인 확장 적용이 가능하여, 기술적 확장성 및 파급효과가 클 것으로 예상됨
* 공급자 중심의 ICT 적용기술 환경을 사용자 중심으로 바꾸는 개방형 플랫폼의 제공으로 건물에너지 관리를 위한 마인드 및 핵심기술의 보급 확대기반 구축
* 건물에너지 관리를 위한 핵심기술의 기술경쟁력 향상을 통해 실질적인 건물에너지 절감 (기존 대비 20% 이상 에너지절감 목표) 및 온실가스 감축 기대
* 장비의 성능을 실시간 모니터링 할 수 있고, 문제 발생시 그에 대한 원인을 명확히 파악할 수 있어 무분별한 설비교체 방지 및 시스템의 효율적인 유지관리 가능
사회 경제적 파급효과 * 건물의 체계적인 관리를 통해 생애주기비용(LCC) 기준 30% 이상의 국내 건물분야 에너지 절감(2020년 기준 시장점유율 70%일 때 130천TOE)과 온실가스 배출 억제 및 인력과 비용의 절감 예상 (※‘그린에너지전략 로드맵, 2009’ 근거 산출)
* 사업종료 후 5년 내 외국 제품의 수입대체를 통해 현재 20% 수준인 국내시장 점유율을 70%(2020년 기준 1.1조원) 이상으로 확대하고, 해외시장 진출을 통해 시장점유율 9.8%(2020년 기준 $65억) 이상 달성 (※해외시장 분석결과 근거 산출)
* 객관적인 성능자료 확보가 가능한 다양한 형태의 제어알고리즘 개발 및 적용을 통한 수입 대체효과 유발
* 합리적인 건물에너지 사용 및 에너지 이용효율 향상으로 친환경 건축의 구현은 물론, 재실자 쾌적도를 고려한 최적화 모듈의 적용으로 실내 쾌적성 확보 및 재실자의 생산성 향상에 기여
* 건물 수용가의 전기에너지 소비구조 개선으로 전력계통 전체의 전력소비구조 개선과 이로 인해 발생되는 막대한 발전, 송전, 배전 설비의 투자지연 및 절감 유도
* 수요반응(DR) 정책에 따른 시뮬레이션 기반 에너지 성능평가 방법과 수요반응 모델 확장을 위한 표준 프로토콜을 토대로 시스템 보급률을 제고함으로써 국내 BEMS 시장의 안정적인 성장에 기여
* 국내에 적용되는 다양한 형태의 수요반응 모델의 객관적인 성능 자료의 확보가 가능하며, 기존 대부분 수입에 의존하는 BEMS의 제어 알고리즘 등에 적용함으로써 수입 대체효과 유발
* 건물에너지 효율향상 및 합리적인 에너지 사용으로 인해 친환경 건축의 구현은 물론, 재실자 쾌적도를 고려한 최적화 모듈의 적용으로 실내 쾌적성을 확보하여 재실자의 생산성 향상에도 기여
* 에너지절약형 건물관리시스템에 대한 세계적 수요가 증가하는 추세인 현 상황에서 아직 초기 단계인 건물에너지관리시스템 기반기술 개발로 세계시장 주도기반 확보
* 건물에너지 절감과 신재생에너지의 적극적인 활용을 통한 에너지 자립율 향상으로 국가적 차원의 합리적인 에너지 수급체계 구축에 기여
* 고성능 건물에너지관리기술 보급 확산을 통한 에너지 절감 및 온실가스 감축에 기여
* 건물 및 건물군 단위의 BEMS를 기반으로 하는 통합관리체계 구축 및 연계를 통한 건물의 체계적 관리
* 건물에너지소비 통계자료의 제공으로 건물에너지 이용효율 향상을 위한 정부의 각종 정책 수립 지원
* 에너지 사용절감에 대한 사회적 인식 제고 및 산업계 전반에 걸쳐 개발기술의 적용 및 운영을 위한 전문인력 양성 및 고용창출에 기여
* 건물에너지 소비 및 온실가스 배출량 저감을 통해 국가적 온실가스 배출 감축목표 달성에 기여할 수 있으며, 국가의 친환경 건축물 구축 및 국가 경쟁력 제고
* 건물 및 건물군 단위의 BEMS를 기반으로 하는 통합관리체계 구축 및 연계로 인해 국가적 대규모 사업인 스마트그리드 구축사업 지원
* 정량적인 평가기준을 바탕으로 건물에너지를 효율적으로 관리함으로써 실질적인 에너지 절감 및 온실가스 저감을 통한 친환경 녹색 건물 조성
활용방안 * 냉 난방에너지 수요급증으로 하 동절기 전력대란 우려가 고조되는 상황에서 에너지 위기와 온실가스 감축에 능동적 자발적 대응
* 향후 스마트그리드 구축이 확대 적용되면 건물의 수요반응 제도를 포함한 관련 기술의 수요가 급격히 증가하게 될 것으로 예상되며, 이에 따라 본 연구를 통해 개발될 건물 및 건물군 수요반응 최적화 모듈의 적극 활용 가능
* BAU 대비 30% 온실가스 감축을 위한 건물분야(26.9% 할당) 실천방안으로 채택된 건물에너지관리시스템 개발, 보급 확대 지원
* 현재의 국내 에너지 다소비형 제조산업(철강, 자동차, 조선 등)을 효과적으로 대체하고 세계시장 진출을 위한 고부가가치 차세대 지식정보 서비스 산업을 이끌 신성장동력으로 육성
* 도시 및 건물분야에서 에너지를 합리적 이용하기 위한 토지이용계획 수립 및 관련 제도개선(안)으로 활용
* 국가 에너지 수급체계 개선을 위한 에너지 유틸리티별 역할분담체계 구축 및 운영체계 수립
* 고효율화를 통한 도시경쟁력 강화 및 건설산업 해외진출 지원
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 건물에너지관리시스템 한국산업규격 개방형 플랫폼 응용 소프트웨어 인증제도
영문 BEMS (Building Energy Management System) Korean Standard Open Platform Application S/W Certification
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