BEMS 연동형 하이브리드 전동 차양/셔터 상용화 기술개발(1)

태양열 취득율(SHGC) 조절과 단열성능 30% 향상!
뉴스일자: 2021년09월17일 12시06분

태양열 취득율(SHGC) 조절과 단열성능 30% 향상이 가능한 BEMS 연동형 하이브리드 전동 차양/셔터 상용화 기술이 개발됐다. 중·고층건물에 적용 가능하고, 설치시 단열성능이 30% 향상됨과 동시에 BEMS 연동형으로 외부환경에 능동적으로 대응 가능한 하이브리드 전동차양 시스템으로 주목된다.
이 기술 및 제품은 기술개발과 동시에 기술이전 실적, 인증포상실적, 사업화 실적을 보유했다. 또한 다수의 국내외 특허, 실용실안, 프로그램에 등록됐으며 한국태양에너지학회, 한국생활환경학회, 대한설비공학회 등 유수의 학회 및 협회지에 논문게재와 발표 실적을 나타냈다.



세계 최초 “차양+셔터”결합한 하이브리드 시스템

기술개발의 필요성

우리나라는 2017년 주거용건물 패시브하우스 의무화, 2025년 신축건물 제로에너지화를 실현하기 위해 ‘녹색건축물 조성 지원법(2015년)’ 등을 통해 에너지효율향상 정책을 체계적으로 강화하고 있다. 특히 2015년 주간의 냉방부하를 저감하는 일사조절장치(차양 등)을 평가항목에 신설하여 공공건축물을 중심으로 의무화 설치를 시행하고 있다.
현재, 관련 국내기술은 산업부 국가 R&D를 통해 냉방부하 30% 이상 절감이 가능한 외부 차양기술(EVB)과 자연채광을 연계하여 조명에너지를 50% 이상 줄이는 기술개발이 진행 중이며, 개발기술의 실증과 함께 경제성을 확보하는 실용적 기술개발이 필요한 단계이다.
최근 건물에너지 수요관리 측면에서 BEMS와 연계한 H/W는 기 구축되어 있으나 차양부문에서 외부환경에 능동형으로 대응하는 현장 보급형 통합운영 제어 알고리즘은 미흡한 수준이다. (현재 풍속, 온도, 조도에 따른 단순 차양 제어기술은 기 확보 기술)
여기에, 현재 국내 중소산업에서 개발 중인 PV 연동형 Off Grid 기술, 상하부 Tilt/Turn 가변 제어기술, 자연채광 및 조명에너지 연계 슬롯설계 및 운영기술 등을 통합한 모듈화, 패키지화 기술개발이 필요하며, 특히 상용화를 위한 경제성 확보 기술개발이 절실히 필요하다.


신기술의 개발 성과

이에, 본 기술의 개발로 복잡한 제어 로직을 단순화하면서도 에너지 성능은 유지할 수 있는 저가 보급형 제어기 기술과 Two Track 방식으로 기존의 외부차양장치의 저가 보급형 제품을 개발하는 동시에 세계 최초로 “차양+셔터”를 결합한 하이브리드 시스템 제품 개발을 통해 시장의 차별화 전략으로 수행될 계획이다. 또한 개발 제품의 시장 보급을 위한 차양 관련 제품의 품질인증 체계를 개발하고 구축할 방침이다.


기술개발 배경

IEA국가의 건물부문 에너지소비 비중은 전체 에너지소비의 약 40%를 차지한다. 우리나라 또한 약 25 % 수준에서 에너지 소비 증감율이 매년 상승하고 있어 효율적인 건물에너지 절감 기술이 필요하다.
서울시의 건물부문 에너지소비량은 이미 총 에너지소비량의 60%로 매우 높은 편이며, 증가율 또한 매년 소폭 상승하고 있다. 이에 기존 건물에 적용 가능하며 대면적 설치공간을 필요로 하지 않은 건물에너지 절감기술이 필요하다.
이를 부합하기 위한 기술요소로 차양 시스템이 있으나 국내·외 출시된 차양제품은 냉·난방 에너지를 통합적으로 대응 불가능하며, 오직 냉방부하 저감을 위해 하절기에만 한시적으로 운영되었다.
따라서 기존 차양 시스템처럼 하절기 일사차단이 가능하며 동절기 셔터기능을 통한 단열성능 향상을 도모할 수 있는 하이브리드 차양 시스템을 개발하여 운용에 따라 냉·난방에너지를 통합적으로 절감 가능토록 하고자 했다.


신기술 및 제품의 특징

본 기술은 제품개발과정에서 중고층형 주거 및 업무용 건물에 최적화된 하이브리드 차양+셔터에 대한 개발과 실증과정을 거쳐 ‘차양+셔터’ 기능이 일체화된 하이브리드 시스템이다.
이 기술로서 하이브리드 차양+셔터 하드웨어를 개발 및 국산화(고기밀용 밀착형 차양/셔터 구동 하드웨어 설계 및 개발)하였다. 특히 저층형 업무용 건물 용도의 보급형 차양 기술의 개발 및 실증과정을 거쳐 기존 차양 기술의 저가 보급형 모델 개발 및 부품을 100% 국산화했다.
그리고 능동형 제어기술 개발로, 최소 운전으로 에너지 성능 구현 알고리즘 및 제어 시스템을 개발, 구현했다.
이를통해 차양/셔터 일체형 하이브리드 시스템을 실증, 개발기술의 시범 적용사업을 추진했다. 또한 차양제품 품질인증 표준화 연구 및 신뢰성 검증을 거쳐 차양제품의 품질인증 체계(소재→부품→시스템)를 정립했다.




개발기술의 핵심

단열성능 30% 향상과 BEMS 연동이 가능한 하이브리드 차양 시스템 개발 및 실증
- 1.4W/㎡·K 복층유리 창호와 결합시 단열성능 1.0 W/㎡·K 이하
- 기밀성능 0.8 ㎥/㎡·h 이하, 수밀 50등급, 내풍압 36등급
- SHGC 0.1이하, 풍속저항 38 m/s 이상
- 결빙내후성, 반복내구성 만족
- 건물에너지 저감율 10 % 이상
- 하이브리드 차양 실증 1건
- 외부환경에 능동적으로 대응 가능한 차양형 BEMS 제어시스템 개발

저가 보급형 차양시스템 개발 및 실증
- 기존 제품 대비 10 % 이상 경제성을 지닌 보급형 차양 시스템 개발
- 저가 보급형 차양 실증 1건

외부 차양 장치 품질 인증 기준 개발




구성. 월간 창과문 편집부
자료. ㈜선우시스 제공 (031)984-2349



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