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과제기본정보

제로에너지건물 구현을 위한 실내 공기/열환경, 건물에너지 통합 최적제어 플랫폼 개발 및 사업화1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술사업화지원 과제번호 21TBIP-C162046-01
국가과학표준분류 1순위 원자력 | 노심 핵설계 기술 | None 적용분야 건설업
2순위 농림·수산 | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 에너지·자원 | None | None 과제유형 개발
과제명 제로에너지건물 구현을 위한 실내 공기/열환경, 건물에너지 통합 최적제어 플랫폼 개발 및 사업화
주관연구기관 케이웨더(주)
총괄연구 책임자 성명 송근호
소속 케이웨더(주) 직위 전무이사
전화번호 02-360-2200 FAX 02-360-2288
총 연구기간 2021-04-01 ~ 2023-12-31
당해연도 연구기간 2021-04-01 ~ 2021-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
1차년도 493,000,000 18,477,692 166,299,231 184,776,923 677,776,923
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ○ 과제명 : 제로에너지건물 구현을 위한 실내 열/공기환경, 건물에너지 통합 최적제어 플랫폼 개발 및 사업화
○ 국내외 현황 및 문제점
-공공건축물과 민간건축물에 BEMS 설치가 의무화되었으나, 신축건물에만 적용될 예정이며, 실제 지속적인 운영 및 성능 검증은 미흡한 실정임
-통합 제어전략 및 제어시스템의 부재 : 공기조화기, 환기장치, 공기청정기, 냉난방기 등이 설치되어 있으나 개별 운전되기 때문에, 열/공기환경과 에너지 관리를 최적 제어할 수 있는 통합시스템이 없음
-COVID-19 등 공기질 관리와 환경적인 변화 : OVID-19로 인하여 개방형 사무실이 폐쇄형 사무실로 변경되고 있으며, 재택근무 등으로 공간의 거주 인원이 가변됨에 따라 에너지를 효율적으로 사용하기 위하여 실내 환경 관리가 필요
-원격 제어 및 시스템 관리 : BEMS 시스템이 구축되어도 관리자의 부재로 인한 효율적인 운전이 어렵기 때문에 원격제어를 통한 시스템적인 관리와 사업화가 필요함
○ 개발 기술 개요
-실내 열/공기환경 모니터링을 기반으로 건물에너지+환경 통합 관리 플랫폼 및 서비스 제공
-열/공기환경 : 실내 열/공기환경 분석 및 예측 프로그램 및 실내 열/공기환경 빅데이터 기반 자동 분석, 관리
-건물에너지관리 : 에너지 모니터링 및 자동 제어 프로그램 및 냉난방기, 공청기, ERV 등 HVAC 통합 제어
-건물 에너지 진단, 예측, 제어 알고리즘 : 재실자 기반의 실내 열/공기환경 및 에너지 진단, 예측, 제어 알고리즘과 ZEB 건축기술과 실내 열/공기환경, 건물에너지 연동 제어
최종목표 ○ 제로에너지건물 구현을 위한 실내 열/공기환경, 건물에너지 통합
최적제어 플랫폼 개발 및 사업화
① 실내 열/공기환경, 에너지 통합 모니터링 및 능동 제어 플랫폼 개발
② 사용자를 위한 건물 실내 열/공기환경, 에너지 데이터 UI 서비스 개발
③ 열/공기환경 최적화 및 에너지 저감을 위한 원격 제어 서비스 개발
④ 실내 열환경, 공기환경을 쾌적, 청정하게 유지하면서 에너지 소비량을 최소화하는 실내 열/공기환경 최적 제어 알고리즘 개발
