ICT융복합 기술과 연계한 에너지수요관리 추진 전략연구1차년도

IoT 공급 업체의 공통적 전략은 IoT를 통해 자사가 제공하는 전자부품 모듈, 통신 네트워크, SI/소프트웨어 등의 제공 기회(IoT 시장)를 확대하는 것이다. 따라서 IoT 공급 업체에게는 성장 시장을 적극적으로 찾으려는 전략이 요구된다. IoT 공급업체는 ① 전자 부품 모듈, ② 통신사업자, ③ SI/소프트웨어 업체로 분류된다. 전자 부품･모듈 분야의 빠른 성장이 예상된다. 2020년에는 500억대의 사물이 인터넷으로 연결될 것으로 예상되고 있다. IoT 시대에 다양한 사물의 IoT화 제품 개발, 성능 향상(소형화, 전력 효율화 등), 저비용화 등의 실현이 요구된다. 또한 향후 IoT의 성장 시장으로 예상되는 제조업, 의료･건강, 차량 제품 등의 분야에 대한 새로운 대응이 필요하다. 그리고 SIM･통신모듈 전문업체 Gemalto 같이 IoT 플랫폼의 제공에 의한 수직 통합형 솔루션 제공 등의 방법도 고려될 수 있다. 한편, 일본 정부는 민간 기업에 대해 “속도감 있고 대담한 도전의 여부가 승패를 나누는 핵심”라는 메시지를 제시하고 있다. 일본 기업의 발밑의 IoT에의 대처 상황에 대해서, 가트너 재팬 주식회사가 2015년 3월에 일본 기업에 실시한 조사에 따르면, “IoT가 자사의 제품이나 서비스 자체를 바꿀 것(3년 이내)이다”라는 인식을 가진 기업은 과반수를 차지하여 IoT가 자사에 미치는 영향을 인식하고 있는 기업이 상당히 많은 것으로 나타났다. 한편, IoT의 추진 체제에 대해서는 “IoT의 전문 부서나 팀을 만들었다”고 하는 기업은 8.5%에 머물고 있으며 2014년 10월의 글로벌의 같은 조사 결과(약 20%이 해당)와 비교하면, 일본 기업의 IoT의 추진체제 구축이 뒤쳐지고 있다. 일본은 기업에게 IoT에 대응이 지속가능 성장의 핵심과제라는 메시지를 제시하고, IoT가 산업 구조, 비즈니스 모델의 혁신을 가져올 것 이라는 인식하고, 성장 전략의 중요 시책의 하나로 IoT에 대응을 내걸고 있다. 제조업이 생산뿐만 아니라 제품 판매 후 유지보수 등 서비스를 포괄적으로 제공하는 것이 안정적인 수익 확보, 고객과의 지속적인 접점확보 등의 관점에서 중요하다. 제조업의 서비스 사업화의 전형적인 사례로 GE 사례가 될 수 있다. GE는 최근 들어 유지보수 등 서비스 계약(CSA)의 확대에 주력을 하고 있다. 2014년도 실적을 보면, 서비스 부분이 산업부문 매출의 약 42%, 이익의 83%를 차지하고 있다. 서비스 매출 이익률도 산업부문 평균(16%)에 비하여 2배 정도 높은 32% 수준으로 서비스 중심의 수익구조를 가지고 있다. 유지보수 서비스는 고장 등이 발생할 때마다 수행하는 사후 보수와 미리 고장 등을 방지하기 위한 사전 예방으로 크게 두 가지로 분류된다. 유지보수는 일정기간 시간기준 유지보수(Time based Maintenance)와 기기의 상태에 따라 수행하는 상태기준 유지보수(Condition based Maintenance)로 나뉜다. 센서 네트워크 등을 통한 기기의 원격 모니터링과 유지보수 서비스는 고장 등의 이상 징후를 사전에 감지하여 상태기준 유지보수를 수행한다. 이는 이전부터 GE를 포함한 많은 제조업체들이 활발하게 시행하여 왔다. 고객은 사업장 규모나 운용 형태에 따라 클라우드 서버형, 로컬 서버형, 하이브리드형 3개에서 시스템 구성을 선택할 수 있다. ① 공용 클라우드 모델은 히타치가 운영하는 클라우드 센터의 어플리케이션과 데이터 관리를 제공한다. 현장 서버와 전문 관리자의 배치가 필요 없다. 