갈수록 똑똑해지는 스마트 빌딩, 어떤 기술 적용됐나?
  • 전시현 기자
  • 승인 2018.01.08 18:29
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4차 산업혁명 시대에 도입하면서 최근 IoT 기술의 빠른 확산과 기후변화에 따른 에너지 효율화를 위한 세계 각국의 노력이 지속되고 있다.

최근 트렌드는 에너지 소비 자체 해결하는 제로에너지 빌딩

[Industry News 전시현 기자] 1990년대 등장하기 시작했던 스마트 빌딩이 다시금 주목받고 있다. 스마트 빌딩은 전력, 냉난방 시스템, 지능형 영상보안, 주차관리 등 다양한 솔루션이 적용되고 있으며, 더 지능화되고 자동화되고 있다. 이 과정에서 인력과 비용은 획기적으로 절감되고, 안전하고 쾌적하며 편리해지고 있다.

시장조사기관인 마켓앤마켓(MarketsandMarkets)에 따르면 스마트 빌딩 시장은 2021년 247억 3,000억 달러까지 늘어날 전망이며, 이 시장에는 슈나이더 일렉트릭, 허니웰, 지멘스 등 글로벌 기업들이 주도하고 있다.

스마트 빌딩은 인텔리전트 빌딩이라고도 불린다. 전통적인 의미에서 보면 건축, 통신, 사무 자동화, 빌딩 자동화 등 4가지  시스템을 유기적으로 통합해 첨단 서비스 기능을 제공함으로써 경제성, 효율성, 쾌적성, 기능성, 안전성까지 추구하는 똑똑한 빌딩을 뜻한다.

세계 스마트빌딩 시장은 2016년 57억 3,000만 달러에서 2021년에는 247억 3,000만 달러 규모로 성장할 것이라고 전망한다. [사진=Marketsandmarkets]
세계 스마트빌딩 시장은 2016년 57억 3,000만 달러에서 2021년에는 247억 3,000만 달러 규모로 성장할 것이라고 전망한다. [사진=Marketsandmarkets]

점점 규모가 커지는 스마트 빌딩
최근에는 여기에 사물인터넷(IoT) 더해 기술 확산에 따라 빌딩의 주요 설비에 IoT 센서를 적용해 빌딩 내 모든 상황을 모니터링하고 이를 기반으로 스스로 상태를 판단해 최적의 운영까지 지원한다. 업계 관계자의 따르면 "스마트빌딩은 최근의 많은 국가들이 지향하는 스마트시티 생태계의 근간으로, 오너와 운영자들에게 효율성을 높여주고, 사용자들에게는 편의성과 안전성을 제공해 쾌적하고 안락한 삶을 제공해 줄 것"으로 기대하고 있다.

2021년, 247억 3,000만 달러 시장으로 성장 전망
이러한 모든 사람들의 기대에 부응해, 전세계적으로 스마트 빌딩 시장 규모는 점점 커지고 있다. 마켓앤마켓에 따르면 2016년 57억 3,000만 달러에서 2021년에는 247억 3,000만 달러 규모로 성장할 것이라고 전망하고 있다.

한편, IT분야의 리서치 기관 가트너(Gartner)는 상업용 빌딩의 사물인터넷 도입은 올해 10억대를 훌쩍 넘을 것이라고 발표하면서 스마트홈 시장에 이어 두번째로 가장 많은 IoT기기 확산이 이뤄질 것이라고 예상했다.

2008년 자사의 모든 기술을 집약시켜 평범한 건물을 인텔리전트 빌딩으로 재탄생시킨 프랑스 슈나이더 일렉트릭 본사 르 하이브 [사진=KT경제경영연구소]
2008년 자사의 모든 기술을 집약시켜 평범한 건물을 인텔리전트 빌딩으로 재탄생시킨 프랑스 슈나이더 일렉트릭 본사 르 하이브 [사진=KT경제경영연구소]

본격적으로 스마트시티 프로젝트에 뛰어든 해외기업
KT경제경영연구소 자료에 따르면 1980년대 이후 미국 기업인 허니웰, 지멘스, 존스콘트롤즈, 슈나이더일렉트릭 등 업체들이 시장을 주도했다. 최근 허니웰은 화웨이와 협력해 중국 심천 스마트시티 프로젝트에 참여해 전통적인 솔루션 외 커넥티드 빌딩 솔루션을 제공할 정도로 적극적인 자세를 보였다. 존스콘트롤즈는 냉난반과 환기 등 장비와 컨트롤을 통합한 플러그 앤 플레이 컨트롤 시스템인 솔루션 베라시스를 출시해 PC, 스마트폰, 태블릿을 통해 원격 엑세스를 제공했다.

