[특별기고] 서봉경 한국지역난방공사 중앙연구원 원장
실시간 데이터 수집·분석 통해 최적운전 및 에너지절감
"스마트폰으로 열사용량 확인 및 실내 온도조절 등 가능"
우리나라 집단에너지사업을 위해 1985년 설립된 한국지역난방공사는 현재 공동주택 약 130만세대, 기계실 수 6,000여개의 열사용자에게 열공급을 하고 있다. 지역난방의 이러한 양적·질적인 팽창과 함께 지역난방공사는 관련 기술개발도 동시에 진행, 특히 지역난방 열원 및 열수송관 관련 기술개발은 최고 수준에 도달하게 되었다.
그러나 지역난방 사업에서 중요한 한 부문인 열사용자 설비 분야는 공사에서 지속적인 연구개발을 하여 왔음에도 불구하고 국내 도입 당시의 기술수준과 현재의 기술수준에 있어서 별로 진전된 내용이 없는 상황이다. 또 현재 지역난방 공동주택의 약 40% 이상(약 54만세대)이 설비 노후화로 인해 열손실 증대 및 운영 효율의 저하가 예상되고 있으며, 지역난방 사업자 및 주택관리회사의 관리 인력의 한계, 잦은 이직 등으로 인한 설비의 체계적인 관리가 되지 않고 있는 상황이다.
최근 지역난방 요금에 있어서는 유가상승 등으로 인하여 타 난방방식과 비교시 점점 경쟁력이 약화되고 있는 상태고, 지역난방 2차측 요금(난방/급탕비) 과금에 대한 불투명성, 난방 및 급탕열 부정사용 등으로 인한 열사용자 민원 증가 등 지역난방 열요금과 관련된 문제점이 지속적으로 제기되고 있다. 더불어 지역난방 기계실 설비의 외산장비 시장 점유로 인한 투자비 증대, 기기고장 수리에 장시간 소요 및 유지보수비가 증대되는 등 열사용자 설비 및 기자재의 국산화 개발도 시급한 과제로 남아 있다.
◆ '지역난방 경쟁력+사용자 편의성' 향상 위한 연구개발 착수
지역난방공사 중앙연구원에서는 기존의 열사용자 측에서 발생하는 여러 문제들을 사업자가 적극적으로 해결, 열공급 서비스 개선을 통한 품질 향상으로 열사용 고객에게 만족도를 향상시키는 동시에 열생산 및 공급 원가절감 등을 통한 지역난방 사업 경쟁력을 높여야 한다는 판단하에 열사용자 관련 기술개발의 전환이 필요함을 인식하게 되었다. 이에 따라 최근 중앙연구원에서는 정보통신기술(ICT, IoT)을 기반으로 한 열사용자 통합관리시스템 개발을 통해 지역난방 기계실 관리자 및 개별 세대에게 유용한 정보 및 에너지절약이 가능하도록 연구를 진행하고 있다.
국책연구 과제 'IoT(사물인터넷) 기반 지역난방 열수요 통합관리시스템 기술개발' 연구는 산업통상자원부 지원과제로 2015년 6월부터 2018년 5월까지 3개년에 걸쳐 진행된다. 전자부품연구원, 차세대융합기술연구원 등 국내 우수 국가연구기관 및 전문 중소업체, 지역난방공사 등 모두 5개 기관이 컨소시엄을 구성, 사용자 열공급 서비스 질 개선과 에너지 효율개선을 통한 국가적인 에너지절약을 목표로 추진되고 있다.
본 과제의 연구개발 내용은 지역난방 열사용자 기계실 및 개별 세대 열사용량, 운전상황 데이터를 실시간 수집 및 분석을 위한 빅데이터 플렛폼 및 분석 소프트웨어 개발, 이를 통해 열사용자에게 유용한 정보를 제공하기 위한 서비스 및 시스템 개발을 진행하고 있다. 또한 열사용자 기계실 및 세대에서 기기 상태 및 운전 데이터를 인터넷망으로 수집 및 송신하기 위한 계측장비 개발, 데이터 송수신용 게이트웨이 개발, 지역난방 열사용자 전용 자동제어시스템 국산화 개발을 진행하고 있다.
여기에 세대내 난방 및 급탕 스마트미터(계량기) 개발을 위해 국가 에너지기술 연구기관인 한국에너지기술연구원과 별도 협약을 체결, 연구개발(공동주택 세대용 난방·급탕 스마트미터 개발, 14.6~17.5)을 진행 중이다. 열계량용 스마트미터 연구는 최근 지역난방 2차측 요금 과금에 대한 민원 및 부정 사용이 증대되고 있어 이를 근본적으로 해결하기 위한 방법의 하나로써, 2차측 요금과금의 투명성을 확보하고, 세대내 난방/급탕 품질향상을 위해 기기를 개발 중에 있으며, 현재 스마트미터 시작품이 개발되어 실험실 내에서 시험을 완료한 상태다.
'IoT 기반 지역난방 열수요 통합관리시스템 기술개발'은 현재 1차년도 연구개발이 거의 완료 단계이며, 기계실 및 개별 세대 열공급 운전데이터 통신용 게이트웨이 시작품 개발, 데이터 측정 장비 시작품 개발, 통합관리시스템 서버측의 빅데이터 플렛폼 및 분석 소프트웨어 기본설계 등을 완료했다. 이어 개발 기술을 실제 사용자 대상으로 실증시험을 하기 위해 지역난방 공동주택 4개단지, 건물 1개소를 선정해 지난 동절기에 기초 계측기 설치공사를 완료해 실시간 운전 데이터를 수집하고 있다.
◆ 1차년도 연구개발 완료…2018년 완성 목표
1차년도 연구개발이 완료됨에 따라 오는 6월부터 2차년도 연구가 시작될 예정이며, 2차년도에는 열수요 통합관리시스템 서버 개발 및 구축, 열사용자 기계실 및 세대내 데이터 송수신 시스템 개발, 지역난방 전용의 열사용자 자동제어시스템 개발을 완료해 오는 동절기에 기 구축한 5개 실증단지에 대하여 개발 효과에 대한 실증시험을 완료할 예정이다. 이와 함께 개발 결과에 대한 객관적인 성과측정 및 검증을 위해 국제 표준 기반의 성과측정 방법 및 소프트웨어 개발도 동시에 진행하고 있다.
이번 연구과제가 목표로 하는 개발이 완료되면 개별 열사용자는 스마트폰을 통해 세대에서 실시간 열사용량 및 실내온도 등 정보 확인이 가능하며, 외출 시에도 스마트폰 통신을 통해 온도조절이 가능한 수준으로 기술개발이 될 예정이다. 또 공동주택 관리자 입장에서는 기존 열사용량 대비 10% 이상의 사용량 절감 및 그에 따른 열요금 절감이 가능할 것으로 예상되고, 기계실 기기 이상 정보 및 최적 운전에 대한 정보 제공도 받을 수 있을 것으로 기대한다.
지역난방사업자의 경우 열공급 품질 개선을 통한 고객욕구 충족으로 열사용 고객만족도 향상 및 사업 경쟁력을 확보할 것으로 예상되며, 중소기업은 열사용설비 국산화, 관련 기자재 개발 등을 통한 사업 활성화로 중소기업 동반성장 효과도 기대할 수 있다. 여기에 범국가적인 차원에서는 에너지절약 및 에너지의 효율적인 사용, 화석연료 절감에 따른 기후변화 대응 및 대기환경 개선을 통해 신기후체제 대응 및 에너지신산업 정책에 기여할 것으로 판단된다.
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