1. 기술로드맵

[ 에너지 최적화 빌딩 관리 시스템 기술개발 로드맵 ]
핵심기술	기존 장비의 교체 및 개발을 통해, 40% 이상의 에너지 절감 방안 구축
	`23년	`24년	`25년	최종 목표
사용 유형 별 건물 운용 효율 향상 에너지 최적화 솔루션				사용 유형별 적용 가능한 모듈 기반 EMS 및 모니터링 장비 개발
기존 건물의 에너지 최적화 기술 개발				에너지 절감이 획기적으로 가능한 에너지 전환기의 적용 및 모니터링 시스템 개발
IoT 기반 건물 내 설비 및 전력 제어 자동화 시스템				신뢰성 있는 모니터링 및 관제 시스템 개발
인공지능 빅데이터 기반 원격 에너지 통합 관리 시스템				빅데이터 분석 기반 통합관리 시스템 구축
AI 온습도 공조 제어 에너지 효율화 솔루션				AI 기반 자동 에너지 절감 서비스 구현
* 출처: 자체작성

2. 개요

가. 정의 및 필요성

□ 건물 내 에너지 사용설비(조명, 냉·난방 설비, 환기설비, 콘센트 등)에 센서와 계측장비를 설치하고 통신망으로 연계하여, 에너지원별(전력·가스·연료 등) 사용량을 실시간으로 모니터링하고, 수집된 에너지사용 정보를 최적화 분석 S/W를 통해 가장 효율적인 관리방안으로 자동제어 하는 시스템

□ 제로에너지빌딩은 단열성능을 극대화하여 건축물 에너지 부하를 최소화하고(Passive), 태양광 등 신재생 에너지를 활용(Active)하여 건물 기능을 위한 에너지 소요량을 최소화하는 건축물

▪ ‘제로에너지빌딩’은 사전적으로 사용에너지와 생산에너지의 합이 0이 되는 건물(Net Zero)이나 현재의 기술수준, 경제성 등을 고려하여 정책적으로는 에너지 소비를 최소화(90%감축)하는 건축물(Nearly Zero)을 제로에너지빌딩으로 추진

▪ (Passive) 고단열·고기밀 외피 및 차양 등의 건축요소를 통해 건축물의 에너지 성능 극대화

▪ (Active) 태양광･지열발전･연료전지 등 신재생에너지 시스템으로부터 건축물에 필요한 에너지를 조달

□ 에너지 최적화 빌딩관리 시스템은 스마트시티 분야에서 스마트 에너지 개발방향에 걸맞는 전략품목이며, 고효율·고안정 에너지 자원 경영 및 건물 에너지 효율화 핵심 목표 성과에 영향력 높은 품목으로 건물 유형 별 사용 용도에 따른 기술 개발을 통한 국내 중소기업 기술 경쟁력 확보가 요구됨

[ 스마트시티 품목로드맵 내 에너지 최적화 빌딩 관리 시스템 ]

* 출처: 자체작성

□ IEA(International Energy Agency)는 온실가스 저감을 위해 전 세계적으로 건물 에너지 효율 분야에 투자가 증가할 것으로 전망되며. 기존 건물에너지관리시스템(BEMS) 측면에서의 건물 에너지 효율화에서 한 단계 앞선 최신의 ICT 기술을 접목하는 새로운 시도가 국제적으로 진행되는 추세

□ 건물부문은 소재산업의 탈탄소화 및 에너지시스템의 유연성 향상, 전력부문 집중 투자가 가능하며, 이를 통해 청정에너지 전환에서 중요한 역할을 할 것으로 기대

▪ 신속하고 적극적인 건물부문의 청정에너지 전환을 위한 장기 투자 필요

▪ 건물부문은 투자 이후 상대적으로 낮은 비용 부담으로 꾸준한 효과(CO2 및 에너지 소비량 감축 등)를 볼 수 있다는 장점 존재

□ 국가 온실가스 감축목표 달성을 위해서는 건물 운영단계에서의 시스템적으로 최적화된 운영 필요

나. 범위 및 분류

□ 후방산업은 BEMS 시스템을 구성하기 위한 H/W, S/W 및 유/무선 통신장비, 에너지 및 설비의 상황을 측정하기 위한 계측장치(센서), AI, 빅데이터, 클라우드 등 기반기술과 에너지 진단 컨설팅, 건물 Passive/Active 기술 등으로 구성

