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냉난방과 조명을 컴퓨터가 관리하는 단계에서 첨단정보통신서비스를 제공하느 수준으로 진일보하고 있다.

서울 올림픽을 전후해서 국내에도 첨단설비를 갖춘 고층 빌딩들이 하늘 높은 줄 모르고 치솟아 오르고 있다. 70년초 30빌딩(31)층이 세워졌을 때만 해도 '혹시 넘어지지나 않을까' 많은 사람이 염려했지만, 80년대 들어 최고층 빌딩인 대한생명 63빌딩(63층)을 비롯하여 롯데호텔(39층) 럭키금성쌍동이빌딩(35층) 무역센터(55층)등 매머드빌딩들이 줄을 이어 모습을 드래내면서 더이상 신기한 일이 아니게 되었다.

세계적으로는 미국 시카고의 '시어즈타워'(1백10층, 4백43m)가 현존 최고층빌딩이며 건설중인 것으로는 역시 시카고의 월드트레이드 센터빌딩(7백4m)이 최고층으로 알려져 있다. 최근 일본에서(BAS, Building Automation System)은 최근 가장 각광받는 자동화 기술분야이기도 하다.

빌딩자동화란?

빌딩자동제어시스템이란 간단하게 요약하면 빌딩내 제반설비(즉 전력설비 위생 공조설지 냉반설비 조명설비 방범방재설비 운송교통설비 서비스설비 등)의 이상유무를 검사하고 이를 이록하며 사전약소된 제어프로그램에 의해 제반시설을 자동으로 제어하는 컴퓨터 장치를 말한다.
또한 빌딩 오페레이터(Operator)에게 이들 설비의 제반 운전데이터 및 일지를 제공하며, 효율적인 운전으로 주거시설을 쾌적하게 하는 한편 항상 인간의 생명과 재산을 보호해 준다.

현대생활에서 자동제어란 간단한 전기스토브와 같은 가정용 기구에서 보다 복잡한 공업용기계에 이르기까지 우리가 항상 접촉하고 있는 거의 모든 기구에 적용되고 있다.

특히 빌딩이라는 공간에서 고도의 정밀한 제어를 필요로 하고 있지만 우리는 그 요소들에 정확히 접근하지 못하고 있는 경우가 많다. 예를들어 사무실에서 업무를 보는 사무원은 일정한 시간대에 이르면 짜증스러울 정도로 체감온도의 이상을 느끼고 필요한 조명을 확보하기 위해 건물관리자에게 냉반방 및 조명의 점등을 요청한다. 여기서 우리는 냉반방제어와 조명제어에 대한 프로그램이 사전에 약속된 시간대에서 약속된 장소에 국한하여 운영돼야 한다는 사실을 알 수 있다. 빌딩이라는 공간에 대한 제어가 원활히 이루어지기 위해서는 각 지역 별로 상호중복을 피하기 위한 사전 설계가 선행되어야 하고 설계자는 각 제어에 대한 확실한 개념을 사전에 알고 있어야 한다는 것이다.

자동제어의 기초적인 사항을 몇가지 부분으로 나누어 보면 다음과 같다.

우선 초기 자동제어의 역할로서 현장의 각 설비부분에 설치되어 이상유무를 감지하는 첨출부(Sensor)가 있고 각종 검출기로 시키는 신호를 받아 조작신호를 발생하는 조절부(Controller)가 있다. 또 조절기로 부터 조작 신호를 받아 제어동작을 실행하는 조작부(actuator), 이들의 모든 정보를 수집 관리하는 현장정보수집반, 정보를 중앙으로 전달해 주는 데이터전송부, 수집된 각정 정보를 종합하고 통제하는 중앙처리장치가 기초적인 구성요소이다. 이러한 제어부분이 모여 하나의 프로세서 기능을 살리게 되며 각종 제어프로그램을 패키지화한 소프트웨어를 건물의 운영자가 실직적으로 이용하게 되는 것이다.
 

에너지절약에서부터

빌딩자동화시스템은 국내에 60년대 말 개별선 방식에 의한 감시 제어 및 현장제어방식에 의존하는 시스템부터 도입되기 시작했다. 70년대 초에는 기초적인 컴퓨터 개념이 채택된 매트릭스방식의 공통선 방식에 의한 중앙감시시스템이 보급되어 점차 BAS의 개념이 인식됐다. 그후 1987년 서울대병원을 시발로 롯데호텔 등에 본격적인 컴퓨터 방식의 BAS가 설치되면서 편리한 관제기능과 에너지절약 효과에 관심이 고조되어 신축대형 빌딩에는 예외없이 이 시스템이 설치됐다. 최근에는 중·소형빌딩에도 널리 채용되어가고 있는 추세이다. 84년 한국전력 본사 건물에 첫도입된 디지털 제어(DDC:Direct Diggital Control)방식도 최근 수요가 증가하고 있다.

스스로 통제한다.

빌딩자동제어시스템의 도입효과는 에너지절약 인력절감 및 안전성에 있다.

