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에코센스, 지역난방 열E평가 신뢰성 향상

‘지역난방 열에너지 측정평가에 대한 표준(안)’ 개발



국내 환경컨설팅 제1호 기업인 에코센스(대표 권동명)가 지역난방의 정확한 열에너지 성과보고가 가능한 ‘지역난방 열에너지 측정평가에 대한 표준(안)’을 개발했다. 이를 통해 지역난방 사용자에 대한 서비스 질 개선과 에너지효율개선을 통해 국가적 차원의 에너지절감에도 기여할 것으로 기대된다. 

전력소비량은 매해 증가 추세를 보이고 있으며 소비량의 증가 추세에 따라 전력대란에 대비해 안전하고 지속가능한 에너지 생산방법과 생산된 에너지를 절약하는 방법이 고안되고 있다. 또한 구축된 절약방법에 의해 실제 절약된 에너지가 얼마나 되는지, 절감액이 얼마나 되는지를 추출하는 방법 등도 활발하게 개발되고 있다. 

에너지를 절약하고 절약된 에너지를 정량적으로 파악하는 방법으로는 과거에 소비된 열에너지 패턴으로 미래의 사용될 에너지사용량을 추정하고 추정치대비 실제 에너지 사용량이 얼마나 절감되는지를 파악하는 에너지 성과평가방법이 많이 사용되고 있다. 이러한 방법은 에너지소비 상황에 대한 데이터의 저장이나 정리된 정보 없이 부분적인 자료만을 이용하고 있어 어떠한 요소에 의해 변동 폭이 큰지 파악하지 못하며 환경변화에 따른 유연한 에너지절감 성과를 도출해내지 못하는 한계를 가지고 있다.

특히 지역난방 열사용자분야는 설비 운영관리주체가 비전문가인 관리사무소 담당자가 관리함으로써 비효율적인 설비관리 및 운영으로 지역난방시스템의 전체 효율이 저감되고 있는 실정이다. 우리나라는 사계절이 뚜렷한 열특성을 가지고 있어 이를 고려한 지역난방 열에너지 측정평가 표준마련을 통해 보다 정교한 열에너지절감 성과평가에 대한 지표마련이 필수적이다. 

해외의 경우 에너지절감 및 측정평가(MV: Measurement and Verification) 방법론을 제시하고 있으나 국내에서는 국제기준의 측정평가 표준 및 방법론이 부재한 상황이다. 

이번에 개발된 표준을 활용한 측정평가를 통해 이용자에게 보다 구체적으로 열에너지를 이용하는데 따르는 경제적인 효과를 객관화함에 따라 운영자 또는 이용자로부터 보다 에너지절약적인 사용자 행태개선을 기대할 수 있다. 

지역난방 열에너지 측정평가 표준 마련이 이루고자 하는 기술적 과제는 현재 논의되고 있는 문제점을 해결하기 위한 것으로 단순 절대치로 평가되는 절감이 아닌 변수가 고려된 에너지절감량 또는 에너지절감액을 제안, 수용가가 고려된 정보를 제공하는 것이다. 

또한 일정기간 동안 축적된 건물의 열에너지사용량 데이터를 이용해 선형회귀모델식을 추출하고 축적된 열에너지사용량 데이터로부터 절기에 따라 보정계수를 산출한다. 열에너지사용량 데이터가 축적되지 않은 시점 즉, 일정기간 이외의 시점의 열에너지사용량에 대한 예측의 정확도를 높이는 데 목적이 있다. 

지역난방 열에너지 소비는 계절의 변화에 민감한 특성을 가지고 있다. 겨울철(11~2월) 기간 동안의 열에너지사용량이 많은 반면 여름철(6~9월)의 열에너지사용량은 타 기간에 비해 상당히 적다. 지역난방의 경우 더 정확한 성과평가 계산을 위해 계절별 특성을 반영한 구간분리형 선형회귀분석 적용이 필요하다. 또한 겨울철과 여름철에 시행한 절감활동의 가중치를 달리함으로써 차별화된 에너지절감 성과지표로 사용이 가능하다. 