기상 정보와 전력 회사의 절전 요청은 클라우드 센터에서 일괄 수신한다. ② 개인 클라우드 모델(로컬 서버 모델)은 고객이 직접 관리하는 로컬 서버, 어플리케이션과 데이터 관리를 제공한다. 이 로컬 서버는 고객의 생산관리시스템(MES)과 연계하여 운영할 수 있다. 현장에 전문 관리자의 배치가 필요하다. ③ 하이브리드 모델은 ①과 ②를 병용하여 각각의 이점을 살린 모델이다. 기존의 로컬 서버형 xEMS를 유용하게 활용하면서 클라우드 서비스화로 여러 거점을 중앙에서 관리하고 싶은 경우 이 모델을 활용할 수 있다. 물류 분야에서는 RFID, 온도 센서, 가속도 센서 등의 활용으로 배송중인 제품의 상태 파악과 배송 상황에 대한 실시간 추적이 가능하다. 또한 트럭의 위치 정보, 지체 예측정보 등의 활용으로 집하･배송업무의 효율화도 가능하다. 운전자의의 혈압, 맥박, 혈당, 졸음, 음주 여부 등을 센서로 감지하여 운전 사고방지에 활용될 것으로 기대된다. 또한 미래에는 트럭의 자동 운전이나 드론(무인기)을 이용한 택배 등 혁신적인 구상 등 다양한 활용이 예상된다. 에너지 분야에서는 전력회사의 발전소뿐만 아니라 기업의 자가발전, 가정용 신재생에너지, EV(전기자동차) 축전지 등 복수의 분산전원을 통신네트워크로 연결하여 통합적으로 제어･관리함으로써 시스템 전체의 전력 공급량을 조정하는 가상발전소(VPP)의 발전이 예상된다. 또한 수요자의 전력 사용량을 자동 제어하는 수요반응(DR), 주택(가정), 빌딩, 공장의 에너지 소비량 제어 및 최적화 시스템인 HEMS, BEMS, FEMS 등도 빠르게 보급 전개될 것으로 예상되고 있다. BEMS의 용도도 다양화되고 있다. BEMS의 용도(역할)는 에너지 소비 등의 시각화와 설비 기기의 제어에 있다. 에너지 소비의 시각화는 실시간으로 건물의 에너지 사용량 및 설비 기기의 상황, 환경 정보등을 수집, 보관, 분석, 표시한다. 시각화는 반드시 상시 실시간으로 할 뿐만 아니라, 에너지 절약 서비스를 제공할 때 일시적으로 시각화할 수도 있다. 한편, 제어는 에너지 절약(에너지 사용량 감축)을 목적으로 하는 경우뿐만 아니라, 전력 사용량 피크 컷과 수요 반응을 목적으로 한 통제가 이루어지는 경우도 늘어나고 있다. BEMS의 시각화･제어 대상 건물도 업무용 빌딩 위주에서 병원, 호텔, 도소매 매장을 중심으로 건물 전반으로 확대되고 있다. 또한 BEMS의 구성 기기의 관점에서 BEMS의 범위를 살펴보면 아래 그림과 같다. BEMS는 크게 계측･계량장치, 에너지 시각화 기능이 있는 감시 장치, 데이터 저장･분석･진단장치, 열원･공조기･조명 등을 제어하는 제어장치(밸브 댐퍼 류)로 구성된다. 기존 BEMS는 이러한 모든 장비가 도입 거점(단일 건물)에 설치되었다. 일반적으로 건물 규모에 따라 에너지소비 및 BEMS의 보급 상황이 다르다. 우선 대규모 건물(연면적 1만㎡ 이상)의 에너지소비를 설비별로 살펴보면, 공조(중앙공조), 조명, 콘센트, 급탕 및 기타에서 각각 약 50%, 21%, 19%, 10%를 사용하고 있다. 각각 설비의 BEMS(시각화+제어기능) 절감률을 적용하면 전체 에너지절감 효과는 약 10% 정도로 추산된다. 일반적으로 건물 규모에 따라 에너지소비 및 BEMS의 보급 상황이 다르다. 우선 대규모 건물(연면적 1만㎡ 이상)의 에너지소비를 설비별로 살펴보면, 공조(중앙공조), 조명, 콘센트, 급탕 및 기타에서 각각 약 50%, 21%, 19%, 10%를 사용하고 있다. 각각 설비의 BEMS(시각화+제어기능) 절감률을 적용하면 전체 에너지절감 효과는 약 10% 정도로 추산된다.