대한설비공학회(회장 송두삼)는 11월28일 한국과학기술회관에서 열린 2025년도 동계학술대회에서 ‘제어계측’ 세션을 운영했다.

 

발표는 △AI에이전트 기반 공조시스템 자율제어를 통한 재실자 맞춤형 환경구성 및 에너지효율화(황재민 성균관대 연구원) △Agentic Fault Detection and Diagnosis (AFDD): 건물 HVAC시스템에서의 자율진단 서비스 구현(구자범 성균관대 연구원) △AI 에이전트 기반 건물 이상 탐지 및 진단 시스템 최적 설계를 위한 AIOS 관점 접근의 타당성 평가(장병준 성균관대 연구생) △AI운영체제 개념기반 건물운영단계서비스 에이전트 최적운용 방법론제안(송지환 성균관대 연구원) 등으로 진행됐다.
 

AI, 실시간데이터 수집… 재실자맞춤 환경 제공

 

황재민 성균관대학교 지능형건축설비연구실 석사과정 연구원은 ‘AI에이전트기반 공조시스템 자율제어를 통한 재실자 맞춤형 환경구성 및 에너지효율화’에 대해 발표했다.

 

실내환경품질을 유지·개선하면서 에너지사용량을 절감하는 히트펌프시스템 제어가 필요하다.

 

광범위한 한정적용과 지속적인 운영관리를 위해 히트펌프시스템을 자율적으로 제어할 수 있는 서비스로 AI에이전트시스템을 제안했다.

 

AI에이전트는 △추론 △목표 △유동적인 문제해결역량 등을 활용한 소프트웨어시스템이다.

 

AI에이전트가 건물 안에서 실시간으로 데이터를 받아오면 이를 기반으로 공간별 제어규칙과 가상모델을 자동 생성해 직접 냉·난방을 제어한다.

 

AI에이전트를 활용하기 위해 온톨로지를 생성해야 한다. 온톨로지 자동생성은 AI에이전트가 가용자원을 활용해 건물의 공간구조와 데이터 수집체계를 자율적으로 온톨로지 형태로 구축하는 것이다. 온톨로지는 대상 도메인과 시스템구성요소 간 관계·특성 등을 컴퓨터가 이해할 수 있도록 표준화한 표현이다.

 

온톨로지 생성을 통해 △건물공간적 구성 △설비계통 △데이터수집포인트 △가상모델 등을 포괄적으로 표현할 수 있는 형태로 구성돼 이를 바탕으로 서비스를 구현할 수 있다, 이렇게 생성한 가상모델은 공간용도에 따라 고정 재실자 존재여부에 따라 공간 쾌적 온·습도를 설정한다. 실험은 BMS가 없는 사무공간에 센서와 적외선리모컨허브를 설치해 수행됐다.

 

실험결과 △에너지사용량 40% 이상 절감 △재실자 PMV(Predicted Mean Vote) 변동폭 31.7% 감소 △냉난방 성능·쾌적성 등 개선됐다.

 

황 연구원은 “AI에이전트는 구역단위상태와 재실자특성을 반영해 냉방 강도조정 및 가동중지 등을 자율적으로 수행했다”라며 “다양한 건물에 AI기반 제어서비스를 확대·적용하기 위해 시뮬레이터 기반검증과 서비스화 플랫폼구축 등을 진행할 계획”이라고 말했다.

 

HVAC시스템 자율진단 서비스, 비정상적제어 진단 가능

구자범 성균관대학교 지능형건축설비연구실 박사과정 연구원은 ‘Agentic Fault Detection and Diagnosis (AFDD): 건물 HVAC시스템에서의 자율진단 서비스 구현’에 대해 발표했다.

 

기존 AI에이전트 기반 FDD(Fault Detection and Diagnosis)연구는 비정상적인 물리적거동을 진단하는데 초점을 두고 시스템 수준 제어거동을 진단하는 연구는 부재했다. 이를 해결하고자 LLM기반 AI에이전트를 HVAC시스템 다중제어루프에서 발생하는 비정상적인 물리·제어거동을 자율적으로 진단할 수 있는 Agentic시스템을 구축했다.

 

AFDD는 △사용자 △전문가 △AI에이전트 △데이터베이스 △FDDtoolkit으로 구성되며 전문가가 제공한 지식체계와 사용자가 제공한 질의를 바탕으로 데이터와 툴을 호출한다. 이를 기반으로 사용자가 요청한 서비스를 자율적으로 수행하는 체계를 가진다.

 

AFDD 서비스는 T-ranno플랫폼에서 구현돼 AI에이전트 기반 △온톨로지 생성 △가상모델 구축 △제어루프별 FDD 진단규칙 생성 △FDD서비스 실행 △진단리포트 생성·알림전송 등 단계로 구성된 워크플로우를 통해 실행된다.

