1800년대 후반 Warren Johnson(이후 Johnson Controls가 될 회사를 설립함)이 기계식 바이메탈 스트립 온도 조절장치를 개발한 이후, 실내 쾌적함을 최적화하는 방법을 모색해 왔습니다. 간단한 온도 조절 기능이 발명되었을 때도 확실히 놀라웠지만, 오늘날의 스마트 빌딩 기술은 온도뿐만 아니라 조명, 실내 공기 품질 장치, 보안 시스템 등과의 인터페이스도 제어할 수 있습니다.
주거 수준에서는 Google Home 또는 Home Assistant와 같은 제어기가 적합할 수 있습니다. 그러나 더 큰 규모에서 스마트 빌딩 제어 솔루션은 Google(또는 오늘날 우리가 알고 있는 인터넷)이 존재하기 이전부터 적용되어 왔습니다. 이러한 정교한 제어 장치는 실내 거주자를 위한 편안하고 안전하며 쾌적한 환경을 유지하는 데 사용될 수 있으며, 에너지 및 유지 관리 비용을 절약할 수 있습니다.
스마트 빌딩 제어의 세 가지 수준
일반적으로 스마트 빌딩 장비 제어는 다음과 같은 세 가지 다른 계층으로 나뉩니다.
• 장치 제어기: 단일 기계를 직접 제어하는 온보드 또는 인접 하드웨어 및 펌웨어 패키지입니다. 이 장치(예: HVAC 제어기)는 더 높은 수준의 지침 및 다른 기계와의 조정을 위해 관리 하드웨어와 통신할 수 있습니다.
• 관리 제어기: 전체 개체(일반적으로 단일 건물)에 대한 하드웨어 및 펌웨어 패키지를 제어합니다. 이러한 장치는 산업용 PLC와 유사하며 서로 다른 장치 제어기와 통신합니다. 또한 HVAC 시스템 및 VAV(가변 공기량) 장치와 같은 하드웨어는 물론 조명, 안전 및 보안 시스템도 조정할 수 있습니다. 이러한 스마트 빌딩 시스템을 사용하여 장비 고장 및 예측 유지 관리 문제를 모니터링하고 기술자가 원격으로 로그인하여 고장을 진단하고 수리할 수 있습니다.
• 기업 수준 제어: 단일 건물 외에도 산업 캠퍼스, 대학 또는 광범위한 지리적 영역에 있는 일련의 관리 제어기에서 기업 수준의 제어를 통해 통신할 수 있습니다. 장치 및 관리 하드웨어와 달리 일반적으로 기업 수준의 제어는 물리적인 전용 제어기 형태가 아니라 클라우드 기반의 웹앱으로 작동됩니다. 이를 통해 기업 수준의 인력이 높은 수준에서 빌딩의 작동 방식을 전반적으로 파악할 수 있으며, 훨씬 더 깊이 이해할 수 있습니다.
에너지 효율의 이점 및 미래의 개선점 관리 및 기업 수준의 제어가 놀랍게만 들리나, 실제 비용 및 에너지를 절감할 수 있습니다. HVAC 시스템뿐만 아니라 조명, 인원 감지 센서 및 대기 오염 센서에서 관리 제어기가 작동할 경우, 건물 전체에서 함께 작동될 수 있습니다. 예를 들어 사람들이 특정 사무실을 사용하고 다른 사무실은 사용하지 않는 경우, 관리 제어기가 비어 있는 방에 대한 HVAC 공기 흐름을 차단하는 동시에 조명을 꺼서 전력 사용량을 대폭 줄일 수 있습니다. HVAC 팬은 차단된 실내에 대응하여 낮아진 전체 공기 흐름에 맞춰 속도를 줄일 수 있습니다. 유입되는 외부 공기의 양도 내부 사람들의 수에 따라 적절한 수준을 유지하도록 조정할 수 있습니다. 기업 수준에서 장비를 원격 모니터링하여 문제에 즉각적으로 대응할 수 있으며, 현장 인력이 항상 대기하지 않아도 됩니다. 기업 수준의 모니터링은 장기적인 계획 수립에 이상적이며, 이를 통해 건물 소유자는 시간이 지남에 따라 효율성 및/또는 예측 유지 관리에 대한 투자가 어떻게 진행되는지 확인할 수 있습니다.
