㈜칸덴 엔지니어링, 빌딩 중앙 감시 시스템

에너지 사용 합리화를 위한 대응으로서 기존의 중앙 감시 시스템에 Web을 이용한 새로운 에너지 관리 시스템을 추가하여 에너지 사용량을 파악하고 관리하는 ㈜칸덴 엔지니어링의 「가시화」를 실현한 신(新)시스템에 대해 소개한다.
 

번역·정리 김대근 기자

이번에 소개하는 중앙 감시 시스템의 개요를 [그림 1]에 나타냈다. ㈜칸덴 엔지니어링에서는 20여 년 전부터 각종 공장용 감시 제어 시스템을 구축해온 실적이 있으며, 공장용 감시 제어 시스템에서 배양해 온 기술을 빌딩에도 접목시켰다. 개발에 있어서는 기존의 공장 감시 제어에 사용해 왔던 범용적인 감시 제어 시스템(SCADA)+PLC(프로그래머블 로직 컨트롤러, Programmable Logic Controller)의 구성을 확장하여 빌딩의 표준 프로토콜인 BACnet 및 LonWorks에 대응하였다. 건축설비에서의 입출력 신호를 표준 프로토콜에 의해 중앙 감시로 가져와 인터넷을 통해 에너지 관리 등의 각종 서비스를 테넌트에게 제공하였다.

이 시스템의 특징으로는 [그림 2]에서와 같이 풀 오픈 시스템(Full Open System, 완전 개방형 시스템)으로 범용기기와 표준기술을 채용한 점에 있다. 그로 인해 코스트 퍼포먼스, 유연성 및 확장성이 향상되었다. 또 여러 제조업체의 기기를 자유롭게 조합할 수 있어 고객의 니즈에 맞는 최적의 시스템을 구축할 수 있다. 

① 하드웨어
PC 및 PLC 등의 하드웨어는 더 많이 사용되고 있는 범용품 및 시판품을 선정함으로써 비교적 저렴한 시스템을 구성할 수 있다. 또 기기가 고장 난 경우에도 전용 제품과 비교해 교체장비의 조달이 용이하고 유지보수성이 향상된다.

② 소프트웨어
소프트웨어는 점유율이 높은 SCADA 패키지 소프트웨어를 이용함으로써 신뢰성을 확보하는 동시에 용이하게 구축할 수 있다. 간단한 화면 변경 등은 사용자가 SCADA 패키지의 표준기능으로 실행할 수 있다.

③ 시스템 간 통신
빌딩에서는 조명 시스템, 보안 시스템 등이 중앙 감시와 다르게 되어 있는 경우가 있는데 BACnet 등의 표준 프로토콜을 채용함으로써 통신 문제를 원활하게 해결할 수 있다.

④  원격감시, 테넌트 서비스
기존의 시스템에서는 원격감시 및 테넌트 서비스에서 빌딩 내에 전용 LAN을 구축하여 전용 단말기를 설치했었다. 그러나 여기에는 다음과 같은 문제가 있었다.

 · 전용 단말기의 설치비용이 필요한 대수만큼 든다.
 · 전용 단말기가 아니면 예약 등의 조작을 할 수 없다.
 · 전용 단말기용 LAN이 필요하다.

위의 문제들을 해결하기 위해서는 인터넷을 활용하는 것이 유효한 수단이 된다. 최근에는 테넌트 사용자가 100% 인터넷을 이용하고 있기 때문에 각종 테넌트용 서비스를 Web으로 제공하고 있다.