통합조명 관리시스템인 ‘퀀텀’을 적용하여 주광활용 30%, 인체감지 10%, 스케줄 제어 2%, 디밍 조절 58%의 에너지 절감한 미국 뉴욕 타임즈 빌딩 [사진=KT경제경영연구소]
통합조명 관리시스템인 ‘퀀텀’을 적용하여 주광활용 30%, 인체감지 10%, 스케줄 제어 2%, 디밍 조절 58%의 에너지 절감한 미국 뉴욕 타임즈 빌딩 [사진=KT경제경영연구소]

한편 국내는 2010년대 초반부터 포스코ICT, LG CNS, 한화S&C 등 IT업체, 캐리어에어컨 같은 공조업체를 비롯하여 현대건설 등 건설사, SK텔레콤, KT같은 통신사가 진입했다. 대표 주자인 포스코ICT는 2016년에 1300억원 이상의 스마트빌딩 수주하는 등  본격적인 사업에 뛰어들었다. 

IoT를 통해 설비 운영정보와 에너지 사용량, 운영인력 위치 등 건물 내 모든 정보가 수집돼 통합관제센터로 보내지고, 여기서 빅데이터 분석을 통해 빌딩 인프라를 최적의 상태로 유지되고 있다. 그 외 포스코 ICT는 지난해  4월 쿠웨이트 압둘라 신도시 건설 설계 등 국내 최초로 해외 스마트시티 시장 진출해 화제를 모았다.

그러면 어떤 기술이 스마트 빌딩에 반영되었을까? 스마트 빌딩은 크게 4가지 기술이 적용된다. 빌딩자동화, 사무자동화, 정보통신, 시스템 통합이다. 빌당자동화는 빌딩의 효율적 운영을 통해 비용을 최소화하면서 최상의 안전과 편리를 제공한다. 조명, 공조, 엘리베이터, 모바일 기반으로 한 빌딩관리시스템도 적용된다. 물론 출입통제, 지능형 CCTV, 주차관제, 주차유도 등을 할 수 있는 보안 시스템도 적용된다. 에너지 사용과 흐름의 시각화, 제어기술을 통해 최적화해 호율적으로 관리해 주는 빌딩에너지관리시스템이 적용된다.

그리고  첨단 네트워크 인프라를 바탕으로 사무생산성 향상을 위한 최적의 근무환경을 제공하는 사무자동화, 음성뿐만 아니라, 화상, 데이터, 통신 및 부가서비스가 가능한 초고속 정보통신 환경을 제공하는 정보통신과 건물 용도에 가장 적합하도록 건물 내에 구성된 모든 시스템을 통합한 토탈 솔루션도 제공된다.

최신 트렌드는 에너지 소비 자체 해결하는 제로에너지 빌딩
최근에는 건물에너지관리시스템(BEMS)을 통해 단순 에너지 사용량을 계측하는 것에 지나지 않고 '제로에너지빌딩'단계까지 올라가고 있는 추세다.  제로에너지 빌딩은 건물이 소비하는 에너지와 건물내 신재생에너지 발전량을 합산해 에너지 소비량이 최종적으로 영(Net Zero)이 되는 건축물을 말한다.

즉 단열재, 이중창 등을 적용하여 건물 외피를 통해 외부로 유출되는 에너지양을 최소화하고 지열 혹은 태양광과 같은 신재생 에너지 등을 활용해 냉난방, 전력 공급, 취사까지 모든 에너지 소비를 자체적으로 해결하는 건물이다. 우리나라는 오는 2025년까지 신축 건물에 대해서는 제로에너지 빌딩을 의무화할 예정이다.

최근에는 지능형 통합 보안으로 진화되고 있는 추세다. 정부청사 공시생 침입사건, 인천공항 밀입국 사건 등 이후 빌딩보안에 대한 관심도 높아지고 있다. 전통적으로 빌딩 보안 시스템은 별도의 하드웨어, 소프트웨어, 설치, 감시, 서비스, 유지보수 등이 개별적으로 구비 되었으나 최근에는 통합되고 지능적으로 변모하고 있다.

 kt경제경영연구소 관계자에 따르면 허니웰, 엑시스, 하이크비전 등 글로벌 보안업체들은 방문객 얼굴 인식 및 동선 추적, 멀티팩터인증 기반 출입통제, 지능형 CCTV 솔루션 개발을 지속하고 있다. 그는 "지능형 CCTV 솔루션은 침입, 배회, 유기, 쓰러짐, 피플카운팅, 연기감지, 얼굴인식 기반 추적 등 이 있으며 정확도를 증가시키는 것이 관건"이라고 강조했다.