연구내용 및 범위 ① 실내 열/공기환경, 에너지 통합 모니터링 및 능동 제어 플랫폼 개발
-건축물의 실내 열/공기환경과 에너지 정보를 한번에 통합 모니터링하고,분석 및 능동 제어가 가능한 통합 플랫폼 개발
-주관기관의 실내공기질 측정기와 열/공기환경 관리 플랫폼을 기반으로 참여기업의 BEMS 시스템을 유기적으로 결합하여 통합 능동제어 플랫폼 구현
-실내 열/공기환경과 에너지의 데이터 기반의 진단, 분석, 제어 시스템 구축
-다중이용시설의 실내공기질관리법에 기준한 쾌적한 실내공기질 구현 (미세먼지 및 CO2)
-재실자의 만족도에 기준한 실내 열환경 달성(온도 및 습도)
② 사용자를 위한 건물 실내 열/공기환경, 에너지 데이터 UI 서비스 개발
-웹 기반의 디스플레이 시스템과 DID(Digital Information Display) 패널을 이용한 정보 제공 및 앱 기반의 디스플레이 서비스 개발
-사용자가 직접 실내 열/공기환경을 모니터링할 수 있는 시스템 구현 (취약계층 및 다중이용시설 등에 필요 ？ 어린이집, 노인요양시설 등)
③ 열/공기환경 최적화 및 에너지 저감을 위한 원격 제어 서비스 개발
-클라우드 기반의 건물 열환경/공기환경 통합제어 및 실시간 에너지 관리 원거리제어시스템 개발
-소규모 건축물에 대한 실시간 시스템 유지보수 및 원격 에너지 관리, 진단을 가능케하는 원격 제어 시스템 개발
-사용자(재실자)에게 실시간 에너지, 실내환경 모니터링 제어가 가능한 UI 개발
④ 실내 열환경, 공기환경을 쾌적, 청정하게 유지하면서 에너지 소비량을 최소화하는 실내 열/공기환경 최적 제어 알고리즘 개발
-건물의 실내외 조건에 따라 실시간 실내 열환경, 공기환경을 통합적으로 제어함으로써 실내 열환경을 쾌적하게, 공기환경을 청정하게 제어하면서도 이에 소요되는 에너지 소비량을 최소화하는 최적, 통합제어논리 개발
-외기조건에 따라 바이패스 외기냉방, 실내 공기청정모드 가동, CO2 디멘드 제어를 통한 실시간 외기도입량 조절 등 실내 공기조절을 열환경과 공기환경을 통합적인 관점에서 제어함으로써 실시간 소요에너지를 최소화하는 제어기술을 개발
-재실자의 쾌적성에 기반한 쾌적범위 제어논리를 이용한 실내 냉난방 설정온도의 완화를 통해 쾌적성을 보장하면서도 에너지를 대폭 저감할 수 있는 냉난방 제어논리의 개발
-실내외 미세먼지 농도, 재실조건에 따른 모드 변환을 통해 항상 실내 공기질을 청정하게 유지하면서도 팬동력 및 냉난방에너지 증가를 최소화하는 환기시스템 제어논리 개발
-냉난방시스템과 환기시스템을 연동제어하여 실시간 실내 공기질, 열쾌적성을 청정, 쾌적하게 유지하면서도 소요 에너지량을 최소화하는 냉난방/환기 통합 제어논리 개발
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 ○ 플랫폼 개발 계획 수립
○ 열/공기환경 DB 설계와 플랫폼 구축 		○ 플랫폼 개발 계획 수립
- 기관별 역할 분담 및 연계성 세부 검토
- 분야별 세부 추진계획 수립
○ 열/공기환경 DB 설계와 플랫폼 구축
- 열/공기환경, 에너지 등 DB 구축 및 플랫폼 설계
- 사용자을 위한 디스플레이 UI 설계 및 구축
- 에너지원별, 설비별 에너지 데이터 표준 모델링
- IOT Controller 개발/시제품
- 원격 제어용 UI 요소 기획
- 냉난방 쾌적, 에너지 저감 제어 논리 작성
- 실내외 미세먼지 농도를 고려한 공기청정, 환기량 제어논리 작성
- 냉난방, 환기시스템 통합제어논리 작성
연구성과 기술적 기대성과 ○ 건물 에너지/환경 관리 분야의 지식정보 서비스 산업의 발전 및 기술 개발을 통한 국제 경쟁력 확보
