건축/환경에너지

Nikkei Architecture_2017.8.10 (p40~57)

Special Feature
광열비, 여기까지 줄일 수 있다
성공사례로 배우는”비축량” 판단 방법

한여름의 전력 사용량 피크를 억제하는 움직임은 국민적 합의가 이뤄져 있다. 게다가 향후의 경제상황이 불투명한 현재로써는 건물 소유자들이 유지관리 비용의 절감을 꾀하려 하고 있다. 그 중에서 큰 비용을 차지하고 있는 광열비 절감은 사회로부터의 요청이기도 하다. 건물의 성능 및 편의성을 해치지 않고 광열비만을 줄일 수 있는 방법을 숙지하고 있다면, 고객에게 새로운 제안을 할 때 커다란 도움이 된다. 설비의 쇄신으로 열원 광열비를 대폭 절감한 교토역 빌딩 등의 실제사례를 취재하여 에너지 ”비축량”을 판단하는 요령에 대해 알아보았다. 

● 광열비 삭감의 성패
열쇠를 쥐고 있는 데이터 분석 + 최신기술 → “비축량”을 파악하여 고객을 잡아라

광열비의 삭감은 환경에 대한 배려를 요구하는 사회로부터의 요청이며, 건물의 유지 관리 비용을 줄이기 위한 열쇠이기도 하다. 따라서 건물 소유자 및 건축 실무자들의 관심은 높다. 삭감의 승패는 실제의 운용 데이터 분석과 최신 기술의 정보 수집에 달려있다.

후쿠시마 제1원자력 발전소의 사고 이후, 여름이면 피크를 찍는 전력 소비량의 억제를 위한 관심이 고조되고 있다. 한편, 어려운 경제 환경 속에서 건물 소유자는 건물을 유지하는 라이프 사이클 코스트(LCC)의 삭감에 힘쓰고 있다. LCC 삭감은 커다란 사회적 흐름이다.

건물의 유지 및 운용, 관리에 필요한 비용 중 수광열비(水光熱費)의 비율은 27%로 가장 높다. 이것은 1971년에 준공되어 2008년에 해체된 일본IBM 구(舊) 일본빌딩(도쿄)의 데이터이다. 약간 오래된 데이터이지만, 이런 데이터 공개는 흔치 않다. 건물의 LCC 중에서 광열비를 포함한 수광열비가 높은 비율을 차지하고 있다는 것을 나타내는데 참고가 된다. 그렇다면 광열비의 삭감에는 무엇이 중요할까? 건축 설비의 전문가들이 공통적으로 지적하는 것이 실제 운용상황에 관한 데이터의 축적∙ 분석과 최신기술에 관한 정보 수집의 중요성이다. 

-- 운용 상황의 데이터 수집은 필수 --
NPO법인의 건축 설비 커미셔닝(Commissioning)협회의 요시다(吉田) 이사장은 「건물의 열원 설비의 데이터 등을 수집하여 분석하지 않으면 에너지 절감 대책은 세울 수 없다. 특히 보수의 경우는 설계에 들어가기 전에 미리 정밀한 운용데이터를 산출해야 한다」라고 지적한다. 

건축설비의 전문가로부터 최신 기술의 신속한 도입의 유효성을 강조하는 목소리도 많이 들려온다. 앞에서 말한 일본 IBM 구(舊)본사 빌딩도 1974년에 이미 컴퓨터로 열원 등의 최적화 제어 프로그램을 채택했다. 그 밖에도 에너지 절감 대책으로 많은 최신기술을 적극 도입하고 있었다. 

특히 기능∙성능의 진보가 빠른 것이 공기 조절 장치의 설비이다. 최신 것으로 교환하는 것 만으로 커다란 에너지 절감 효과를 얻을 수 있는 경우도 있다. 예를 들어 1대의 실외기로 복수의 실내기를 운전하는 멀티 에어컨. 다케나카고무텐(竹中工務店) 설계본부의 다카이(高井) 환경담당은「15년 전의 실외기를 최신형으로 교체하는 것 만으로 효율이 20~30% 정도 높아진 경우도 있다」라고 말한다.

물론, 도입 비용도 감안할 필요가 있으나, 이런 정보를 파악하고 있는지 여부에 따라 제안할 수 있는 광열비 대책의 내용이 크게 달라질 수 있다.

--「일하는 법」으로 20% 에너지 절감 --
광열비 삭감에는 소유자 및 운영자, 이용자의 에너지 절감에 대한 의식, 건물의 사용 방식 등도 커다란 영향을 미친다. 다케나카고무텐은 당사의 동(東)관동지점의 사무실빌딩에서 업무 스타일의 변혁 등에 의해 1차 에너지 소비량을 20% 삭감했다. 건물 내에서의 활동이 에너지 소비량을 크게 좌우한 사례이다.

건축 실무자는 건물의 상태 및 소유자의 재정 상황 등에 맞는 최적의 에너지 절감 대책을 제시할 수 있는 입장에 있다. 최신기술의 동향을 체크하여 운용 후에도 지속적인 지원을 하는 것이 새로운 업무 제안의 실마리가 될 것이다.

