[공학저널 김하늬 기자] 최근 전 세계에서는 지구온난화와 대기 환경 오염으로 인해 사람이 거주하는 실내 공간에 대한 환경적 개선에 대한 요구와 더불어 에너지 절감을 통한 탄소 중립 실현에 대한 목소리도 함께 높아지고 있다.
두 사안을 모두 만족할 수 있는 기술에 대한 요구는 계속 증가할 것으로 예측됨에 따라 관련 기술과 산업의 성장·확대에 관심이 모아지고 있는 상황이다.
이에 현재 국내에서 연구개발이 진행되고 있는 ‘자율운전 기반 지능형 건물에너지·환경 통합관리시스템(iBEEMS; intelligent Building Energy and Environment Management System)’ 개발 사업에 대한 기대도 높아지고 있다.
iBEEMS는 인공지능(Intelligent)을 이용해 공기질, 열쾌적도, 조도(Environment)를 적절하게 유지하면서 에너지를 절감하는 빌딩 최적 관리 플랫폼이다. 실내에 대한 정확한 상황인지를 기반으로 인공지능이 최적의 답을 찾아 세밀한 제어를 수행해 실내 거주자의 만족도를 높이고, 에너지까지 절감할 수 있는 지능형 서비스 제공을 목적으로 개발되고 있다.
이러한 iBEEMS 과제에서 한국전자기술연구원(KETI)은 무선 기반의 IoT 복합센서를 통한 실내 공기질, 열 환경, 재실, 조도에 대한 세밀한 모니터링을 바탕으로 공간의 특성(DNA)을 파악하고, 데이터를 분석에 제공해 인공지능 학습·제어에 활용할 수 있는 기술개발을 수행하고 있다.
KETI가 개발한 IoT 복합센서는 온도, 습도, 이슬점, 조도, 소음, 이산화탄소, 폼알데히드, 미세먼지(PM1, PM2.5, PM10), 인체감지 등을 실시간으로 측정해 전송하고, 최신 Edge 컴퓨팅 기능을 적용해 컨테이너 기반의 소프트웨어를 최신으로 관리할 수 있는 기능을 지원하기 때문에 최신 분석 알고리즘으로 유지 관리할 수 있는 것이 특징이다.
특히 최신 Web of Things W3C 국제 표준을 지원해 IoT 복합센서 자원에 대한 Discovery 및 Thing Description을 통한 상호운영성 기능을 제공한다는 점도 장점으로 꼽을 수 있다.
이와 더불어 KETI는 건물 내부의 정확한 재실 감지를 위해 CCTV 기반의 딥러닝 기술을 적용해 거주자 추적을 통한 실 단위의 재실 카운트 감지 기술도 개발, 현재 실증을 진행 중이다.
CCTV 기반의 딥러닝 기술은 신규 카메라를 설치하는 것이 아닌 기존의 방범·방재용으로 설치된 CCTV를 이용하기 때문에 새로운 시스템·센서를 설치하지 않고도 개인정보 침해 없이 딥러닝을 통한 재실자 유무 판별이 가능하다.
현재 KETI는 CCTV 영상에 사람·객체 추적 기술을 적용, 디지털화된 익명 정보를 사용해 실 단위의 재실자 수를 추론하는 기술을 적용·개발하고 있다.
KETI 에너지IT융합연구센터 에너지빅데이터팀 지영민 팀장(사진)은 “IoT 복합센서의 경우 10종 이상의 실내 상황을 모니터링할 수 있으며, 현재 바로 상용화가 가능한 수준으로 개발이 진행됐다”며 “CCTV 기반의 재실 감지 기술은 응용에 따라서 고성능의 재실 감지가 필요하지 않은 도메인에서는 바로 상용화가 가능한 수준”이라고 설명했다.
그는 이어 “현재 개발에 있어 가장 중요하게 생각하는 부분은 재실에 대한 상황인지이며, 재실을 판단하기 위한 CCTV 기반의 영상 인식 재실 판단기술뿐만 아니라 mmWave, Lidar Camera 기반의 피플카운트, 이산화탄소 기반의 재실 카운트 등의 다양한 재실 센서·알고리즘을 개발해 정확한 데이터를 확보할 수 있도록 연구에 집중하고 있다”고 덧붙였다.
이러한 기술 개발과 더불어 KETI 연구팀은 iBEEMS의 성공적인 안착을 위해 기존 건물과의 시스템 호환성을 높이기 위한 노력도 함께 수행 중이다.
기존 건물은 CCTV 시스템, 출입관리 시스템, HVAC 공조시스템, 보일러 설비 등 각 단위 시스템이 따로 독자적으로 설치 운영되는 경우가 많아 통합관리 시스템이 개발됐다고 하더라도 호환이 어렵다는 한계가 있었다.
이에 KETI는 OpenAPI를 통해 건물 요소 간 상호연동성을 제공하고, 기존 레거시 장치·설비의 연동은 게이트웨이를 바탕으로 레거시 프로토콜의 연동을 지원해 호환성을 확보하고 있다.
연구팀은 iBEEMS 각 요소 기술에 대한 고도화 작업과 더불어 표준을 기반으로 건물 내 설비 및 시스템 간의 상호운영성 확보에 더욱 힘쓸 예정이다.
지 팀장은 “향후 건물 내 각 공간 단위의 서비스를 구성해 공간 응용 애플리케이션을 제공하는 생태계를 구축하고 싶다”며 “각 실 단위의 맞춤형 서비스를 제공할 수 있는 새로운 건물 서비스 생태계를 연구할 예정”이라고 전했다.
그는 이어 “iBEEMS는 인간인 거주하는 공간에 대한 새로운 기준을 제시하며, 탄소 중립 실현을 위한 건물 솔루션의 기준이 될 것”이라며 “향후 지능형 건물 솔루션의 기준이 될 iBEEMS 를 바탕으로 새로운 기준 수립을 위한 레퍼런스를 제시하는 것이 우리의 역할일 것”이라고 덧붙였다.
