대한설비공학회(회장 강용태) 미래성장특별위원회(위원장 장영수)가 건물부문 탄소중립을 위한 미래 기계기술로 ‘가상센서 기반 스마트도시’를 제시했다. 윤성민 인천대 도시건축학부 교수는 에너지절감 계획수립, 제어, 성과분석, 검증 등은 물론 정책개발, 여론확산 등의 기반이 되는 데이터를 충분히 수집하려면 다수의 센서가 필요하며 비용·고장·관리 등 현실적인 한계극복에 가상센서가 유용하다고 제안했다. 윤성민 교수는 성균관대에서 학·석사학위를, 미국 네브래스카-링컨대에서 박사학위를 취득한 건축공학분야 전문가로 2019년 건축환경설비분야 국제 저명저널인 Building and Environment(JCR 1.56%)에 기고된 3,000여편의 논문 중 3편에 수여하는 최우수논문상을 수상하기도 했다. 윤성민 인천대 교수를 만나 기술에 대한 설명과 의미에 대해 들었다. ■ 기술제안 배경은2050 탄소중립 실현을 위해 건물부문의 역할이 중요해지고 있다. 한국판 그린뉴딜 10대 시그니처사업 중 7개가 건물과 관련이 있으며 신축은 제로에너지건축물(ZEB)로, 기축은 그린리모델링(GR)으로 에너지성능을 개선하려는 정책이 추진 중이다. 이러한 건물 탄소중립정책에 대한 국민적 동의를 얻
한국에너지기술연구원 제1호 연구소기업으로 선정된 케이앤에스에너지(대표 김수화)는 무한·청정에너지인 태양에너지에 대한 연구개발을 통해 대한민국 신재생에너지산업 활성화에 노력하고 있다. 케이앤에스에너지는 축적해온 시공노하우와 신재생에너지설비 KS인증을 바탕으로 에너지공단이 주관하는 주택·건물·지역 및 융복합 지원사업, 해외플랜드시장 개척 지원사업에 참여하고 있다. ‘편심형 매니폴드’ 사업화 착수케이앤에스에너지의 매니폴드 열교환기는 ‘진공관형 태양열 집열기’의 핵심부품으로 집열기 효율 향상의 주요요인으로 작용한다. 진공관형 태양열집열기는 진공기술을 접목해 열손실이 적고 효율이 높다는 특징을 가지고 있다. 매니폴드는 편심으로 형성된 유체통로로 이뤄진 편심형 엔드캡을 사용해 매니폴드에 부착한다. 이를 통해 제작비용을 절감하고 열매체 난류영역을 확대, 전열성능을 제고한다. 케이앤에스에너지의 관계자는 “‘KNSVC-18 단일진공관형 태양열집열기’는 집열튜브가 단일진공관 구조로 설계돼 빛의 투과율을 높이고 특수 티타늄합금이 코팅된 판형 집열판을 히트파이프에 부착해 열을 직접 전달하는 구조”라며 “이를 통해 타 집열기대비 약 30% 이상의 집열효율 향상과 온수생산효과를 얻을
2004년 설립된 이맥스시스템(대표 이종욱)은 창업이래 건물의 종합 냉난방시스템사업을 성실히 운영하고 있으며 2009년부터 태양열집열기 제조업을 시작해 현재 태양열, 지열, ESS 등 신재생에너지사업을 수행하고 있다. 특히 제조부문은 KS인증, Q마크 인증 등으로 신뢰성을 대·외적으로 인정받고 있다. 기업부설연구소는 산업통상자원부의 R&D과제를 다수 수행하며 탄탄한 기본기를 갖춘 유망기업으로 성장하고 있다. 또한 에너지절약전문기업으로 등록돼있으며 중소벤처기업부로부터 경영혁신 및 기술혁신형 중소기업으로 지정됐다. 태양열 활용 사업모델 다변화이맥스시스템은 태양열집열기와 태양광·열(PVT) 복합모듈, BIPV(건물일체형 태양광)모듈 등을 주력생산하고 있다. 이맥스시스템의 태양열집열기는 평판형으로 자체생산하고 있으며 고온에서 집열효율이 우수한 중온용 이중투과체 집열기를 정부개발과제로 개발, 생산하고 있다. 이중투과체 집열기는 고온효율이 우수하기 때문에 산업공정열부문이나 계간축열시스템에 적합한 집열기로 알려져있다. 이와 함께 전력과 열을 동시에 생산할 수 있어 탄소중립 및 제로에너지건물 시대에 전 세계적으로 각광받고 있는 PVT 복합모듈을 정부과제로 개발해 생
