빌딩의 진화를 위한 스마트 DNA

[글 라마무티 벤카타수브라마니안(Ramamoorthi Venkatasubramanian) | 슈나이더 일렉트릭 에코빌딩(Ecobuilding) 마케팅 매니저] 

스마트빌딩은 새로운 개념이 아니다. 실제로 ‘빌딩 자동화 솔루션’은 몇십 년 전 등장했으며, 이후 빌딩들은 날로 스마트하게 변화하고 있다.

그러나 오늘날 스마트빌딩의 정의는 자동화된 운영을 넘어 직관적인 운영에 이르고 있다. 오늘날 진정으로 ‘스마트’하다고 규정하기 위해서는 여러 요소를 고려해야 한다.

사람들은 90% 이상의 시간을 빌딩 안에서 보낸다. 따라서 오늘날의 빌딩은 다양한 기술을 활용해 개인의 생산성과 안락함을 향상시키고, 실외와 동일한 수준으로 활기 있는 환경을 제공해야 한다. 또한 운영 비용을 최소화하고, 사이버 보안 위협에 따른 각종 시스템의 가동중단 시간을 줄여야 한다.

‘탄소 제로(Zero Carbon)’를 위한 최적화

유럽연합(EU)에서 2020년까지 탄소 배출량 40% 감소라는 목표를 세운 것과 같이, 빌딩 운영 방식은 현장에서 화석 연료를 사용하지 않는 탄소 제로 모드로 변화해야 한다.

넷 제로 에너지 빌딩은 연간 소비하는 양만큼의 에너지를 생산하는 빌딩이다. 그러나 모든 빌딩이 재생 에너지를 사용할 수 있는 것은 아니기 때문에 넷 제로 에너지 빌딩 역시 현장 생산유형에 따라 탄소를 배출한다.

따라서 청정 전기 그리드의 수요 증가에 대응하기 위해, 수요-응답 프로그램을 사용해 생산 부하 차단을 최적화할 수 있다.

운영 효율성 향상, 운영 비용 절감

빌딩의 효율성을 향상해야 할 필요성은 그대로 남아 있는 상태에서, 운영자들은 이제 빌딩 관리에 통합적인 접근 방식을 찾고 있다.

스마트빌딩은 이질적인 시스템을 넘어서 BMS(Building Management System), 조명, 전력 및 상주 인원 요소가 운영 개선을 위해 데이터를 공유하는 환경으로 변화할 수 있어야 하며, 온프레미스 또는 클라우드에서 쉽게 액세스할 수 있는 플랫폼에서 앞서 언급한 수집 데이터에 대한 시각화가 어떤 형태로든 가능해야 한다.

오늘날의 빌딩은 단순한 시스템을 넘어서 서로 통신할 수 있어야 한다. 시스템은 사람과 상호 작용할 수 있어야 하며, 사람은 주위 환경을 제어할 수 있어야 한다.

실제로 스마트빌딩은 인공지능 장치와 쾌적 조건을 크라우드소싱(Crowdsourcing)하거나 이상적인 업무 공간을 선택하고 찾도록 지원하는 모바일 장치용 앱, 그리고 가상 및 증강 현실 등을 포함하도록 진화하고 있다. 

오늘날의 스마트빌딩이 추구하는 비전은 만지는 모든 것이 빌딩 DNA에 새겨져 있는 유연한 환경을 조성하는 것이다.

그렇다면 스마트빌딩의 ‘DNA’란 무엇일까? 답은 간단하다. 데이터와 사물 인터넷(IoT)을 활용해 시스템 간 정보를 수집하고, 실행 가능한 통찰력을 도출하는 것이다.

슈나이더 일렉트릭의 에코스트럭처(EcoStruxure) 플랫폼의 경우, 단일 창에서 여러 시스템의 효율적인 운영과 협업을 할 수 있도록 지원해 직관적인 지능형 환경을 제공한다.

특히 에코스트럭처 빌딩은 IoT를 이용한 상호 연결성이 강화돼 신속한 시운전 및 변경이 가능하다. 이는 빌딩 프리미엄을 최대 15% 상승시킬 것으로 예상되며, 효율성은 30%까지 증대 가능하다.

설치 또한 간단해 설치 시간을 20%까지 줄일 수 있고, 관리 및 운영 범위가 넓어짐에 따라 기존 대비 10배 이상의 영역까지 실시간으로 모니터링 할 수 있어 시설 관리자들은 더욱 효율적이고 빠르게 건물을 관리할 수 있다.

센서 및 IoT: ‘스마트’ 유전자의 중추

센서는 스마트빌딩에 필요한 원시 정보를 생산하는 데 기반이 되는 일종의 ‘데이터 광산’이다. IoT 센서는 2020년까지 전 세계적으로 13억여 개가 구축될 것으로 예상되며, 이는 2015년 보다 78.8% 증가한 수치이다.