스마트 빌딩의 예측 및 원격 유지 관리
기계가 최적으로 관리되지 않으면 효율성에 악영향을 미칠 수 있습니다. 기술자는 관리 수준 또는 기업 수준의 제어 설정을 통해 시스템 입력에 대한 환경 수준을 모니터링하여 시간이 지남에 따라 성능이 저하되는지 여부를 확인할 수 있습니다. 수리에 대한 필요성을 나타낼 수도 있습니다. 기계 진동을 감지하는 데 사용되는 가속도계와 같은 전용 예측 유지 관리 센서의 데이터는 고장이 발생하기 전에 유지 관리가 필요한지 여부를 결정하는 데 도움이 되는 AI 기반 모델을 통해 사용할 수 있습니다.
예측 방법을 통해 또는 고장을 통한 유지 관리 "스케줄링 자체"로 인해 개입이 필요하다고 판단되면, 외부 기술자가 원격으로 로그인하여 특정 문제를 찾을 수 있습니다. 예를 들어 팬 속도가 최대로 올라가더라도 에어 덕트의 압력이 부족할 경우, 장비 공급업체를 통해 장기간 유지 관리 계약을 체결한 기술자가 미끄러질 수 있으므로 벨트를 교체할 것이 좋습니다. 그러면 일반 사내 유지 관리 기술자가 "렌치를 돌릴 수 있으므로" 비용이 많이 드는 전문가의 방문을 피할 수 있습니다.
상호 운영성을 위한 토대를 마련한 개방형 표준
Trane, Johnson Controls, Automated Logic 및 Siemens와 같은 제조사는 관리 및 기업 수준의 옵션뿐만 아니라 장치 제어기 수준의 독점 프로그래밍 시스템을 갖추고 있습니다. 한 하드웨어 제조사가 귀사의 요구 사항을 충족하고 가격 책정(미래에 있을 것이라고 믿는다면)에 만족한다면, 이 시스템은 매우 잘 작동하여 설치 및 유지 관리 문제를 줄일 수 있습니다.
동시에, 기술은 거의 동일하게 유지되지 않으며 현재 귀사의 요구 사항을 충족하는 회사가 미래를 위한 최적의 솔루션이 아닐 수도 있습니다. 좋은 소식은 대부분의 최신 시스템이 BACnet(빌딩 자동화 제어 네트워크)이라는 프로토콜에서 함께 작동한다는 것입니다. BACnet 프로토콜은 장치 기능이 특정 기계에 정의된 경우 이를 나타내는 표준 방법을 제공합니다.
BACnet 프로토콜은 1987년에 처음 제안되어 1995년에 발표되었으며, 25년이 넘는 기간 동안 산업 전반에 확대되었습니다. ANSI/ASHRAE 표준이며 ISO에서도 발행됩니다. 장비 공급업체는 종종 상호 운용이 가능한 이러한 표준을 사용할 것을 권장하며, BACnet은 개방형 표준이므로 특히 이 표준을 중심으로 제어 시스템을 구축할 수 있습니다. 예를 들어, Tridium은 BACnet을 통해 다양한 장치 제어기를 인터페이스할 수 있는 제어기 및 소프트웨어를 생산합니다.
스마트 빌딩 시스템: 개방적이고 효율적인 미래
단일 건물주이든, 여러 건물을 관리하든, 집주인에게서 공간을 빌리든, 미래에는 그 어느 때보다 효율적이고, 편하며, (계획되지 않은) 유지 관리가 필요하지 않을 것입니다. 개방형 표준은 공급업체 간의 발전적인 경쟁을 이끌어 내고, 궁극적으로 최종 사용자(대부분의 시간을 실내에서 보내는 사용자)에게 더 나은 편안함과 비용 감소를 가져다 줄 것입니다.
기사에 대한 의견을 제공해 주신 AEE 인증 에너지 관리자인 Brian Stortz에게 감사를 드립니다.