세한에너지(대표 권영호)는 2004년 창업이래 우리나라 태양열업계 대표기업으로 정부지원사업에 의존하는 어려운 국내시장에서 지속적인 연구개발과 신기술 선점을 통해 선두기업으로 자리매김하고 있다. 태양열시스템 관련 글로벌 리딩기업인 독일 파라디그마와 기술제휴를 통해 중·고온 이중진공관형 태양열집열기를 연구개발해 대구·경북에서 유일하게 ‘고효율 태양열집열기’로 신재생에너지 설비인증을 획득한 바 있다. 또한 국내 태양열시장에서 입지가 확대됨에 따라 제품양산화에 따른 제품제조부터 시공납품, 사후관리까지 전반적인 프로세스를 수행하고 있는 신재생에너지 전문기업이다. 활용성 향상방안 강구세한에너지의 이중진공관형 태양열집열기는 유리관에 알루미늄 및 선택흡수 코팅 후 유리관과 유리관 사이를 진공상태로 유지해 열손실을 줄인 고효율 태양열집열기술이 적용됐다. 이를 통해 국내 최고수준의 효율성능을 보여주고 있다. 특히 진공관 내부의 히트파이프를 적용함으로써 성능 및 내구성 향상 및 과열방지를 구현했다. 세한에너지의 관계자는 “국내 태양열시장이 활성화되고 보급됨에 따라 시장에서 차별성을 확보할 수 있는 방안은 태양열집열기의 활용도 즉, 의존율을 높이는 것으로 태양열과 태양광을 결합해
박정순 에너지경제연구원 신재생에너지연구팀 명예선임연구위원은 신재생에너지 관련정책에 대해 지속적으로 역량을 쌓으며 ‘재생열에너지 보급장벽 분석 및 보급정책 설계방안’ 등 관련연구성과를 거두고 있다. 또한 현재 산업부 자체평가위원회 위원, 국토부 중앙통합심의위원회 위원, 경기도 에너지위원회 위원 등으로 재직하면서 국내 신재생에너지 확산에 이바지하고 있다. 박정순 명예선임연구위원을 만나 신재생열에너지의 중요성과 한계점, 탄소중립 달성수단으로 신재생열에너지를 확산하기 위한 정책적 특성에 대해 들었다. ■ 탄소중립 달성을 위한 신재생열E의 중요성은 화석에너지 연소는 CO₂의 최대 배출원이므로 에너지소비구조의 탈탄소화는 탄소중립의 핵심과제다. 현재까지 신재생에너지의 보급이 전력부문위주로 진행돼왔으나 탄소중립 목표를 달성하기 위해서는 열에너지부문에서도 신재생에너지 보급활성화가 필요하다. 신재생열에너지 보급이 중요한 이유는 열에너지부문이 최종에너지소비에서 가장 큰 몫을 차지하기 때문이다. 현재 세계 최종에너지소비량 중 전력부문은 20%, 수송부문은 30%를 차지하지만 열에너지부문 점유율은 약 50%에 이르기 때문에 신재생열에너지 보급이 중요하다. 또한 열에너지부문은 최대
한국태양열융합협회(회장 권영호)는 2011년 태양열분야의 산·학·연 역량을 결집해 태양열에 대한 체계적인 기술개발 및 보급정책에 기여함으로써 우리나라 태양열산업을 세계적인 수준으로 육성하고자 설립됐으며 현재 19개 회원사가 활동하고 있다. 권영호 회장을 만나 탄소중립시대 태양열의 역할과 침체된 태양열산업의 성장을 위한 협회 운영방향에 대해 들었다. ■ 2050 탄소중립시대 태양열은2050 탄소중립을 위해 각 부문별 수행해야 할 역할이 분명히 있다고 판단된다. 