□ 전방산업은 신재생에너지 산업, 분산발전산업, 에너지저장시스템, 에너지신산업, 제로에너지빌딩 산업, 에너지플러스 건물 산업 등으로 구성

□ 전방 및 후방 모두에 산업파급효과가 큰 수준이며 아직 국내에서는 이를 지원할 수 있는 가치사슬 또는 공급체인을 구축하지 못한 상황이기 때문에 발전시장을 주도하는 공기업, 대기업 등과 관련 부품을 공급하는 중견 또는 중소기업이 상생할 수 있는 모델로 성장 가능

□ 건물 에너지 효율향상, 에너지 생산·저장 확충, 양방향 에너지 네트워크를 통해 단위 건물의 에너지 자립도 제고와 스마트시티 에너지 고도화에 기여하는 기술 개발 추진 필요

□ 건물에 대한 자동화 시스템 및 최적화에 있어서 설비 자동 제어 또는 배전반, 차단기 등의 전력/조명 제어 등의 기술이 요구되며, 분야별 지능형 기술이 점차 개발됨에 따라 해당 기술에 대한 효용성이 증가할 것으로 예상

□ 에너지 최적화 빌딩관리 시스템은 용도별로 빌딩자동화 시스템, 사무자동화 시스템, 정보통신 시스템, 시스템 통합으로 구분 가능

▪ 빌딩자동화 시스템 : 건물 관리 시스템, 보안 시스템, 에너지 관리 시스템

▪ 사무자동화 시스템 : 사무 생산 시스템, 정보 관리 시스템

▪ 정보통신 시스템 : 유/무선 인프라, 센서 네트워크, Web 기반 통신망 구축

▪ 시스템 통합 : 시설관리 시스템, 통합 모니터링 시스템, 원격 검침시스템

3. 산업 및 시장분석

가. 산업분석

◎ 글로벌 트렌드

□ (기술) 4차 산업혁명 핵심기술 AICBM(AI, IoT, Cloud, BigData, Mobile) 기반 플러스에너지 건물 및 스마트시티를 통해 건물 에너지의 공유 기반 비즈니스 모델로 산업 발전

□ (정책) 강화된 국가 온실가스 감축목표(COP21)를 차질 없이 달성하기 위해 건물분야의 에너지 성능 개선 중요

▪ Post2020: ’20년 BAU(Business As Usual) 대비 30% 감축에서 ’30년 BAU 대비 37% 감축(건물부문 18.1%)

▪ 건물 분야 온실가스 배출의 25%, 에너지 소비의 20%를 차지

□ 주요 선진국은 체계적이고 계획적인 스톡 매니지먼트 추진의 관점에서 건물 제로ㆍ플러스 에너지화 및 리모델링 사업 추진

◎ 정책적 지원 강화

□ (산업통상자원부) 4차 산업혁명 기반 에너지 ICT 융합 기술을 활용한 커뮤니티 단위 에너지 소비구조 혁신을 위한 스마트 에너지 산단 및 스마트시티 조성 추진

▪ 고효율기기 개체, FEMS(Factory Energy Management System, 공장에너지관리시스템) 보급 및 통합관리, 부생가스 활용 발전, 수소ㆍ연료전지 활용(P2G 연계) 등 산업단지 에너지 관리 혁신

□ (국토교통부) 2020년 ‘제2차 녹색건축물 기본계획(’20~’24)’를 시행함

▪ 국민생활 향상과 혁신성장 실현에 기여하고 저탄소, 저에너지 사회를 선도하는 녹색건축 비전 보유

▪ 단열 기준 강화 등 녹색건축물로 원천적 체질 개선을 주도한 제1차 기본계획에 이어, 제2차 기본계획에서 제로에너지건축물 의무화를 포함하여 녹색건축물 시장 활성화를 목표

□ (서울시) 2050 온실가스 감축 추진 계획, 국토교통부 제로에너지건축 의무화 로드맵에 따라 서울시 공공부문 건축물 조성 시 설계기준이 강화됨