컴퓨터 프로그램에 의해 실내온도를 일정하게 유지시켜 주며 실내의 쾌적한 상태를 유지하는 절전운전제어(duty cycling), 환절기에 실내와 외부공기의 상태를 감자하여 적절한 냉방효과를 얻는 외기냉방제어(enthalpy control), 전력의 최대 수요를 감지하여 사전계약된 전력치를 초과하지 않도록 하는 전력수요 제어(Power demand control)등이 채택되고 있다. 이외에도 조도 및 시간대 스케쥴에 의해 각 지역 별로 적절한 조명을 제공하는 조명제어(Lighting Control)등을 통해 소비에너지를 20~30% 이상 절약할 수 있는 제어프로그램도 널리 채용된다.

또한 건물의 재산과 거주자의 생명을 보호해 주는 방범방재시스템을 들 수 있다. 각 기기 및 시스템의 완벽한 안전성을 위해 자기진단기능 및 컴퓨터가 갖고 있는 보조기억기능 또한 중요하게 취급된다.

빌딩자동제어시스템에서는 대부분의 일상적인 감시조작을 중앙통제실에서 자동으로 수행하므로 대형빌딩에서 인력절감의 효과가 크다. 그리고 각종 설비를 가장 좋은 조건에서 운전하므로 기기의 수명이 늘어나고 이에따라 건물의 수명 또한 연장할 수 이쓴 장점이 있다.
 

인텔리전트 빌딩

첨단 전자기술의 발달로 선진국에서는 10여년 전부터 공조 전기시설은 물론 방범방재설비와 빌딩 주거환경개선을 위한 갖가지 서비스에 이르기까지 종합적인 제어를 실현하고 있다. 최근에는 정보산업의 발달로 빌딩내의 통신 및 사무 자동화시스템을 통합관리하는 이른바 지능형빌딩시스템(IBS : Intelligent Building System)이라는 개념도 나타나고 있다. 인텔리전트빌딩은 각 컴퓨터를 유기적으로 결합, 각종 데이터통신망을 구축하고 대형컴퓨터로 전체설비를 통합관리함으로써 설비비절감과 빌딩입주자들에 대한 저렴하고 다양한 서비스제공을 가능하게 했다.

또한 지역적으로 멀리 떨어진 지점망 또는 체인점 등을 전화선 또는 마이크로웨이브를 통하여 연결, 중앙에서 집중관제하는 광역빌딩관제도 실현되고 있다.

최근 이 기능을 이용한 빌딩관리 용역업도 하나의 유망사업으로 번창하고 있을 정도이다. 실내공기의 질(IAQ : Indoor Air Quality)이 빌딩내 거주자의 생산성에 큰 영향을 미치므로 단순한 에너지절약의 차원을 넘어 실내 공기의 질을 개선하려는 연구도 중요하게 취급되고 있다.

빌딩자동제어시스템에는 입주자의 차량을 위한 주차관리소프트웨어 및 식당이용관리 소프트웨어 등이 추가되어 서비스의 콕이 점차 확대되는 경향을 보이고 있다.
 

통합관리체계로

최근 국내 빌딩자동제어시스템의 기술동향은 각 업체별로 경쟁적인 시스템개발과 해외기술도입으로 매년 그 양상이 변화되고 있다.

88년 초에만 해도 공기조화설비 시스템 위주로 시장이 형성되었으나 점차 관련설비와의 유기적인 제어를 위해 공조 전력 조명설비 등 에너지 관련설비에 대한 중요성이 커지고 있다.

근래에는 빌딩의 안전과 인간의 생명 재산을 보호하기 위한 방범·방재시스템이 점차 센서기술 및 시스템 적용기술의 발달과 더불어 진일보되고 있다. 예들들어 CCTV카메라와 센서의 연동으로 빌딩내에 침입자가 포착되면 카메라의 동작으로 침입자를 추적하고 3단계에 이르기까지 보호벽을 마련할 수 있도록 하는 첨단방범시스템도 선을 보이고 있다. 화재수신반도 최신 마이크로프로세서를 이용한 컴퓨터 설비를 사용하여 신속 정확한 감시체재를 독자적으로 구축하게 되었다.

중앙감시실의 오퍼레이터에 의해서 감시조작되는 형식에서 탈피하여 현장의 국부적인 위치에서도 입주자들의 선택에 의해 각종 설비가 통제되는 방법이 검토되고 있다. 이에따라 현장스위치 현장 컨트롤러 등이 개발되고 있으며 또한 전화기에 의해 해당 지역의 제어가 가능하도록 연결(인터페이스) 기술도 강화되고 있다.

90년대를 맞이하면서 국내 빌딩 자동화시스템의 기술도 에너지관련 설비시스템에서 탈피하여 각종 빌딩내 유사한 설비 및 서비스에 참여할 수 있는 주역시스템으로 부상하고 있다. BAS를 구성하는 각 주변기기 및 센서, 제어기기 등의 신뢰성을 향상시키기 위해 종래의 외국전문업체로 부터의 무조건적인 수입을 지향하고, 국내 기업들도 국산화를 추진해 나가야 할 것이다.