● 세이케이가쿠엔 (成蹊学園, 도쿄)
30분 단위 전력량 데이터로 낭비 발견 → 「BEMS」로 26개동 관리, 절감 폭 최대화

부지 내 26개동의 전력 사용량을 30분마다 데이터로 축적. 전기 낭비를 색출하여 기본 요금을 내리는 포인트를 찾아낸다. 12년 동안에 연간 전기세를 약 6,500만엔 삭감할 수 있을 것으로 예상한다. 초등학교에서 대학교까지를 아우르는 세이케이가쿠엔(도쿄)에는 27만㎡의 부지에 총 105개동의 건물이 있다. 그 중 26개동의 전력 사용량을 2016년 5월부터 30분마다 데이터화하여 수집하고 있다. 전기의 낭비를 찾아내기 위해서이다. 

해당 학교에서 도입한 것은 시미즈(淸水)건설의 에너지관리 서비스「ecoBCP 클라우드」. 에너지 사용 상황 등의 데이터를 인터넷 상의 클라우드에 저장하여 건물의 에너지 절감 및 BCP(업무연속성계획)책정을 지원하는 것이다. 세이케에가쿠엔은 그 최대규모의 도입 사례인 것이다.

해당 서비스 도입으로 26개동 전체의 연간 전기세는 2016년도의 1억 3,786만엔에서 2027년에는 1억 263만엔으로, 3,523만엔(26%) 삭감할 수 있다고 시산. 2016년도에도 도입 전보다 3,000만엔 줄었으며, 2012년에 연간 6,523만엔의 비용 삭감을 예상하고 있다.

-- 기온 32℃가 포인트 --
이 서비스는 클라우드를 활용한 BEMS(빌딩 에너지 관리 시스템). 시설의 관리자 및 시미즈 건설 담당자 등의 관계자가 웹 브라우저로 에너지 사용 상황 및 향후 예측치를 리얼 타임으로 확인할 수 있다. 「데이터를 보는 것만이 아니라, 빅데이터로써 수집하는 것이 포인트. 그것을 분석함으로써 에너지의 “비축량”을 알 수 있다」. 시미즈건설 ecoBCP사업추진실의 가게야마(陰山) 부실장은 도입효과를 이렇게 설명한다.

예를 들어, 전력사용량과 기온과의 관계에서 어떤 경향을 찾아냈다. 2016년 여름철에 수집한 데이터를 분석하면, 기온 32℃를 넘을 때 전력 사용량이 급격히 상승한 것이다. 여름철의 더운 기간은 2개월 정도이나, 학교에는 여름방학이 있다. 여름방학 기간 중이라면 기온이 32℃를 넘어도 전력 사용량은 거의 늘지 않는다. 즉, 전력 사용량이 급상승하는 우려가 있는 것은 연간 5일정도 뿐이다. 「그 5일간의 전기 사용량을 잘 컨트롤할 수 있다면, 전기의 기본요금을 대폭 낮출 수 있다」라고 가게야마 부실장은 말한다. 여름철 피크전력을 줄임으로써 연간 계약 전력을 낮춘다. 그렇게 된다면 기본요금도 줄일 수 있다.

-- 3,000만엔 삭감의 실적 --
「도입 전에도 매월 에너지 사용량을 그래프로 확인했으나, 결과를 보고 나면 대응이 1개월 정도 늦춰졌다」라고 세이케이가쿠엔 재무부 관리과의 가가(加賀)씨는 설명한다. 매월 수작업으로 만든 그래프를 가지고는 에너지 절감에 제대로 활용할 수 없었다.

서비스 도입 이후부터 전기 사용의 낭비가 연이어 발견되었다. 예를 들어 밤에는 사용하지 않는 풀장의 공기 조절 장치가 가동되고 있다거나, 문이 닫힌 오후 9시이후에 교실의 조명이 켜진 상태로 있는 경우도 있었다. 이런 낭비를 지속적으로 개선해 나가면서 가시화를 통해 직원이나 학생들의 에너지 절약에 대한 의식도 높일 수 있었다. 그 결과, 2016년도에는 연간 약 3,000만엔너치의 전기요금을 삭감할 수 있었다고 한다. 이 3,000만엔은 앞으로도「클라우드 도입 효과」로 남게 된다. 또한 전년도 사용 전력량을 1%씩 에너지 매니지먼트를 통해 삭감시켜 나간다는 방침이다.

● 계속되는 BEMS의 활용
운용 후의 개선으로 본래 성능을 발휘

신축 및 보수를 통해 건물의 에너지 절감에 시도한다고 해도 운용 후의 검증 및 개선이 없다면, 성(省)에너지 기능을 충분히 활용할 수 없다. 세이케이가쿠엔처럼 운용 후에도 BEMS로 에너지 사용 상황을 관리하는 경우가 늘고 있다. 

니가타(新潟) 현 조에쓰(上越)시에 2013년 3월에 준공한「INPEX의 나오에츠(直江津)기숙사」에서는 실시 설계 및 시공자인 오바야시구미(大林組)가「원격 BEMS」으로 불리는 서비스를 제공. 인터넷 경유로 운용 후에도 당사가 에너지 사용 상황을 확인 및 분석하여 에너지 절감 기기의 운용 개선으로 이어가고 있다.

석유∙천연가스 개발회사의 사원 기숙사인 이 곳은 천연가스를 이용한 코제너레이션 시스템(Cogeneration System)을 전력 공급의 중심에 두고 있다. 태양광 발전 시스템을 겸용하여 리튬이온 축전지를 낮 동안에 충전. 야간에 방전함으로써 전력회사로부터 구입하는 수전(受電) 전력을 최소화로 줄인다. 이 시스템이 에너지 절감의 포인트 중 하나이다.

-- 집열 효과가 상정한 것과 다르다 --

 -- 끝 --