세계 각국에서는 건축물의 에너지 소비량에 대해 효율적으로 소비하기 위한 빌딩 운영방안에 대해 관심을 쏟고 있습니다. 이와 관련하여 기존 노후화 건축물을 개선한 그린리모델링을 실시한 건물들 또한 해당됩니다. 에너지 효율 측면에서 건물의 관리 및 운영 방안에 고민하고 있는 와중, IT 기술을 접목하여 건물의 에너지 효율을 관리하는 BEMS(건물 에너지 관리 시스템)에 대한 관심이 늘고 있는 상황입니다.

따라서, 오늘은 BEMS 시스템에 대해 다뤄보고자 합니다.

BEMS는 Building Energy Management System의 약자로, 건축물의 쾌적한 실내 환경 유지와 효율적인 에너지 관리를 위해 에너지 사용 내역을 모니터링하여 최적화된 건축물에너지 관리 방안을 제공하는 시스템입니다.

이러한 BEMS의 주요기능은 9가지로 나눌 수 있는데요, 데이터 표시, 정보 감시, 데이터 및 정보 조회, 건물에너지 소비 현황 분석, 설비의 성능 및 효율 분석, 실내외 환경 정보 제공, 에너지 소비량 예측, 에너지 비용 분석, 제어 시스템 연동이 있습니다.

이러한 기능을 통해 건물 에너지 관리 시스템을 운영하고 담당자나 사용자가 효율적인 건물 운영을 할 수 있게끔 합니다.

BEMS 시스템을 실제 건물에 적용하였을 때, 크게 3가지 측면에서 효과를 볼 수 있습니다.

에너지 절감을 통해 연평균 10.8% 정도의 에너지 관련 비용을 절감할 수 있으며, 실시간 모니터링과 최적화 제어를 통해 불필요한 에너지 소비 감소 효과를 얻을 수 있습니다.

또한, 에너지 효율이 높아지면서 건물의 에너지 관련 운영 비용이 감소됩니다. 이는 장기적인 측면에서 비용감소의 효과가 높아지면서 경제성도 확보할 수 있습니다.

이를 통해, 건물은 쾌적한 실내환경을 조성하게 됩니다. 온도, 습도, 실내 공기 질 등을 관리하여 실내 환경을 유지합니다. 이때 건물을 사용하는 사용자에 맞추어 실내 환경 조성이 된다면 실제 사용자의 만족도를 높일 수 있습니다.

BEMS 시스템을 실제로 적용하여 효과를 본 사례가 있습니다.

LS 산전 안양 R&D 캠퍼스의 경우, 설계 단계부터 에너지 효율화에 중점을 두고 BEMS 시스템을 도입하였습니다. 캠퍼스 특성상 실험 장비와 컴퓨터 등이 많이 사용되기 때문에 이로 인해 생기는 에너지 사용량을 실시간으로 제어하고, 빈 사무실이나 회의실과 같은 사용 공간의 냉난방과 조명을 자동으로 제어하였습니다. 해당 캠퍼스는 BEMS 시스템 도입을 통해 연간 약 1억 1000만원 이상의 전기료 절감 효과를 얻을 수 있었습니다.

풀무원 기술원의 경우, 설계와 시공 단계부터 BEMS 시스템을 구축하였습니다. 냉난방 관리에 중점을 두어 에너지 사용 패턴을 분석하여 건물 내 냉방부하를 예측한 뒤, 이를 바탕으로 에너지 낭비를 줄이도록 하였습니다. 또한, 사무실 내 환경 정보를 센서를 통해 수집하고, 공조시스템을 통해 실내외 공기가 순환되도록 하였습니다. 해당 기술원은 BEMS 시스템 도입을 통해 연간 온실가스 배출량 10% 절감 효과를 얻을 수 있었습니다.

또한, 서울의 숭신초등학교의 경우, 60년이상의 공공건축물로 2018년에 신축공사를 통해 BEMS를 구축하였습니다. 시스템에어컨 및 보일러, 태양광 발전설비 등 설비 관련 장비 운영 현황 및 에너지 사용량과 생산량을 모니터링할 수 있도록 하였습니다. 모니터링 데이터를 기반으로 건물의 에너지 수요량을 예측할 수 있고, 이를 통해 에너지 효율 방안을 수립할 수 있도록 하였습니다. PMV* 제어 알고리즘을 통해 학생들에게 쾌적한 학습 환경을 제공하도록 했습니다.

마지막으로, 뉴욕의 엠파이어 스테이트 빌딩의 경우 1931년 건설된 오래된 건물로 2009~2013년도에 대대적인 리노베이션이 이루어졌습니다. 조명과 HVAC* 등 주요 시스템의 실시간 모니터링을 통해 건물을 효율적으로 사용하도록 하고, 에너지 사용량을 분석하였습니다. 기존대비 에너지 절감이 약 38% 정도 되었으며, 연간 약 440만달러, 한화로 약 62억 정도의 에너지 비용을 절감하였습니다.

*PMV(예상 평균 온열감): 실내 환경에서 다수의 사람들이 느끼는 열적 쾌적도를 예측하기 위해 사용되는 지표로, 온도, 습도, 공기 흐름, 의복 수준 등을 종합하여 열적 만족도

*HVAC: Heating(난방), Ventilation(환기), Air conditioning(공기조화)를 뜻하며, 실내와 실외 사이에서 공기를 이동하는데 사용되는 다양한 시스템

마냥 사용하기 좋을 것 같은 BEMS 시스템도 실제로 적용할 때는 다음과 같은 부분들을 유의하며 사용해야 합니다. AI나 IoT 기술이 접목된 시스템이다보니 데이터를 수집하는 과정에서 오류가 발생할 수도 있기 때문에 이를 방지하기 위한 정기적인 데이터 점검을 필요로 합니다. 또한, 관련 지식을 갖추어 시스템을 다뤄야 더욱 효과적으로 사용할 수 있기 때문에 시스템 담당자나 사용자, 운영자가 BEMS 시스템에 대해 교육을 받고 잘 알고 있는 상태에서 사용해야 합니다.

BEMS 시스템을 적용할 때, 시스템을 적용할 건물을 잘 파악해야 합니다. 건물마다 적용 지역의 기후 조건, 사용자의 에너지 사용 패턴 등이 다르기 때문에 이를 고려하여 시스템 맞춤 설정하도록 합니다. 마지막으로, BEMS 시스템은 장기적으로 에너지 사용과 에너지 소비 비용이 감소되는 효과가 보일 수 있지만, 초기 설치 및 유지 보수에 적지 않은 비용이 듭니다.

지속 가능한 건축, 사람에 맞춘 실내 환경 조성 등이 강조되는 오늘날, BEMS는 건물 관리의 새로운 표준으로 자리매김하고 있으며, 다양한 스마트 기술과 결합하여 빠르게 발전하고 있습니다. BEMS 시스템은 효율적인 에너지 관리와 친환경 건축을 실현하는 핵심요소로써 중요한 역할을 하여 추후에 많은 건물에서 도입될 것으로 보입니다.