먼저 2050 글로벌 탄소중립 로드맵을 수립한 국제신재생에너지기구(IRENA)의 로드맵을 살펴보면 전력화와 에너지사용량 저감, 신재생에너지화는 탄소중립정책의 핵심축으로 볼 수 있다. 전력화가 핵심인 것은 분명하지만 세부적으로는 열에너지 사용분야에서 직접 사용이 가능한 신재생열에너지의 보급을 확대하는 정책 또한 크게 부각되고 있다. 예를 들면 건물부문에서의 태양열 비중은 10%로 매우 큰 역할을 담당하며 비중이 3%인 지열과 비교했을 때 중요도를 확인할 수 있다. 전체 글로벌 최종에너지 사용량의 약 50%가 열에너지로 사용되며 이중 약 50%가 산업부문에 사용되고 있는 것으로 파악된다. IRENA의 로드맵
남유진 부산대 교수는 친환경 건축 및 신재생에너지 융복합 기술개발에 관심을 가지고 지속적으로 연구를 수행하고 있다. 최근 5년간 산업통상자원부, 국토교통부, 환경부 등 정부기관과 기업의 지원을 받아 약 20여개의 연구프로젝트를 수행한 바 있다. 태양광·열, 지열 등 요소기술 개발부터 최적설계, 통합운전제어 등에 이르기까지 실제 건물에 즉시 적용할 수 있는 응용연구를 진행하고 있으며 건물 신재생에너지와 관련해 SCI급 40여편을 비롯해 120여편의 논문을 국내·외 저널에 게재해 신재생에너지분야 학술발전에 이바지하고 있다. 특히 미국, 캐나다, 일본 등과 국제공동연구(KIAT, 한국에너지기술평가원 등), 국제공동학점제 운영 등 신재생에너지 기술의 국제화에도 공헌하고 있다. 현재 인공지능 기반 신재생 융복합시스템 통합제어플랫폼 개발을 수행하고 있는 남유진 교수를 만나 국내 건물부문 탄소중립을 위한 신재생에너지 보급의 중요성과 현재 추진하고 있는 연구에 대해 들었다. ■ 국내 건물 신재생에너지 현안은국내 신재생에너지시스템은 정부주도의 보급확대 정책으로 해마다 증가하는 추세를 유지하고 있다. 그러나 태양광 등 발전 위주의 ‘설치 우선정책’으로 다양한 신재생에너지기술이
한국에너지공단은 산업통상자원부 산하기관으로 신재생에너지보급실은 에너지공단 신재생에너지센터 내에서 신재생에너지 보급사업을 담당하고 있다. 신재생에너지보급실은 주택, 건물 등에 자가소비용 신재생에너지 설비 설치비를 지원함으로써 신재생에너지 보급을 확대하고 관련산업의 육성기반 조성을 목적으로 산업부와 함께 관련사업을 추진하고 있다. 윤영상 신재생에너지보급실장을 만나 에너지공단의 신재생에너지보급사업 현황과 태양열 보급확산을 위한 에너지공단의 노력에 대해 들었다. ■ 신재생에너지보급사업이란신재생에너지보급사업은 △주택 △상업건물 △산업단지 공장 △공공시설 등에 자가소비용 신재생에너지설비 보급을 지원하는 사업으로 내역사업으로는 △주택지원 △건물지원 △융복합지원 △지역지원 등으로 사업을 구분할 수 있다. 주택지원은 단독·공동주택에 태양광, 태양열 등 신재생에너지원 설치를 지원하는 것이며 건물지원은 일반건물, 산업·상업시설에 대해 신재생에너지 설비보급 및 기술개발·실증을 거친 신재생에너지설비의 시범보급을 지원하는 것이다. 융복합지원의 경우 지자체 주도로 2종 이상의 신재생에너지원을 2종 이상의 시설물에 보급하는 것을 지원한다. 지역지원은 지자체에서 소유·관리하는 공공건물·시
