한국광기술원은 조선대학교와의 협업을 통해 국내 최고 성능을 보이는 '건물 조명에너지 절약을 위한 실내 차양자동제어와 이와 연동하는 광센서조광제어시스템'을 개발하였다고 11일 밝혔다.
'실내 차양자동제어 연동 광센서조광제어시스템'은 실내 차양 자동제어를 통해 ▲실내로 유입되는 직사일광은 차단하고 ▲확산 주광량에 따라 실내 조명기구의 밝기를 제어하는, 조명에너지 절감을 위한 조광제어시스템이다.
이번 개발은 한국광기술원과 한국건설기술연구원, 한국에너지기술연구원, 한국교육녹색환경연구원, ㈜이젝스, 조선대학교(개발 컨소시엄)가 참여하는 한국에너지기술평가원의 에너지기술개발사업인 '에너지자립형 학교건물 구현을 위한 패시브·액티브 기술 융복합 모델 및 가이드라인 개발'을 통한 "학교건물의 에너지 절감 기술개발 및 실증 연구"를 수행.완료한 결과물이다.
정부는 온실가스 감축을 위해, 제로 에너지빌딩 건축의 단계적 의무화를 위한 세부 로드맵을 개편하여, 본격적인 '제로 에너지 건축물 인증 의무화'를 시행 중이다.
건축물 중 공공건물로 분류되는 학교 건물은 학생 수가 지속해서 감소하는 추세임에도 방과 후 활동 등 교내 활동의 증가에 따라 에너지 소비량은 꾸준히 증가하고 있다.
또한 학교 건축물은 학교보건법에 따른 채광 기준을 만족하기 위해 남향에 창문을 설치하고 있어 실내로 유입되는 직사일광에 따라 학생들의 눈부심과 실내 온도 상승으로 냉부 부하가 증가하고 있다.
불필요한 직사일광을 차단하고자 암막 커튼이나 블라인드를 설치하여 눈부심 및 냉방효율을 높이고자 하지만, 실상은 단순 직사일광만을 차단하는 수준에 머물고 있다.
학교 건물에 사용되는 실내 차양을 세밀하게 조절하여 ▲실내로 유입되는 직사일광의 주광량을 적절히 이용하면서 ▲실내 인공조명의 밝기를 교실 조명 조도 기준으로 제어한다면, 조명 및 냉방 에너지를 절감할 수 있다.
이런 기술적 요구에 따라 스마트조명연구센터 김유신 박사팀은 제어 정확도 96.4%의 실내 "차양 자동제어 연동 광센서조광제어시스템" 개발하고, 관련 연구 결과를 국제저널 Sustainability와 Energies에 각각 게재하였다.
김유신 박사팀이 개발한 시스템의 제어 정확도 96.4%는, 글로벌 기술을 선도하고 있는 미국 Luton 社의 제어시스템이 가진 제어 정확도 85%보다 높은, 세계 최고 수준이다.
또한 개발 시스템을 경기도 연천군 소재 전곡중학교에 설치하고 약 8개월간의 실증 연구를 진행하여, "차양 자동제어 연동 광센서 조광 제어시스템" 적용 시 기존 LED 조명 대비 약 43%의 에너지 절감 효과가 있음을 확인하였으며, 관련 연구 결과는 국내 한국조명전기설비학회 논문지에 게재하였다.
스마트조명연구센터 김유신 박사팀은 후속 연구로 한국에너지기술평가원의 2020년 에너지기술개발사업인 '기존 공공건물 에너지 효율 진단 및 리모델링 기술 개발 실증'을 통해, 기존에 개발한 차양자동제어 연동 광센서조광제어시스템을 기반으로 재실자의 생체리듬을 고려한 조명제어시스템을 개발 및 실증 연구를 진행 중이다.
실증 대상은 현재 리모델링을 추진 중인 전라남도 순천시 별량면 행정복지센터이며, 올해 8월에 개발한 시스템을 설치하여 에너지 절감 효과 분석 연구를 진행할 예정이다.
한국광기술원 스마트조명연구센터 김유신 책임연구원은 "앞으로도 지속해서 국내 건축물의 에너지 절감을 위한 다양한 조명제어 시스템을 연구하고자 한다."라며, "개발한 차양자동제어 연동 광센서조광제어시스템을 향후 사무실, 상가, 주거 등 다양한 건축물에 적용한다면, 국내 건축물의 제로 에너지 빌딩 구현을 통한 온실가스 감축에 큰 역할을 할 수 있을 것이다"라고 밝혔다.