스마트빌딩

스마트빌딩(smart building)은 냉난방 시스템, 조명 및 전기 시스템, 화재 감시 장치, 보안 설비 및 경비, 정보 통신망과 네트워크, 사무 자동화 등이 통합되어 첨단 서비스 기능을 제공함으로써 경제적이고 효율적인 생활환경과 쾌적하고 안락한 삶을 제공해 주는 빌딩이다. 인텔리전트 빌딩(intelligent building) 혹은 첨단정보빌딩이라고도 한다.

개요

스마트빌딩은 통신 기술을 활용해 건물 내 전력 소모를 줄이는 빌딩으로, 빌딩에너지관리시스템(BEMS: Building Energy Management System)를 핵심으로 하고 있다. 빌딩에너지관리시스템은 건물에서 쾌적한 실내 환경을 유지하면서 소모되는 냉난방, 조명 등 설비의 에너지 사용량을 실시간으로 모니터링해 에너지 사용량을 10퍼센트가량 줄이는 기술이다. 건축, 통신, 사무 자동화, 빌딩 자동화 등의 4가지 시스템을 유기적으로 통합하여 첨단 서비스 기능을 제공함으로써 경제성, 효율성, 쾌적성, 기능성, 신뢰성, 안전성을 추구한 빌딩을 건설한다. 건물의 냉·난방, 조명, 전력 시스템의 자동화와 자동 화재 감지 장치, 보안 경비, 정보통신망의 기능과 사무 능률 및 환경을 개선하기 위한 사무 자동화를 홈 네트워크로 통합한 고기능 첨단 건물이다.

스마트빌딩의 등장은 기술적 진화가 강한 원인이다. 특히 정보통신에서 생태계 전반의 기술혁신과 발전이 스마트 IT 등장에 직접적인 동력이다. 제3세대 이동통신, 와이브로, 광인터넷을 거쳐 제4세대 이동통신, 미래인터넷, 사물지능통신 등 유무선 네트워크에서 영상이나 빅데이터와 같은 대용량 데이터를 수용할 수 있는 차세대 네트워크가 등장했으며, 이는 초고속·광대역화를 통해 스마트빌딩 및 스마트팩토리 등 스마트 시대를 등장하게 했고 발전을 촉진할 수 있는 강력한 인프라로 그 역할을 수행하였다. 따라서 에너지의 사용과 흐름을 시각화해서 보여주고, 더 나아가 자체적으로 에너지를 생산하고 외부로 유출되는 에너지의 양을 최소화하고 신재생에너지 원을 활용해 전력을 공급하고자 하는 욕구를 충족하고자 등장하게 되었다.

특징

스마트빌딩을 짓기 위해서는 다음과 같은 기술이 필요하다.

• PoE(Power over Ethernet) : 인터넷 케이블 하나에 데이터와 전원을 동시에 보내는 기술이다. 전원코드를 따로 꽃을 필요가 없어 편리하고 설치비용을 크게 줄일 수 있는데 최근까지 전력등급이 낮아서 전력 요구 사항이 낮은 장치들만 PoE를 사용하였다. 시스코(Cisco)와 같은 네트워킹 벤더사들은 현재 60와트(watt) 정격의 PoE 스위치를 제공하여, 훨씬 더 광범위한 장치들이 장착될 수 있게 하고 있다.

• 무선연결 : 사물끼리 서로 통신을 주고받을 수 있게 도와주는 저전력 장거리 통신 기술인 로라(Lora), LTE, 5G와 같은 무선기술이 항시 연결에 대한 다양한 옵션방식을 열고 있다.

• IP 지원 장치 및 센서 : 모션, 온도, 빛, 맵핑, 연기에 대한 장치 및 센서들이 현재 디지털 혁명의 주류가 되었고, 합리적인 가격에서 이용할 수 있다. PoE를 사용하면 네트워크에 이들을 모두 연결하여, 복잡한 감지 및 작동들을 한눈에 관리할 수 있다.

• 클라우드 컴퓨터 및 머신러닝 : 클라우드 컴퓨팅의 경제성으로 인해 대형 데이터셋 하에서 머신러닝을 대규모로 수행할 수 있다. 머신러닝 및 인공지능의 보급이 계속 증대하면서 건물 운영, 안정 및 자원 관리에 대한 더 세밀한 감지 관리가 가능하다.