지속적으로 상승하는 지구온도로 인한 기후위기에 위협받고 있는 인류의 생존을 위해서 전 세계적으로 탄소를 줄이려는 움직임이 활발하다. 우리가 일상생활에서 손쉽게 사용하는 전력과 난방, 산업공정열 등의 열은 화석연료에 대한 의존도가 매우 높은 상황으로 에너지에 대한 전환은 탄소중립을 달성하기 위한 핵심축으로 중요성이 더욱 강조되고 있다. 이에 따라 세계 각국은 기존 화석연료 기반으로 생산되던 에너지를 탄소배출이 없는 신재생에너지로 전환하기 위해 법·제도를 마련하고 막대한 재정을 투입하고 있다. 우리나라 또한 신재생에너지 보급 확대를 통한 에너지부문 탄소배출량을 저감하기 위해 적극 나서고 있으며 지난 10월 2050 탄소중립 시나리오 및 2030 국가온실가스감축목표(NDC) 상향안 등을 확정했다. 특히 2030 NDC 상향안은 2018년대비 온실가스 배출량을 40%로 감축하는 것을 목표하고 있다. 이중 전환부문 탄소배출량 감축목표는 기존 28.5%에서 44.4%로 건물부문은 기존 19.5%에서 32.8%로 상향됐으며 이를 달성하기 위해 신재생에너지 보급 확대에 박차를 가하고 있다. 국내 최종에너지 소비비중은 전력이 57%, 열이 43%의 구성으로 추산되며 이는 열
김의종 인하대 건축공학과 교수는 프랑스 리옹 국립응용과학원(INSA Lyon)을 졸업하고 프랑스전력(EDF) 고효율건물산학연구센터(BHEE) 연구원으로 재직하는 동안 지열히트펌프부터 도시에너지시스템까지 건물에너지 시스템 성능분석, 평가, 최적화 연구를 수행하고 2015년부터 인하대 건축학부에서 설비 및 신재생에너지 시스템 관련 연구 및 교육을 진행하고 있다. 김 교수는 상세 모델링과 시뮬레이션을 활용한 기존 에너지시스템 분석 평가연구에 최적화, 예측제어, 인공지능 관련 연구를 통합해 다양한 과제를 수행 중이다. 주로 엔지니어링 기반의 실용적이며 실무적인 연구에 초점을 맞추고 있으며 귀국 후 약 20여개 산·학연구프로젝트를 수행했다. 이를 통해 모델 및 최적화 기반 기술현안에 대해 솔루션을 제공하는데 기여했으며 최근에는 삼성물산, 삼성중공업, 삼성엔지니어링에서 공모한 제1회 ConTech2021 기술공모전에서 대학 중 유일하게 제안기술이 선정돼 설계 및 운영단계에서 사용할 수 있는 건물에너지 시뮬레이터를 개발할 예정이다. 미래설비기술로 인정받고 있는 ‘하이브리드 지열히트펌프 제어시스템’ 연구에 집중하고 있는 김의종 교수를 만나봤다. ■ 지열시스템의 애로사항은지
제로에너지건축물(ZEB) 확대 정책에 따라 BEMS 수요확대가 기대되고 있지만 사실상 실질적인 효과가 제한적인 상황에서 ICT를 활용한 AI BEMS가 미래 기계기술로 주목받고 있다. 대한설비공학회(회장 강용태) 미래성장특별위원회(위원장 장영수)에서 간사로 활동하고 있는 이광호 고려대 교수는 향후 주목받을 기계기술로 ‘AI 기반의 BEMS’를 꼽았다. 이광호 교수는 미국 일리노이대에서 박사학위를 취득했으며 미국 버클리대 전임연구원을 거친 건축환경설비분야 전문가로서 ISO(국제표준기구) 기술위원회 163 워킹그룹 17 및 22 등 총 2개 워킹그룹의 의장(Convenor)으로 활동하고 있다. 이광호 고려대 교수를 만나 AI 기반 BEMS의 필요성과 현재까지의 연구수준에 대해 들었다. ■ AI BEMS를 미래기술로 뽑은 이유는BEMS는 최근 가속화되고 있는 ZEB인증제의 전제조건으로서 센서, 네트워크 프로토콜, BAS(Building Automation System), 최적화기술 등을 통해 건축물 에너지절감 성능향상을 위해 적용한다. ZEB인증은 2020년부터 공공기관이 연면적 1,000㎡ 이상 건축물을 신축·재축·별동 증축하는 경우 ZEB인증을 획득해야 한다.
