온실가스 감축과 지속가능한 에너지가 전세계 에너지업계의 화두가 되면서 건물에너지 절약의 중요성이 부각되고 있다. 건물에너지는 전체 에너지사용량의 21%(선진국은 약 40% 수준)를 차지하고 있어 감축 잠재력이 높고 성능 개선을 통한 에너지수요 감축에 효과적이기 때문이다.
국내의 경우 건축한지 15년 이상이 돼 에너지성능 개선이 필요한 건축물이 전체의 74.1%를 차지하고 있다. 특히 건물에너지 사용량은 지속적으로 증가하고 있는데 건물의 전 생애에 걸친 에너지소비량 중 사용단계 에너지소비량이 대부분이므로 운영시스템 효율화가 시급한 실정이다.
이에 따라 건설기술·정보통신·에너지기술을 융합한 ‘건물에너지 관리시스템(BEMS:Building Energy Management System)’ 활성화를 통해 건물 운영의 에너지 효율화를 달성하고 온실가스 배출량 감축에 활용해야 한다는 목소리가 커지고 있다.
우리나라의 경우 건물에너지관리에 대한 인식이 낮아 대형건물 위주로 BEMS가 설치되고 있지만 다국적 기업 시스템이 국내시장의 70% 이상을 점유하고 있다. 전문 중소기업 중심으로 초기시장에 진입했으나 BEMS 시장이 확대될 것으로 전망됨에 따라 대기업의 사업 참여가 활발해지고 있다. 삼성전자와 삼성SDS, LG전자, SK텔레콤, 포스코ICT, 포스코건설, 한화S&C, KT, GS네오텍 등이 대표적이다.
기술적 측면에서 하드웨어 기술은 안정화 단계이나 전문인력 부족 및 중소기업 중심의 투자로 고효율 통합운전·관리를 위한 소프트웨어 기술개발은 미흡하다.
BEMS가 도입되면 어떤 효과를 볼 수 있을까. 국내에서는 지난 2012년 국토부가 3곳을 대상으로 BEMS 시범사업을 시행했는데 에너지 절감효과는 평균 10%로 나타났다.
BEMS의 에너지절감 효과가 입증됐지만 아직 갈 길은 멀다. 해결해야 할 과제가 있기 때문이다.
우선 표준화 문제다. 각 기업별 BEMS의 개발 형태가 달라 상호 운용 호환성이 미흡하고 수집-처리-제어 등에 대한 세부 프로세스가 상이하다는 것이다. 또한 BEMS 설계·시공·유지관리 등의 기술기준이나 성능 수준을 평가할 수 있는 인증제도 등 제도적 장치가 없어 표준화에 곤란을 겪고 있다.
기술도 취약하다. 보급 활성화를 위해서는 가격대비 성능이 우수한 계측·계량장치가 필요하나 기술기반이 취약해 외국기업 제품에 의존하고 있다. 하드웨어 기술 중 유량계와 제어기(밸브), 특수센서 등의 기술이 특히 그렇다. 수집된 에너지사용 정보를 분석하는 최적화 알고리즘 및 자동제어 프로그램 등 운영기술 및 소프트웨어 개발에 대한 기술 역시 마찬가지다.
전문인력 부족도 해결해야 할 과제다. 각 건물별로 다양한 사용환경과 에너지설비를 고려한 에너지절감 방안 마련을 위해 전문지식과 경험을 갖춘 기술인력이 필요하다. 관련기업의 대부분이 인력 부족을 호소하고 있다.
비즈니스 모델도 만들어야 한다. 도입 초기에는 비용부담이 적은 저가형 BEMS 개발과 보조금 등 정부지원을 통해 보급형 비즈니스모델을 창출할 필요가 있다.
이같은 현실을 타개하기 위해 국토부가 BEMS 보급 활성화 방안을 마련하고 추진 중에 있다.
BEMS의 KS 표준화 및 기술기준을 제정키로 했다. 이와 관련 국토부는 지난해 8월 BEMS KS를 제정했다. 아직은 일반적 수준이지만 연구용역을 통해 BEMS KS의 완결성을 높인다는 계획이다.
BEMS 인증제도 추진된다. BEMS의 성능 수준에 따라 등급을 부여하는 인증제도를 도입해 시스템의 신뢰성을 확보하는 동시에 산업발전을 촉진한다는 방침이다.
기술개발과 관련해서는 ICT 기반 BEMS 기술개발이 이뤄진다. BEMS 인프라인 하드웨어와 운영 소프트웨어 기술개발 추진된다.
전문인력 양성을 위해 미래친환경 건설산업 인력양성사업에 건축·설비·IT 분야 융합과정인 ‘건물에너지관리 특화과정’을 개설하고 인력수요에 따라 필요시 기존 건설 또는 IT 관련 교육기관을 ‘녹색교육기관’으로 지정해 지원한다는 것이다.
‘건축물에너지평가사’ 실무교육과 에너지관리자 양성교육 등과 연계해 BEMS 전문가 특화교육도 실시된다.