그리고 우리는 단순한 온도계와 동작 감지기에서 정보를 수집했던 것에서부터 큰 발전을 이룩했다. 동작 감지기에 사용 감지 센서를 결합하여 방에 사람이 몇 명 있는지 파악할 수 있다. 더 고도화된 장치는 하나의 장치로 공기 질, 온도, 주변 소음, 기타 쾌적 조건에 대한 정보를 모두 제공할 수 있다.

러나 진정한 스마트빌딩은 ‘사람이 데이터로 무엇을 할 수 있느냐’에 달려 있다. IoT를 사용하면 환경을 정밀하게 제어하기 위해 현지에서 사용하는 데이터만이 아니라, 실행 가능한 통찰력을 제공하기 위해 이질적인 장치에서 원격으로 처리하는 데이터를 수집할 수 있다.

디지털트윈

디지털트윈은 빌딩의 물리적 인프라, 프로세스, 시스템을 디지털로 복제한 것이다. 트위닝에 필요한 핵심 요소인 BIM(Building information modeling, 빌딜 정보 모델링)과 혼동해서는 안 된다.

디지털트윈은 대부분 센서로 얻은 실시간 데이터를 통해 BIM을 한 단계 발전시켜 주므로, 성능 분석뿐 아니라 예측 분석을 이용하고, 미래 시나리오를 테스트하고, 궁극적으로는 계획된 유지보수 철학을 점검할 수 있도록 지원한다.

따라서 디지털트윈은 스마트빌딩의 계속되는 진화의 한 축이지만, 현실에서는 업계의 대다수가 디지털화에 어려움을 겪고 있다.

따라서 중간 해결책은 IT 인프라를 마련하고 필수 시스템간의 통신이 가능하도록 센서를 구축하고, 상태 기반 모니터링을 실현해 빌딩이 미래에 대비하도록 하는 것이다.

사전 예방적 방식에서 예측적인 방식으로

유지보수 철학은 진화하고 있다. 우리는 시스템이 자산을 진단하고 미래의 문제를 사전에 빠르게 알리는 시대를 살고 있다.

이렇게 신경망이 진화함에 따라 시스템은 과거 운영 및 실패 패턴을 바탕으로 학습하고, 미래에 발생할 상황을 예측할 수 있게 되며, 시설 관리자 및 운영자는 상태 기반 모니터링 및 진단을 통해 유지보수 비용을 최적화할 수 있다.

센서는 여전히 이러한 기술의 핵심 요소이며, 지속적인 운영데이터를 확보하면 실행 가능한 통찰력을 얻고 기술 발전이 가능하다. 이 데이터를 저장하는 데 클라우드를 활용하면 SaaS(Software-as-a-Service)와 같은 클라우드 기반 서비스가 가능해 데이터 분석의 역동성을 한층 더 강화할 수 있다.

따라서 예지·유지보수 프로그램에 대해 더 경제적인 구독 모델을 실현할 수 있고, 이러한 서비스는 서비스 제공업체(MSaaS)가 철저하게 관리할 수 있으므로 최종 사용자가 서비스를 안심하고 사용할 수 있게 된다.

지능형 빌딩 관리 시스템에서 시작하는 디지털 전략

결국 디지털화를 위한 주요 과제 중 하나는 오늘날 존재하는 빌딩들의 오래된 평균 연식이다. 기술 발전의 속도에 맞추는 동시에 어떻게 경제적으로 지속 가능한 디지털화 여정을 계획할 수 있을까?

현재와 미래의 디지털화에 대비하기 위해선 부동산에 대한 디지털 전략을 세우는 것이 현명한 선택이며, 이 전략은 대개 지능형 빌딩 관리 시스템(iBMS)으로 시작한다.

개방형 프로토콜을 사용하는 iBMS는 HVAC, 조명 제어, 화재 및 보안, 그리고 중요한 전력 분배 및 IT 네트워크와 같은 이질적인 빌딩 시스템을 손쉽게 통합시키기 때문이다. 또한 효율성은 단일 시각화로 실현되는 간단한 운영뿐 아니라, 일반 데이터의 수집, 처리 및 공유를 통해 향상할 수 있어, 이를 바탕으로 빌딩을 점진적으로 디지털화할 수 있다.

아울러 제어 기능과 분석을 제공하는 소프트웨어 레이어로 보호되는 IoT 기능을 갖춘 커넥티드 제품의 모델을 도입해 더 효율적이고, 복원력이 있으며, 지속 가능한 빌딩 시스템을 실현할 수 있다.

그리고 이렇게 실행된 디지털화는 빌딩과 전력 시스템 간의 동적인 상호 작용을 가능하게 만들어 점점 복잡해지는 운영 환경에서 우리에게 더 강력한 제어 능력을 제공할 것이다.