▪ ’20년부터 1,000m2 이상 신축 공공건축물은 ZEB(Zero Energy Building)인증, 건축물 에너지 효율 등급, 녹색건축물 인증, 신재생에너지의무비율 30%를 동시에 충족해야함

▪ ’30년부터 500m2 이상 신축 공공건축물 또한 ZEB 인증, 녹색건축인증, 신재생 에너지 의무비율 40%를 동시에 충족해야함

나. 시장분석

◎ 세계시장

□ BEMS 세계 시장규모는 2021년 46억 4,420만 달러에서 2026년 79억 6,700만 달러로 증가할 것으로 전망

◎ 국내시장

□ BEMS 국내 시장규모는 2021년 324억 원에서 2026년 531억 원으로 증가할 것으로 전망

4. 기술개발 동향

가. 기술개발 이슈

□ 기술경쟁력

▪ 에너지 최적화 빌딩 관리 시스템은 미국이 최고기술국으로 평가되었으며, 우리나라는 최고기술국 대비 94.0%의 기술수준을 보유하고 있으며, 최고기술국과의 기술격차는 0.6년으로 분석

▪ 중소기업의 기술경쟁력은 최고기술국 대비 79.2%, 기술격차는 1.4년으로 평가

▪ 미국(100%)>유럽(94.9%)>한국(94.0%)>일본(82.7%)>중국(78.4%)의 순으로 평가

□ 기술수명주기(TCT)

▪ 에너지 최적화 빌딩 관리 시스템은 4.16의 기술수명주기를 지닌 것으로 파악

나. 생태계 기술동향

□ (기술동향) 4차 산업혁명 핵심기술 AICBM(AI, IoT, Cloud, BigData, Mobile) 기반 플러스에너지 건물 및 스마트시티를 통해 건물 에너지의 공유 기반 비즈니스 모델로 산업이 발전하고 인공지능과 빅데이터 기반의 에너지 관리 시스템을 이용한 건물 운영으로 소비 에너지 자체를 절감하는 기술이 개발됨

□ (플레이어) Honeywell(미), Johnson Controls(아), ABB(스), TransActive Grid(미), Siemens(독), Schneider Electric(프), Shimizu(일), Daikin(일), Piclo(영), 슈파이어전력공사(독), Ennet(일), HITACHI(일), PANASONIC(일), Azbil(일), BuildingIQ(캘), Negawatt(홍), 삼성전자(한), 현대건설(한), 포스코건설(한), GS건설(한), SK텔레콤(한), LG전자(한), 한국전력(한), KT estate(한), KT(한)

□ (중소기업) 제로엔, 티에스엠테크놀로지, 에스앤지에너지, 나라컨트롤, 이에스콘트롤스, 에니트

다. 국내 연구개발 기관 및 동향

5. 전략품목 기술로드맵

가. 핵심기술 리스트

나. 중소기업 기술개발 전략

□ 사용 유형별 건물 운용 효율 향상 에너지 최적화 솔루션 연구개발

▪ 사용 유형별 최적화된 에너지 절감 솔루션 개발 및 적용이 필요하고, 현재 일부 개발은 되어있으나 여러 가지 규제 및 장벽으로 시장 진입을 하지 못했던 솔루션의 시범 적용 및 추가 개발 및 대기업, 공공기관의 협조 및 협력 구도 구축 필요

□ 기존건물의 에너지 최적화 기술개발 및 IoT 기반 건물 내 설비 및 전력제어 자동화 시스템 개발 전략 수립

▪ 기존에 운영되던 건물 내 시스템의 활용 및 연계가 필요하므로 개별 관리 시스템의 연동 및 통합 관제를 통해 에너지 절감 효율 상승 할 수 있는 인프라의 개발 및 실적용이 필요

□ 인공지능 빅데이터 기반 원격 에너지 통합관리 시스템 및 AI 온습도 공조 제어 에너지 효율화 솔루션 개발

▪ 기존 디바이스 및 컨트롤러의 빅데이터의 분석을 통한 AI서비스 적용 시 사용자 기반의 에너지 절감 서비스 적용이 가능

다. 기술개발 로드맵