해외 스마트 빌딩은 어디에?
대표적으로 해외 스마트 빌딩은 프랑스 슈나이더 일렉트릭 본사 르 하이브, 미국 뉴욕 타임즈 빌딩, 미국 휴스턴시 펜조일 플레이스를 꼽을 수 있다.

우선 슈나이터 일렉트릭은 2008년 자사의 모든 기술을 집약시켜 평범한 건물을 인텔리전트 빌딩으로 재탄생시켰다. 덕분에 ㎡당 150kWh에 달하던 연 평균 에너지 소비량을 2010년에는 110kWh로, 2012년에는 78kWh로 낮춰 무려 47%의 에너지를 절감하는 데 성공시켰다.

슈나이더 일렉트릭은 전기 배전, 냉난방 및 환기장치, 보안 감시 등 서로 다른 네트워크를 복잡하게 연결하는 대신, 네트워크 간 상호 작용을 하나의 유닛으로 제어하는통합시스템 에코스트럭쳐(EcoStruxure)와 이를 제어하는 컨티넘 BMS를 설치했다.

여기에 2007년 슈나이더 일렉트릭은 미국 보안기업 펠코를 인수해 첨단 보안기술을 탑재했다. 접근 컨트롤 시스템, 침입자 감지 장치, 감시 카메라를 통합된 시스템으로 제어하며 직원과 건물의 보안을 유지하고 있다.

한편 미국 뉴욕 타임즈 빌딩은 루트론사의 통합조명 관리시스템인 ‘퀀텀’을 적용해 주광활용 30%, 인체감
지 10%, 스케줄 제어 2%, 디밍 조절 58%의 에너지 절감 효과를 내고 있다. 그 외 조도 센서, 공간인지 센서를 조명기기에 모듈 조립 가능하도록 조명시스템을 개발해 유지 보수 비용 절감 효과와 상황별 조명 에너지 절감효과를 극대화하는데 성공했다.

미국 휴스턴시 펜조일 플레이스 빌딩은 40년 이상된 건물에 첨단 IT 기술을 접목하여 에너지 절감 효과, 2012년 에너지 사용량을 51% 감소시킨 후 2013년에는 추가로 11% 감소시켰다.

IFC 몰의 냉방시스템 운영 방식 [사진=KT경제경영연구소]
IFC 몰의 냉방시스템 운영 방식 [사진=KT경제경영연구소]

국내 스마트 빌딩은 어디일까? 
대표적인 공간은 서울 여의도 서울국제금융센터(IFC)몰, 송도 트리플 스트리트 쇼핑몰을 꼽을 수 있다.

서울국제금융센터(IFC) 몰은  2016년 6월부터 빙축열 시스템을 이용하는 인공지능 냉방 시스템 솔루션을 운영한 결과 냉방에 필요한 에너지를 50% 이상 절감했다. 빙축열 시스템은 전기 수요가 적은 밤에 에너지를 얼음의 형태로 저장하고, 낮에 그 얼음을 사용해 냉방을 하는 방식이다. 또 인공지능 냉방 시스템을 적용했다. IFC 몰의 내·외부 상황, 전날의 기후 상태, 빌딩의 냉방 상태, 사용자 수 등 냉방에 필요한 각종 데이터를 수집하고 분석한 후 이에 맞게 냉방을 제공한다.

송도 트리플 스트리트 쇼핑몰은 KT의 사물인터넷(IoT) 기술을 기반으로 한 스마트 빌딩이다. 입주기업들의 신속하고 효율적인 업무와 방문객들의 편안하고 안전한 쇼핑을 지원한다. 건물통합관제, 스마트주차관리시스템, 긴급비상벨솔루션 등의 기술이 적용됐다. 스마트 주차관리시스템은 실시간 카메라 영상 인식 기술 기반으로 카메라가 차량의 주차장 진입 순간부터 차량의 번호를 인식해 차량의 주차 위치를 파악하고 있다.

대형 키오스크는 층별 안내, 물론 현재 위치에서 방문객이 가고자 하는 매장의 이동 동선, 매장별 이벤트 정보 제공, 쿠폰 발행 기능도 담당한다. 끝으로 트리플 스트리트 관리자는 관제실에서 통합모니터링 시스템을 통해 건물 시설관리는 물론, 전력제어 조명 제어, 원격검침, 주차 관리까지 모두 한 곳에서 처리가 가능하다.


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