정재원 한양대 교수는 최근 10년간 공조, 환기시스템, 제습 및 증발냉각시스템 기술개발과 관련 총 21건의 연구과제를 성공적으로 수행했으며 91편의 국제학술지논문(SCI급) 및 26편의 국내학술지논문(KCI급)을 발표했다. 국내 학술발표대회 논문(138편) 및 국제 컨퍼런스발표(110편)를 통해 관련 분야 전문가 및 연구자들과 활발하게 연구성과를 공유하고 국제적 연구 네트워크 형성을 통해 최신 연구동향 파악 및 선진적 연구를 수행하고 있다. 제습증발냉각 및 신재생에너지 건물적용과 관련된 연구성과들의 진보성 및 우수성을 바탕으로 38건의 특허를 출원했으며 이중 25건의 등록특허를 보유하고 있다. 정재원 교수를 만나 미래설비기술로 선정된 제습냉방 및 다기능 히트펌프시스템에 대해 들었다. ■ 주력 연구분야 현안은제로에너지건축물은 단열성능, 기밀도 등의 패시브 성능이 매우 고도화되면서 냉난방 및 환기 측면에서 기존 건물들과 상당히 다른 특성을 보이고 있다. 특히 크게 감소한 현열부하에 비해 상대적으로 변화가 적은 잠열부하(제습부하)로 인해 기존 건물에 비해 낮은 현열비를 갖는 특성을 나타내고 있다. 이에 따라 제로에너지건축물과 같이 낮은 현열비를 나타내는 건축물에
인구의 도시집중화, 건물의 고층화, 지상·지하연계 등으로 인해 도시의 건물은 대형·복합화가 이뤄지고 있으며 화재, 안전사고 등에 대한 대응방안이 중요해지고 있다. 지난 2017년, 2018년 발생한 제천시 스포츠센터, 밀양 세종병원 화재는 △위험감지 △신속한 대피·대응 등 골든타임 내 적절한 대처가 이뤄졌다면 인명피해가 커지는 것을 막을 수 있었다는 평가를 받고 있다. 이와 함께 2018년 발생한 KT 통신구 화재 등 지하공동구 화재는 재산피해를 비롯해 통신망정지 등 사회적 손실을 유발했다. 특히 다중이용시설에서 화재가 발생할 경우 건물 내 공간에 대한 정보가 부족해 적절한 인명구조에 어려움이 발생할 우려가 있으며 이로 인해 인명피해도 증가할 가능성을 가지고 있다. 화재는 대형 복합건물, 지하공동구, 전통시장 등을 막론하고 어디에서나 발생할 가능성이 있어 능동적이고 선제적인 재난대응이 필요하다. 최근 디지털트윈을 활용, 건물을 가상공간에 구현해 화재확산을 예측할 수 있는 기술이 개발되고 있어 주목받고 있다. 디지털트윈을 이용한 설비화재 안전기술을 개발하고 있는 임성균 고려대 교수는 열유체분야에서 지속적인 연구실적을 거두고 있다. 특히 SCI(E) 논문을 다수
2015년 파리기후변화협약에 따라 우리나라도 온실가스 배출량을 감축하기 위해 다양한 정책적, 기술적 노력이 필요한 시점이다. 건물분야도 탄소중립사회로의 전환을 위한 기술발전에 관심을 기울이며 미래 설비환경에 대응하는 신기술 개발과 산업구조의 변혁을 맞이하고 있다. 대한설비공학회는 학회 50주년(2021년)을 맞는 시기 즈음에 미래성장을 위해 설비분야와 밀접한 관련이 있는 젊은 연구자들의 기술융합과 차세대 성장전략에 기여하고 미래성장 비전을 제시하기 위해 2019년 1월 강용태 고려대 교수를 초대 위원장으로 미래성장특별위원회를 발족했다. 