시스템의 구성
시스템 구성은 빌딩에서 일반적으로 채용되고 있는 표준 프로토콜(LON 통신, BACnet 통신) 및 각종 PLC 통신에 대응 가능한 구성으로 하였다. 이를 통해 빌딩에 맞춘 플랙시블한 구성을 갖추게 되어 고객의 니즈에 부합한 최적의 시스템 구성을 실현할 수 있게 되었다. 시스템 구성의 예를 [그림 3]에 나타냈다. 로컬 측 기기는 LON, BACnet 및 각종 PLC에 대응하고 있으며, 로컬 측 Ethernet을 통해 SCADA 서버에 연결한다. SCADA 서버는 메인 서버와 하위 서버의 2대로 다중화하고 있다. 감시 조작 단말기는 통상 메인 SCADA를 참조하고 있는데 메인이 다운될 시에는 참조처가 자동적으로 하위 서버로 전환돼 감시조작을 계속할 수 있다. 또한 BEMS 기능으로 에너지 관리 데이터를 상위 Ethernet에서 BEMS 서버로 전달해 각종 에너지 관리 장부 및 그래프를 작성하고 있다. 테넌트 서비스로는 공조예약, 온도설정, 회의실 예약 및 테넌트별 에너지 관리 등을 제공하고 있다. 테넌트 서비스는 인터넷을 이용하기 때문에 강력한 보안이 필요하다. 이에 따라 Web 서버는 외부의 서버 호스팅을 이용해 중앙감시에 대한 부정 침입을 막고 있다. 또 로그인 시 ID 패스워드뿐만 아니라, SSL 암호화 기술을 통해 보안을 강화하고 있다.

테넌트 서비스의 하나로서 테넌트를 위한 에너지 관리정보를 제공하고 있다. 기존의 에너지 관리(BEMS)와의 상이점을 [그림 4]에 나타냈다. 기존의 일반적인 BEMS에서는 빌딩 관리자만이 에너지 사용량을 관리할 수 있어 월말에 테넌트별로 집계하고 요금장부와 맞춰가면서 에너지 사용량을 산출했었다. 그러나 여기에서는 테넌트 사용자가 ‘일일 에너지 사용량’을 실시간으로 열람할 수가 없다. 하지만 테넌트용 BEMS는 인터넷을 이용하여 언제 어디서라도 테넌트 사용자가 ID와 패스워드 입력으로 로그인을 통해 테넌트 자신의 에너지 사용량 및 CO₂배출량을 열람할 수 있다.  테넌트용 BEMS를 채용한 이 시스템은 이미 사무용 빌딩에서 사용되고 있다. 

테넌트용 BEMS의 구성을 [그림 5]에 나타냈다. 시스템은 복수의 빌딩에 대응하고 있다. 각 빌딩의 사용량은 각 빌딩의 중앙 감시 시스템으로부터 소정 포맷의 CSV 파일(기기 ID, 계량치)을 메일로 첨부하여 1일 1회 자동　전송 소프트웨어를 통해 송신된다. 서버 호스팅에서는 수신된 데이터를 데이터베이스에 저장한다. 저장 데이터는 빌딩, 테넌트, 분류 및 기기정보 등의 각종 마스터 정보를 바탕으로 데이터베이스화되어 있다. 사용자는 로그인 ID에 의해 열람 가능 범위가 제한되어 있지만, 필요한 에너지 관리 정보를 Web에서 열람 및 다운로드할 수 있다. 주요 관리 장부는 아래와 같다.

① 전력월보, 연보, 연도별 추이표 및 그래프
 · 공조, 조명 등의 분류별 사용량을 그래프화
    (꺾은선 그래프, 누적 막대그래프, 원그래프 등)

② 전력량 관리표 및 그래프
 · 테넌트별 에너지절감 목표 설정에 대한 실적을 그래프화
    (전년도 누계선, 목표치 누계선, 금년도 누계 막대그래프)

③ 테넌트별 비교표 및 그래프
 · 면적당 사용량을 테넌트별로 그래프화
    (전체 테넌트 평균선, 막대그래프)

④ CO₂배출량 월보·연보·연도별 추이표 및 그래프
 · CO₂배출량의 그래프화
    (꺾은선 그래프, 막대그래프)