카운터센서에 의한 화장실 조명 제어의 에너지 절감량 분석

An Analysis of Energy Savings of Lighting Control by Count Sensor at Restrooms

저자명

고병조

문서유형

학위논문(석사)

발행정보

서울시립대학교 2015년

초록

서울시는 수년 전부터 에너지 절감을 위한 다양한 시설개선사업을 실시하였다. 주로 조명 교체사업이 활발하게 이뤄지고 있는데, 이는 에너지절감효과가 있는 것으로 알려져 있기 때문이다. 

그러나 절감효과가 있다고 알려진 사업을 시행하더라도 건물의 상황과 조건에 따라서 에너지절감 및 경제적 효과가 다를 수 있다. 

또한 충분한 검토 없이 추진하는 사업은 기대만큼 효율적이지 못할 수도 있다. 

공공기관에서 친환경․에너지 관련 정책 또는 시범사업 등의 명목으로 시행한 사업 중에는 실효성을 충분히 검토하지 못해 투자비 회수(ROI, Return On Investment) 기간이 10년 이상이거나 투자비를 환수하지 못한 않는 사업도 있는 실정이다. 이런 문제를 해결하기 위해 에너지 비용이 투입된 설비에 대해 개보수 전과 후의 성능검증이 필요하다. 

본 연구는 서울시에서 시행한 다양한 사업 중 대다수 공공건물 화장실에 설치된 조명제어장치의 에너지절감 평가를 하였다. 측정과 검증 방법은 신뢰성 높은 에너지절감 및 경제적 효과의 정량적인 결과를 도출하고자 국제 성능측정 및 검증 규약인 IPMVP의 프로세스를 기반으로 계획을 수립하고 분석을 시행하였다. 

연구의 주요 결과는 다음과 같다. 

1) 이 연구는 베이스라인 수립 기준을 점・소등 시간과 근무 시간 두 가지로 하였으며, 베이스라인 수립시 실측한 점・소등 시간과 수동 강제소등 시간 중 보수성을 적용한 값을 운영시간으로 정하고, 절감량 계산 시 t-통계표를 사용한 불확실성 분석을 시행하여 베이스라인에 따른 차이를 확인하였다.

2) 센서 설치 후 도출된 연간 절감량은 점・소등 시간 기준인 경우 71%, 근무시간 기준인 경우 59%로 두 방식의 절감 효과 차이는 12%였다. 불확실성에 따른 오류를 줄이기 위해 보수적 방식으로 베이스라인을 수립하여 두 가지 방식의 차이가 크지 않은 것을 확인하였다. 

3) 경제성 분석 결과를 살펴보면, 설비 투자비 회수기간은 점․소등 기준일 때 1년 6개월이고, 근무 시간 기준일 때는 2년 4개월로 매우 양호한 것으로 나타났다. 향후 전기요금이 인상되면 효과는 더욱 커질 것으로 사료된다. 

4) 근무인원과 이용시간의 관계를 분석한 결과 근무인원이 적은 5층과 지하층의 경우 평균 점등률이 7%로 근무인원이 비슷한 다른 층이 평균 점등률(16%)에 비해 현저히 낮은 것으로 나타나 이용시간은 근무인원과 연관이 큰 것으로 나타났으며, 위치나 층의 업무에 따라 외부 이용자가 많은 곳일수록 에너지 사용량의 불확실성이 높아지는 상관성을 확인하였다. 본 연구에서는 현재 사용 중인 화장실 사용시간을 측정하고 에너지 절감량을 도출하기 위해 베이스라인을 두 가지로 수립하여 화장실 카운트센서의 조명에너지 절감 성과를 검증하였다. 그런데 보수성을 적용한 절감량 산출결과일지라도 정확도에 한계가 있었다. 향후 연구는 장기간 측정을 통해 불확실성에 따른 오류를 줄이고 에너지 자료의 철저한 기록과 관리를 통해 정확한 운영 패턴을 예측하여 더욱 신뢰성 있는 결과를 정립하는 것이 요구된다.

Seoul has implemented various facility improvement projects for the energy reduction since several years ago. Mostly the lighting change projects are actively being implemented which are known to have the energyreduction effect. However, although implementing the projects known to have the reduction effect, the energy and economic effect can be different depending on the situation and condition of building. The project propelledwithout the enough review has the possibility of not being as efficient as expectation. Among the projects implemented by public institutions under the title of policy or test project related to the eco-friendly or energyproject, there are projects of which ROI(Return On Investment) period is more than 10 years or of which investment cost was not returned yet as the effectiveness was not reviewed fully. To solve this problem, theperformance verification before and after the retrofit for the facility into which the energy cost was injected is required. This study measured and verified the energy reduction of lighting control device installed in the toiletsof multiple public buildings among various projects implemented by Seoul Metropolitan Government. The plan was established and conducted based on the process of IPMVP which was the international performancemeasurement and verification regulation in order to deduce the quantitative result of the reliable energy and economic effect. The main result of study is as follows. 1) The baseline was established in two ways based onthe lighting hour, lights out and business hours, and the conservative-applied value was set as operating hour among lighting on-off time and manual compulsory lights out surveyed during baseline establishment, and theuncertainty analysis using t-statistical chart during energy saving calculation was conducted to confirm the difference following the baseline by two methods. As a result of deducing and presuming the upper value ofdeduced confidence interval here, it was confirmed the difference between two methods was narrowed down up to average 12%. 2) The deduced annual reduction amount after installing the sensor was 71% when basedon lighting on-off time and 59% when based on the business hour, and the reduction effect difference of two methods was 12%. The baseline was established in the conservative manner to reduce the error by uncertaintyand the difference of two methods was confirmed not to be big. 3) According to the economic feasibility analysis, the facility investment return period was 1 year 6 months based on lighting on-off time, and 2 years 4months based on the business hour, which was very favorable. If the future electric charges increase, the effect is expected to be bigger. 4) As a result of analyzing the relationship between the number of workers and usetime, the average lighting rate of 5th floor and basement that had few workers was 7% which was remarkably lower than the average lighting rate(16%) of other floors that had similar amount of workers so it was shownthe use time was closely related to the number of workers, and it was confirmed the uncertainty of energy use rose in the place where there were many external users following the business of position and floor. In thisstudy, the baseline was established in two ways to measure the use time of currently occupied toilet and deduce the energy reduction quantity, and the lighting energy reduction result of toilet count sensor was verified.However, despite the reduction quantity calculation result to which the conservative was applied, there was a limit in the accuracy. The future study is required to reduce the error by uncertainty through the long-termmeasurement and predict the exact operating pattern through the thorough record and management of energy data to establish the more reliable result.

출처

http://academic.naver.com/mobileView.nhn?doc_id=80115811&ndsCategoryId=6