현재는 장영수 국민대 교수가 2대 위원장을 맡고 있다. 정재원 한양대 교수와 이성혁 중앙대 교수가 간사로서 실무운영을 맡고 있으며 설비분야에 관심있는 기계와 건축분야의 연구자 69명이 참여하고 있다. 대부분 설비분야 전문성을 확보하고 있는 30~40대의 젊은 연구자들로 인공지능, 신재생에너지 등 신기술분야에서 왕성한 연구활동을 하고 있다. 장영수 설비공학회 미래성장특별위원회 위원장을 만나봤다. ■ 위원장으로서 활동 소감은 위원회 발족 초기에는 젊은 설비 관련 연구자의 적극적인 참여를 유도하고 저변 확대를 위해 주력했다. 강용태
최근 2030 국가온실가스감축목표(NDC) 및 2050 탄소중립 시나리오가 확정되면서 건물부문 탄소배출을 감축하기 위해 제로에너지빌딩이 주목받고 있다. 제로에너지빌딩은 단열재, 창호 등 건물에너지소비를 최소화할 수 있는 패시브디자인과 태양광, 풍력 등 건물에서 소비하는 에너지를 자체 생산할 수 있는 액티브시스템을 통해 에너지자립을 실현하는 건물을 의미한다. 그러나 가장 많이 활용되고 있는 태양광, 풍력 등 재생에너지가 가지고 있는 변동성, 간헐성 등으로 인해 에너지자립을 실현하기 어렵다. 이에 따라 현재 제로에너지빌딩에서 나아가 패시브·액티브기술을 극대화해 건물에서 사용하는 에너지대비 생산하는 에너지가 더 많은 플러스에너지빌딩을 구현하기 위한 접근이 주목받고 있다. 이호성 고려대 교수는 플러스에너지빌딩 에너지시스템 최적화 연구를 비롯해 △재생에너지를 활용한 유기랭킨 사이클 △에너지저장시스템 효율향상 △건물 및 수소전기차 열관리시스템 기술 △응용 히트펌프 사이클 효율향상 등에 대한 연구를 활발히 수행하고 있다. 최근에는 수소연료전지를 비롯해 태양광, 히트펌프 등 건물에너지 저감기술을 활용해 플러스에너지빌딩을 실현하는 ‘플러스에너지빌딩 수소설비기술’ 연구를 수행
전 세계적 최대 이슈는 ‘기후위기’와 이를 늦추는 ‘탄소중립’이다. 탄소중립이란 인간의 활동에 의한 온실가스 배출을 최대한 줄이고 남은 온실가스는 흡수(산림 등), 제거(CCUS)해 실질적인 배출량이 0(Zero)이 되는 개념이다. 즉 배출되는 탄소와 흡수되는 탄소량을 같게 해 탄소 순배출이 ‘0’이 되게 하는 것으로 탄소중립을 ‘넷-제로(Net-Zero)’라고 부른다. 최근 정부가 발표한 탄소중립 목표는 국가 온실가스 배출량을 2030년까지 2018년대비 40% 감축하고 2050년에는 국내 순배출량 제로(0)를 달성하는 것이다. 이중 건물부문에서는 제로에너지건축물 활성화 등을 통해 2030년까지 2018년대비 32.8%의 온실가스 배출을 감축하는 것을 목표하고 있다. 이에 따라 제로에너지건축물은 향후 우리나라의 탄소중립 목표를 달성하는데 필요한 핵심기술로 지금보다 더욱 빠르게 발전해 나갈 것으로 전망된다. 제로에너지건축은 ‘녹색건축물조성지원법’에서 건축물에 필요한 에너지부하를 최소화하고 신에너지 및 재생에너지를 활용해 에너지 소요량을 최소화하는 녹색건축물을 제로에너지건축물이라고 정의하고 있다. 즉 고단열, 고기밀 외피와 같은 패시브기술을 활용해 건물의 냉난