 

실험결과 실제 운영 중인 건물 HVAC시스템에서 온톨로지 가상모델 제어로프에 대한 진단 룰을 자동으로 생성할 수 있는 에이전트 AI시스템을 구축할 수 있었다. 이를 기반으로 건물 HVAC시스템에서 비정상적인 제어거동인 △센서·액추에이터 이상 △플랜트과부하 △공급측제어루프 거동문제 △제어설정값 적절성 등을 자율적으로 진단했다.

 

구 연구원은 “AFDD서비스 고도화를 진행하고자 장치단위 FDD를 수행해 AFDD서비스를 확장하고자 한다”라며 “실제 운영단계에서 효율적인 서비스 제공을 위해 LLM모델별 AFDD성능평가를 진행하고자 한다”고 말했다.

 

개별건물 특화 서비스 제공... 운영 최적화

장병준 성균관대학교 지능형건축설비연구실 학부연구생은 ‘AI 에이전트 기반 건물 이상 탐지 및 진단 시스템 최적 설계를 위한 AIOS 관점 접근의 타당성 평가’에 대해 발표했다.

 

개별 건물에 특화된 서비스를 자율적으로 제공하려면 유동적인 문제해결 역량을 갖춘 LMM 기반 AI에이전트가 필수적이다.

 

기존 AI에이전트는 전문가가 직접 코드수준에서 설계하며 개별 업무목표를 인간 중심으로 설정했다. 각 에이전트가 처리해야 하는 LLM입력값이 방대해지며 구동시간과 비용이 증가하는 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위해 AI에이전트시스템 운영최적화를 위한 AIOS(AI Operating System)관점이 제시됐다.

 

AIOS는 에이전트로직을 툴·메모리 등 자원과 분리해 에이전트동작을 통합관리함으로써 실행 효율을 높이는 운영체제다.

 

연구는 AIOS가 에이전트와 자원을 분리한 것처럼 전문가를 에이전트시스템 설계업무에서 분리한다. 시스템 내부 개별프로세스 의존관계를 기반으로 최적정보흐름을 도출하는 AI에이전트 오케스트레이션 자율화 방법을 제안했다.

 

AI에이전트오케스트레이션은 목표수행에 필요한 에이전트와 툴을 시스템 내부에서 △생성 △조율 △관리한다. 이 프레임워크의 핵심 주체는 APO(Autonomous Process Orchestrator)로 APO는 시작 데이터부터 최종 출력물까지 정보흐름을 자율적으로 설계하고 실행한다.

 

또한 AI에이전트 기반 FDD시스템은 건물자동제어시스템(BAS: Building Automation System)에서 수집된 운영데이터를 활용해 건물온톨로지를 생성·갱신하며 △가상센서 정보 △전문가 제어루프 △임계값 등을 바탕으로 상태판단 기준인 FDD규칙을 생성한다. 아울러 의미기반 스케줄링과 입출력구조 기반 프롬프트 향상을 통해 AIOS관점에서 FDD시스템을 최적으로 설계한다.

 

장 연구생은 “APO가 설계한 AI에이전트시스템 프레임워크는 기존 대비 구동 시간 약 23%, 토큰 소모량 약 48%를 절감했다”라며 “AI에이전트시스템을 자율 설계·실행함으로써 건물 서비스 생성을 간소화하며 개별건물에 특화된 서비스를 제공할 수 있을 것”이라고 전망했다.

 

단순 어플리케이션으로 전체 프로세스 수행

송지환 성균관대학교 지능형건축설비연구실 석사과정 연구원은 ‘AI운영체제 개념기반 건물운영단계서비스 에이전트 최적운용 방법론제안’에 대해 발표했다.

 

송 연구원은 “기존 AI에이전트 기반 건물서비스는 △표준화된 프레임워크 부재 △다중서비스 운영 시 상호연계 부족 △서버부하 등 현실적운영 등 한계가 존재한다”라며 “이를 해결하기 위해 AI에이전트 기반 건물운영관리 서비스운용체계 프레임워크를 제시했다”고 말했다.

 

프레임워크는 △건물서비스 △서비스레이어 △운영체제 △인프라스트럭처레이어 등으로 구성된다.

 

AIOS 관점에서 운영체제는 △서비스앱을 위한 최적 프로세스·AI에이전트 시스템 구축을 위한 프로세스관리 △AI에이전트 최적으로 구동하는 것을 결정하는 오퍼레이션관리 △에이전트 구동 시 필요한 AI에이전트 자원을 실시간으로 업데이트할 리소스관리 등으로 구성된다.

 

서비스 생성·수행은 성균관대학교 지능형건축설비연구실이 직접 개발한 지능형 건축 AI플랫폼 T-ranno를 통해 보고서로 출력된다.

 

APO가 자동생성한 프로세스에 따라 △열취약건물 분석 △시뮬레이션 모델링 △에너지플러스 기반 분석 △결과보고서 생성 등 모두 자동 수행됐다. 연구결과 제시한 프레임워크 내에서 표준화된 서비스 프레임워크를 통해 도메인전문가는 단순한 어플리케이션 명세서만으로도 서비스 △설계 △구축 △운영 등 전체를 수행할 수 있다.