○ 실내공기질, 실내공간의 열적 쾌적성, 외부 환경 요소 변화에 대응하는 건물에너지/환경 통합관리시스템 제공
○ 건물 열/공기 통합관리, 건물에너지 관리를 위한 자동제어 기술 개발을 통해 건축물의 기존 에너지 소요량 대비 20% 이상의 에너지 절감 효과 달성
○ 건축물의 열/공기환경을 실시간으로 건물 내부 및 외부에서 모니터링이 가능하여 실내의 열/공기환경에 대한 관심 유도 및 쾌적하고 건강한 실내 환경 구축
○ 원격 제어 시스템을 구축하여 관리자가 없는 건물의 열/공기환경과 에너지를 효과적으로 진단하고 효율적인 유지관리 가능
사회 경제적 파급효과 ○ 건물에너지 절감을 통한 국가적인 기후위기 및 탄소제로 정책에 효과적으로 부합하고 국가적인 온실가스 감축 효과 기대
○ 건축물 내의 센서를 통한 에너지 사용 데이터 및 환경 인자에 대한 센싱을 통해서 실시간 에너지 소비 절감 요소를 탐색, 환경요소에 대한 개선 솔루션을 제공하여 에너지 절약적이면서 쾌적한 실내 환경을 제공
○ 건물 에너지/환경 관리 분야의 국내 독자적인 기술 개발을 통하여 건물 BEMS 시장의 수입SW 대체 효과
○ 에너지 다소비 건물, 실내 환경제어가 제대로 이루어지지 않는 건물에 대한 정보를 제공, 건물 소유주(관리자)가 건물에너지 절감 및 실내 환경제어 필요성에 대한 인식을 개선, 제고하는 효과
○ 건물 실내 열/공기환경의 통합모니터링을 통하여 코로나 등의 감염병 확산을 예방하고 안전하고 건강하면서도 에너지 절약적인 실내 환경제어 구현
○ 단위 건물별 에너지 사용에 대한 통계 DB를 구축하여 건물에너지의 효율적인 활용을 위한 정부 정책에 활용
○ 에너지 감축의 필요성 및 에너지 저감에 대한 사회적 인식을 재고하여, 건물 관리 산업에 대한 전반적인 기술력 향상 및 건물 열/공기환경 및 에너지 관리 분야의 고용 창출
활용방안 ○ 공공건축물에 도입하여 건축물에너지효율등급인증 및 제로에너지 건축물 인증에 필요한 데이터로 활용 가능하며, “그린 리모델링 사업”에 적용 가능하고, 공공건축물 원격 군(郡)관리시스템을 도입하여 비슷한 규모의 건축물 군과 비교하여 대폭적인 에너지 절감의 달성 및 이를 통한 국가적인 건물에너지 절감 목표의 달성 유도
○ 민간건축물에 도입하여 건축물 환경 및 에너지 효율 우수 건물에 대한 정부 지원을 통한 인센티브 부여 (취등록세 감면 혜택 적용 등의 세제혜택)
○ 리츠 서비스 시장에 적용하여 건물 관리 및 임대서비스업 회사의 활용 가능
○ 부동산 중개 플랫폼에 적용시 건축물 에너지 소비 및 실내 열/공기환경 데이터를 활용한 건축물 가치 데이터로 활용
○ 스마트 미터링 사업 적용시 전력량계, 가스미터 등 열원 공급자의 검침 사업과 연계하여 원격 데이터 전송을 통한 비대면 스마트 미터링 사업의 활성화
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 에너지환경통합관리건물 자율운전 건물 AI기반 자동제어 건물 건물에너지관리시스템 열/공기환경 자동 관리 시스템
영문 Energy environment integrated management building Self-driving building AI-based automatic control building BEMS (Building Energy Management System) Heat/Air environment Automatic management system
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