보급을 촉진하고 신규시장을 창출하는 작업도 본격화 된다. 보급 촉진을 위해서는 인센티브를 제공하고 공공기관이 선도해 나가는 방향으로 추진된다. 녹색건축 인증 우수등급 이상을 취득하면 건축기준을 완화해주고 취·등록세를 감면해 주기로 했다. 에너지 진단 의무대상자가 BEMS를 도입하면 진단주기를 연장해 주는 방안도 같은 맥락이다.
에너지 다소비 건축물 및 규모별 상업·업무용 건축물을 중심으로 BEMS 설치 시 보조금을 지원하는 시범사업을 올해부터 5년간 100개 건축물을 대상으로 추진하고 있다.
공공건축물 그린리모델링 시범사업 시 BEMS를 설치해 사후 효과 검증을 위한 모니터링 수단으로 활용하고 에너지다소비 기존 건축물에 대한 리모델링을 할 경우 BEMS 설치를 의무화하고 신축 건축물은 BEMS 인증취득 의무화 추진한다.
신규 사업모델 창출하는 것도 중요하다. 이른바 ‘BEMS 원격 광역관리 시스템’ 비즈니스 모델을 만드는 것이다. ICT 기술을 활용해 건축물과 BEMS 전문관리자를 연계시킨 ‘광역 관제센터’를 구축해 전문적 건물에너지 관리 서비스를 제공하게 된다.
이런 계획이 추진되면 어떤 효과를 볼 수 있을까. 전국 건물 680만동 중 0.34%(연면적 9.34%)인 3000㎡이상 상업·업무용 건축물 2만3000동(연면적 3억1500만㎡)에 BEMS 보급됐다고 가정할 경우 원전 1기의 57%를 대체하는 에너지 절감효과를 볼 수 있을 것으로 분석되고 있다.
전국 건물을 대상으로 구축 중인 ‘국가 건물에너지 통합관리시스템’과 연계할 경우 효율적이고 종합적인 관리가 가능해 질 것으로 기대되고 있다.
▲BEMS 시장과 선진국 동향
연 15.6%씩 급성장 2020년 6조7000억 시장
다국적 기업이 세계시장 주도
그러나 선진국도 아직은 자동제어 기능과 에너지성능 최적화 프로그램을 모두 갖춘 고성능 BEMS는 초기개발 단계다.
최근 경제여건 악화 및 에너지위기로 건물에너지를 효율화 해 유지관리 비용을 줄이려는 시장수요가 점차 증가하고 있다. 해외 전문 리서치보고서에 의하면 시장규모가 2012년 2조1000억원에서 2020년 6조7000억원으로 연 15.6%씩 급성장할 것으로 예상되고 있다.
미국은 자동제어 기술개발은 초기단계이나 정확한 건물에너지 계측방안 및 데이터 분석기술 등 고성능 BEMS 도입기반은 탄탄하다.
미국시장은 세계시장의 약 50%를 차지하므로 시장수요 증가 및 높은 기초기술력에 의해 급속히 도입이 활성화될 것으로 전망되고 있다.
미국 정부는 관련업계와 협력해 건축물의 에너지성능과 유지관리 비용을 최적화하기 위한 기능통합 지식시스템 구축 연구를 활발히 진행하고 있다.
EU는 BEMS 활용을 통한 건물에너지 절약 및 쾌적도 향상에 대한 검증이나 효율적인 BEMS 운영과 관련한 다양한 연구를 진행하고 있다.
OECD산하 국제에너지기구의 주요국 중심으로 최적화 설계 및 제어기술, 고장진단 기술, 사후처리 기술, 통합화 기술 등 관련연구를 수행하고 있는데 고성능 BEMS를 실제 건축물에 적용할 수 있는 기술수준에 도달해 있다.
일본은 정부차원의 다양한 연구·개발 및 도입지원 등으로 계속 발전해 나가고 있다. 2002년부터 BEMS 도입지원사업을 실시하고 있는데 도입비용을 보조(1/3이내, 최대 5억원)하고 도입 후 3년간 에너지절약 사항을 의무적으로 보고하게 하고 있다.
또한, BEMS 운용 전문인력의 직접 고용이 곤란한 중소형 건축물을 대상으로 중앙관제센터에서 다수의 건축물을 네트워크를 통해 통합관리하는 군(群)관리 시스템을 도입했다.
※BEMS란
건물 내 에너지 사용기기(조명, 냉·난방설비, 환기설비, 콘센트 등)에 센서 및 계측장비를 설치하고 통신망으로 연계해 에너지원별(전력·가스·연료 등) 사용량을 실시간으로 모니터링하고 수집된 에너지사용 정보를 최적화 해 가장 효율적인 관리방안으로 자동제어하는 시스템이다.
기존의 유사한 건물관리 시스템은 각종 설비기기에 대한 단순한 상태감시와 단편적인 자동 또는 수동제어 중심이지만 BEMS는 에너지사용 정보를 수집·분석해 건축물 특성에 따라 최적화된 개선방안을 제시하고 이에 따라 자동제어를 통해 건물이 상시 최적가동 상태를 유지되도록 하는 첨단시스템인 셈이다. 건축·기계·전기·신재생 등 건물에너지와 관련된 고도의 전문지식에 정보통신 기술을 접목시킨다는 점에서 기존시스템과 차별화된다.
