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지역난방公, IoT 기반 열수요 통합관리시스템 개발

KETI·현암바씨스·융합기술연구원·에코센스 등 참여



지역난방 사업자가 열사용자에게 실시간 열사용 정보 및 부가정보를 제공해 효율적인 운영이 가능한 피드백 서비스가 개발된다. 한국지역난방공사 미래개발원은 2015년부터 ‘IoT 기반 지역난방 열수요 통합관리시스템 기술개발’ 과제를 진행하고 있으며 현재 3차년도 연구를 진행하고 있다.

이번 과제는 한국에너지기술평가원의 에너지기술개발사업 연구과제로 지역난방공사 미래개발원이 주관하고 전자부품연구원(KETI), (주)현암바씨스, (재)차세대융합기술연구원, (주)에코센스가 참여해 오는 5월 마무리될 예정이다.

지역난방공사는 국내 최대규모의 지역냉난방 열공급 전문기업으로 과제 총괄 및 운영, 실증용 테스트베드 선정 및 구축, 실증시험 및 시험에 대한 결과평가를 맡고 있다. 전자부품연구원은 IoT기반 건물효율화 원천기술을 보유하고 있으며 IoT기반 2차측 정보수집모듈개발 및 자동제어시스템 표준을 담당했다.

현암바씨스는 자동화 및 제어설비 선도기업으로 2차측 자동제어 시스템을 개발하고 기존설비 연동 게이트웨이를 개발한다. 차세대융합기술연구원은 빅데이터기반 2차측 열수요관리 플랫폼 및 서비스기술을, 에코센스는 국제표준기반 열수요관리 평가(M&V) 표준 및 분석툴을 개발한다.

오는 5월 3개년 과제 마무리
연구의 주요내용으로는 IoT를 기반으로 한 열사용자 통합관리시스템 및 효율개선, 설비진단 등 사용자 서비스를 개발하고 열사용자 자동제어시스템 국산화, 국제표준에 맞는 열수요관리 성과측정 표준 및 소프트웨어 개발이 포함됐다. 사용자 대상 실증시험 및 효과분석도 진행된다.

연구성과로 지난해 11월 표준참조 모델 기반의 열사용자 기계실용 자동제어시스템이 국산화됐으며 12월 국제표준 기반의 열사용자 열수요 측정·평가 표준방안 및 소프트웨어도 개발됐다.

현재는 빅데이터 기반의 열사용자 통합관리시스템 S/W 및 열사용자 효율진단, 개선 및 사후관리 서비스, IoT 기반의 개별세대 난방 원격제어를 위한 제어기 및 보조센서 개발이 진행 중이다.

그동안 지역난방 사용자설비의 문제점으로 지적돼왔던 기계실 관리자의 전문성 결여, 지역난방 사업자의 전담인력 한계 등으로 설비의 쳬계적 관리 및 운영이 어려운 측면이 있었다. 또한 15년 이상 사용자가 전체의 41% 이상(53만세대)을 차지하는 등 노후 공동주택이 증가함에 따라 열손실, 에너지낭비 등이 지적됐다. 이 외에도 △기계실 제어설비 고장방치 △건물용 제어설비를 공동주택에 적용 △기계실 제어설비 90% 이상 외산 △사용자 기계실 및 세대 운전정보 없음 등 사용자측 문제점들이 산재해 있었다.

이를 해결하기 위해 시작된 이번 과제는 현재 2차년도 연차평가를 마치고 오는 5월 과제 마무리까지 순조로운 개발이 예상된다.

지역난방공사 미래개발원은 평가발표에서 열사용자 기계실 효율분석 및 개선방안 개발을 통해 기존 2차측 난방제어 방식인 외기보상 제어방식와 함께 난방차온(공급·회수 온도차) 제어방식을 제시했다. 2017년 1월 분석한 실증지역 열사용량에 대한 TRNSYS 해석결과 약 3% 열사용량 절감효과가 있음을 확인했다.