사용자 분쟁 최소화·열에너지 효율화 사업 기대
지역난방 열에너지 측정평가 표준마련을 위해 구성한 표준(안)에서는 지역난방과 열에너지 특성을 고려해 평가의 적용범위, 경계규정, 계절적 요소를 반영한 가중치를 적용한 구간분리형 선형회귀모델식의 적용을 주요 내용으로 제시하고 있다. 

지역난방 열에너지 측정평가 표준(안)은 건물의 일정기간 동안 축적된 열에너지사용량의 데이터를 기반으로 선형회귀모델식을 추출하고 축적되지 않은 시점의 열에너지사용량을 예측해 에너지절감 비용을 산출하는 트런케티드 선형회귀모델을 이용했다. 이는 국내 열에너지 사용자 특성 및 구간 가중치 등을 차등 적용한 구간 분리형 선형회귀모델으로 일반 선형회귀분석보다 정확한 측정평가가 가능하다. 

트런케티드 선형회귀모델을 이용한 에너지절감 성과평가방법은 과거의 일정기간 동안 축적된 데이터를 기반으로 선형회귀모델식을 산출하고 절기별 가중치를 추출해 예측하고자 하는 시점의 열에너지소비량 예측의 정확도를 높일 수 있다. 

이번 표준안은 △측정평가 적용범위 △열 수요관리 측정평가 경계규정 △구간 분리형 선형회귀모델식 등으로 구성됐으며 △경계설정 △보고기간 및 베이스라인 기간설정 △측정평가방법 선택 △교차 검증 △보고 등의 절차를 거친다.

열에너지절감성과 평가의 경계는 지역난방을 사용하는 건물을 기본으로 하며 단지별 열에너지절감성과 평가를 요청한 직전년도를 보고기간으로 그 전년도를 베이스기간으로 한다. 베이스라인 기간으로 선형회귀모델을 수립, 평가후 수립조건을 충족하지 않아 평가할 수 없을 경우에는 과거 1년을 추가한 해당년도를 베이스라인 기간으로 다시 설정해 평가한다.

평가 후 수집한 데이터 확인 및 결과의 불확도, 열에너지성과개선활동 의도 및 개요, 열에너지이용 특성, 열에너지 가격 정보, 보고기간 동안의 데이터 모니터링 방식, 측정평가 예산 등을 고려해 교차검증 실시 및 측정평가 결과를 확정짓는다.

이를 통해 예측된 열에너지사용량 데이터를 기반으로 열에너지사용량의 절감액을 신뢰도 높게 산출할 수 있다. 아울러 최소한의 일정기간 동안 축적된 열에너지사용량 데이터를 이용해 건물의 상태변화, 예를 들어 건물에 EPIA(Energy Performance Improvement Action: 에너지 성능향상 행위)가 적용돼 열에너지 소비 상태가 변경됐을 때에 대한 열에너지소비량을 정교하게 평가할 수 있다. 

이번에 개발된 ‘지역난방 열에너지 측정평가 표준’ 마련으로 열수요관리 MV Boundary(측정평가 경계 설정), 절기별 가중치 적용, 에너지절감에 영향을 주는 변수가 고려된 측정평가를 통해 종래의 평가방법이 가지고 있는 문제 및 한계를 해결할 것으로 보인다. 

에코센스의 관계자는 “정확한 예측을 통해 공급계획을 수립 후 공급하게 함으로써 수요자가 부담해야하는 비용과 공급자와 수요자 간 열사용에 대한 분쟁을 최소화할 수 있다”라며 “뿐만 아니라 지역난방과 관련된 열에너지 효율화 사업에 대한 정확한 열에너지 성과보고가 가능할 것으로 기대된다”고 밝혔다.