사례

해외

• 프랑스 슈나이더 일렉트릭 본사 르 하이브

2008년 자사의 모든 기술을 집약시켜 평범한 건물을 인텔리전트 빌딩으로 재탄생 시킨 것으로 알려진 르 하이브(Le Hive)는 슈나이더 일렉트릭(Schneider Electric)의 본사이다. 슈나이더 일렉트릭은 다양한 산업군에 걸쳐 에너지의 안정성, 신뢰성, 효율성, 생산성을 높일 수 있는 혁신적인 통합 솔루션을 제공하는 세계적인 에너지 관리 전문기업입니다. 이 건물에서는 전기, 배전, 냉난방, 및 환기장치, 보안 감시 등 서로 다른 네트워크를 복잡하게 연결하는 대신, 네트워크 간 상호 작용을 하나의 유닛으로 제어하는 통합 시스템 에코스트럭쳐(EcoStruxure)와 이를 제어하는 컨티넘 BMS를 설치하였다. 또한 2007년 미국 보안기업 펠코(Pelco)를 인수한 슈나이더 일렉트릭은 여기에 펠코의 첨단 보안기술을 탑재해 통합보안 시스템을 완성 시켰다. 접근 컨트롤 시스템, 침입자 감지 장치, 감시 카메라를 통합된 시스템으로 제어하며 직원과 건물의 보안을 유지한다.

• 미국 뉴욕 타임즈 빌딩

뉴욕 타임즈 빌딩은 루트론(LUTRON)사의 통합조명 관리시스템인 퀀텀(Quantum)을 적용하여 주광활용 30%, 인체감지 10%, 스케줄 제어 2%의 에너지 절감 효과를 보였으며, 조도 센서, 공간인지 센서를 조명기기에 모듈 조립 가능하도록 조명시스템을 개발하여 유지 보수 비용 절감 효과와 상황별 조명 에너지 절감효과를 극대화 하도록 설계하였다.

• 미국 휴스턴 시 펜조일 플레이스

40년 이상된 건물에 첨단 IT기술을 접목하여 에너지 절감 효과를 보였으며, 2012년에는 에너지 사용량을 50% 이상 감소 시켰으며, 화장실 내 물 사용 30% 감소, 보일러의 에너지 효율도 25% 개선한 것으로 나타나 있다.

국내

• 여의도 서울국제금융센터(IFC) 몰

2016년 6월부터 빙축열 시스템을 이용하는 인공지능 냉방 시스템 솔루션을 운영한 결과 냉방에 필요한 에너지를 50% 이상 절감하였다. 빙축열 시스템이란 전기 수요가 적은 밤에 에너지를 얼음의 형태로 저장하고, 낮에 그 얼음을 사용해 냉방을 하는 방식이다. 또한, 인공지능 냉방 시스템을 이용하여, IFC몰의 내·외부 상황 전날의 기후 상태, 빌딩의 냉방 상태, 사용자 수 등 냉방에 필요한 각종 데이터를 수집하고 분석한 후 이에 맞게 냉방을 제공한다.

• 송도 트리플 스트리트 쇼핑몰

KT의 사물인터넷(IoT) 기반 건물 스마트빌딩 시스템을 활용하여 통합관제 시스템을 활용하여 입주 기업들의 신속하고 효율적인 업무와 방문객들의 편안하고 안전한 쇼핑을 지원한다. 이 건물의 스마트빌딩 시스템은 건물통합관제, 스마트주차관리시스템, 긴급비상벨솔루션 등으로 구성되어 있다. 스마트 주차관리시스템은 실시간 카메라 영상 인식 기술 기반으로 카메라가 차량의 주차장 진입 순간부터 차량의 번호를 인식해 차량의 주차 위치를 파악한다. 대형 키오스크는 층별 안내 뿐만 아니라 현재 위치에서 방문객이 가고자 하는 매장의 이동 동선, 매장별 이벤트 정보를 제공하고 쿠폰 발행 기능도 담당하고 있다. 트리플 스트리트 관리자는 관제실에서 통합모니터링 시스템을 통해 건물 시설관리, 전력제어 조명 제어, 원격검침, 주차 관리까지 모두 한곳에서 처리한다.

평가

스마트그리드 교통체계 개선, 물 공급 관리, 시스템 개선 등 각각 사물인터넷의 기술들은 이미 상당 수준 개발이 되었고, 각 기술별로 시범사업 또한 2000년대 후반부터 이뤄져 왔으나 많은 요소들을 하나의 스마트빌딩 사업으로 융합하여 시너지를 만들어 내는 사업은 아직 기본적인 단계에 머물러 있다. 다만 친환경건축을 목표로 한 에너지 관련 제어 및 데이터 모니터링 시스템은 상위의 질을 갖추고 있다. 건물 실내에서 90% 이상의 시간을 보내는 현대인들의 삶의 패턴을 고려할 때 스마트빌딩에서 데이터를 수집하여 도시 인프라 데이터로 연계 될 때, 스마트 시티와의 연계 가능성을 점쳐볼 수 있다.

참고자료

• 〈스마트 빌딩〉, 《네이버학생백과》
• 〈스마트 빌딩〉, 《지식백과》
• 〈스마트 빌딩〉, 《트렌드 지식사전》
• 윤영원, 〈스마트 빌딩: 사람 중심의 스마트한 디지털 일터〉, 《딜로이트》, 2019-02
• 더굿북, 〈우리 삶을 바꿀 스마트 빌딩〉, 《브런치》, 2018-01-26

같이 보기

• 사물인터넷
• 모바일기기
• 4차 산업혁명

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