전자부품연구원은 기계실 및 세대 운전 데이터 통신시스템을 구성해 기계실설비의 온도, 압력, 유량 등 데이터 수집이 이뤄지지 않았던 부분까지 IoT를 적용, 개별세대의 열에너지 사용량, 실내온도, 재실감지 등을 통한 쾌적한 실내환경 제공과 에너지소비를 개선했다.

또한 기계실 IoT Enabler & Temporary-EMS 개발 및 실증을 완료했다. IoT Enabler와 Temporary-EMS를 활용한 기계실 원격 모니터링 시스템 구축 및 데이터통신 기술확보로 구축된 시스템에 대한 IoT 기술 서비스적요에 대한 시험성적서를 발급받았다.

현암바씨스는 표준참조모델 기반의 기계실 자동제어시스템(CCMS)와 Legacy Gateway 시제품을 개발하는 데 성공했다.

지역난방 기계실에서 사용되는 자동제어시스템을 국산화하고 기계실 운영환경에 최적화된 DDC 메인 및 확장모듈을 개발했다. 또한 CCMS 에너지효율화 소프트웨어와 지역난방 공동주택 전용 에너지관리기능 소프트웨어를 개발했다. Legacy Gateway시제품을 개발해 비단마을, 서흥마을, 건설기술연구원 등 실증사이트에 설치, 매 1분단위로 데이터를 수집하고 있다.

특히 효율분석이 가능하도록 추가 센서부착 및 데이터 수집, 통신시스템을 정비하고 각 열교환기당 4개의 압력센서와 2개의 초음파유량센서, 온도센서를 추가해 통합관리시스템 실증을 위한 사이트 구축 및 운영에 힘쓰고 있다.



차세대융합기술원은 빅데이터 기반의 열수요 통합관리시스템 소프트웨어를 개발했다.

오픈소스 기반의 고성능 빅데이터 시스템 플랫폼을 구축하고 통합관리시스템과 부속서비스 소프트웨어 등을 플랫폼 상에서 안정적으로 구동했다. 지난 연차에서 구축된 빅데이터플랫폼을 업그래이드 해 기존대비 운용효율성, 확장성, 개방성, 유연성, 보완성 등을 향상시켰다.

또한 웬서비스 기반의 열수요 통합관리시스템 소프트웨어를 개발했다. 빅데이터시스템에 내재된 엔진을 통한 통계 및 보고서 기능이 포함됐으며 웹서비스 UI기반이며 열사용자 기계실 효율 진단·개선 서비스 및 열사용자 사후관리서비스가 탑재됐다.

열사용자설비 효율진단·개선 및 사후관리 서비스도 개발됐다. 열효율분석은 엑서지 분석기번을 기반으로 열교환기 및 기계실 단위의 열에너지 효율측정방식을 도입했다. 실시간 빅데이터 분석이 가능한 것이 특징이다.

기계실 설비고장 진단 및 예측 알고리즘으로 차후 누적돼 수집되는 빅데이터 분석기술로 최적화가 가능하며 세대별 열사용량 및 회수온도 이상분석 알고리즘을 개발해 스마트폰 앱을 통한 사용자정보 제공서비스를 개발했다.

에코센스는 과거 현재정보 및 개발 시스템 정보수집을 통한 테스트베드 연계 표준 및 MV 분석 소프트웨어 적용 측정평가를 공개했다. 측정평가 공통 및 실행 구성요소를 선정해 측정평가를 위한 베이스라인 기간과 보고기간을 설정, 예측과 재구성방법으로 평가가 가능하다. 개발 소프트웨어는 EnPI V4.0과 국내 에너지성과평가 기준 모두를 적용할 수 있도록 설계했다.

또한 3 Tier(Admin-Manager-User) 권한구분, 측정평가 후 보고기능 수행을 위한 보고서 형식의 결과보고 및 출력 들을 통해 신표준 분석결과를 반영, 소프트웨어를 고도화했다.