왜 스마트시티는 스마트빌딩을 필요로 할까

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세계적인 GPS 칩/모듈 생산업체 유블럭스의 토마스 자일러(Thomas Seiler) CEO는 “두 생태계의 진화는 그들을 서로 상생 발전시키는 좋은 기회를 가질 수 있을 것이다”라고 말한다. 스마트자일러는 스마트 시티 뉴스에서 스마티시티와 그를 담은 스마트 빌딩의 존재 가치와 필요성을 논하며 기술이 인간을 이롭게 해야 한다고 주지의 글을 남겼다.

이른바 4차 산업혁명 시대이자 초연결 시대의 도래로 인해 가까운 미래에는 자동차와 통신을 연결하면 스마트 카, 공장과 통신을 연결하면 스마트 팩토리가 되는 식으로 도시와 주거의 형태가 스마트홈으로의 진화를 꾀하고 있다. 건축, 통신, 사무 자동화, 빌딩 자동화 등의 4가지 시스템을 유기적으로 통합해 첨단 서비스 기능을 제공하는 스마트빌딩은 많은 국가들이 지향하는 스마트시티 생태계의 근간으로서 건물주 및 관리인에겐 효율성과 경제성을, 사용자에게는 편의성, 기능성, 신뢰성, 안전성을 약속하는 빌딩이라고 할 수 있다. 심지어 최근에는 loT 기술 확산에 따라 빌딩이 스스로 건물의 상태를 판단해 최적의 운영을 지원할 정도로 그 의미가 진화했다.

글로벌 시장조사 기관 마켓앤마켓(Markets and Markets, August, 2017)은, 2017년 약 72억 달러에서 2022년에는320억 달러 규모로 세계 스마트빌딩 시장이 성장할 것으로 전망했다. 최근에는 글로벌 기업들이 첨단ICT 기술을 바탕으로 시장을 주도하고 있어 더욱 급격한 성장이 기대된다.

영상 Smart buildings – the future of building technology
(출처: 지멘스 공식 유튜브)

갈수록 저렴해지는 에코시스템 기술의 생태계를 활용하여 직접 스마트홈으로 업그레이드시키는 소비자들이 최근 늘어나면서 스마트홈 시장은 상향식(bottom-up) 성장을 하고 있다. 쇼핑몰이나 사무실과 같은 스마트빌딩 또한 비즈니스적 동기에 의해 유사한 방식으로 변모하고 있다.

반면 스마트시티는 공공 및 민간 유틸리티와 협력하여 시 또는 국가 당국에 의해 하향식으로(top down) 주도되는 경향이 있다. 관리자들은 도시들을 보다 효율적이고 지속 가능하며 더 살기 좋은 곳으로 만들고 있다.

하지만 시장조사기관 ABI Research 보고서에 따르면, 지금까지 상의하달식의 스마트시티 프로젝트는 부분적으로만 소기의 목적이 달성됐다고 지적한다. 물론 스마트 가로등을 배치하고 자동차 및 자전거 공유 계획과 같은 것을 전개하는 부분은 매우 잘해왔지만 혁신적인 도시 의료 서비스를 제공하거나 배전 인프라를 업그레이드하는 것과 같은 광범위한 통합 프로젝트의 경우에는 예산 확보의 어려움과 프로젝트 절차의 복잡함 때문에 장벽에 부딪히게 된 것이다. 그러므로 스마트홈과 스마트시티 프로젝트를 유기적으로 연결하는 것은 양 쪽 모두에게 유익하다고 할 수 있다.

환경 관련 법규 , 예를 들어EU의 EPBD(Energy Performance of Buildings Directive) 및 미국의 CBI(Commercial Building Initiative)는 공공 당국과 기업에게 온실가스 배출 억제 및 지역 사회 차원의 에너지 소비 제한을 위한 노력을 강화할 것을 강제하고 있다. 이에 따라 미국 전력 소비의36%를 차지하는 상업용 건물들은 전력 에너지 절감에 중요한 역할을 담당하고 있다.

에너지 및 건강에서 보안 및 운송에 이르기까지 도시 수준의 사회 기반 인프라 모니터링 및 제어를 통해 급증하는 데이터를 손에 쥔 기업과 공공 기관의 압박은, 스마트시티의 근간이 되는 스마트빌딩의 유치를 촉진시키고 있다.

 개인들이 생산해내는 에너지

지구온난화 문제를 해결하는 데 없어서는 안될 태양광 에너지의 경우, 태양광 패널의 방대한 설치보다는 그리드에 공급되는 태양광 에너지의 점유율을 높이는 것이 최선이다. 만약 최신식 그리드가 아니라면, 전력 생산과 소비의 균형을 맞추기 위해 시스템이 어려움을 겪으면서 정전이 발생할 수 있기 때문이다.

전력 생산의 분권화는 전력 관리에 있어 중요한 패러다임 변화이다. 오늘날의 전력망은 발전소에서 도시, 이웃, 개별 건물에 분산된 전선의 네트워크를 통해 전력을 분배하도록 설계된 비교적 간단한 통신망(network architecture)을 중심으로 구축된다. 그리드를 계속 가동하기 위해 시스템은 하루 종일 수요 변동에 따른 소비량에 맞춰 생산량을 증대하거나 축소시켜야 한다.

그럼 이제, 개별 건물에서 그리드로 에너지를 공급하는 것이 시스템의 복잡성(the complexity of the system)을 얼마나 증가시키는지 상상해보자. 먼저 기존 화력 또는 수력 발전소의 전력 출력을 예측해야 한다. 그러나 지나가는 모든 구름 또는 돌풍으로 인해 전력 생산량이 변동될 때마다 전력망 내에서 전력 공급 및 수요를 일치시키는 일은 훨씬 더 어려워 보인다. 기존 인프라는 가변 재생 에너지원을 적게나마 처리할 수 있다. 그러나 가변적인 재생 에너지원 투입이 증가함에 따라 전력 관계당국은 가용한 전력망을 상시 안정화시키기 위해 가지고 있는 온갖 수단을 동원해야 한다.

한 가지 현안과 해결책

에너지와 스마트빌딩은 무슨 상관이 있을까? 점점 더 많은 태양광 발전소가 가동됨에 따라 전력 설비는 매우 가변적인 재생 에너지원을 관리하기 위한 새로운 계획을 고안해야만 한다. 이러한 부분이 선결 과제로 남아 있는 한, 스마트홈과 스마트빌딩은 에너지 저장, 전기 자동차 충전, 스마트 가전, 스마트 온도조절장치를 이용한 각종 수요 등에 대응하는 데 핵심적 솔루션으로 작용할 것이다.

처음에는 이 솔루션들이 단지 소비자와 시설 관리자의 비용을 절감하는 정도의 의미일 수 있겠지만, 결국에는 전력 회사들을 위해 필수적인 것이 될 수 있다.  전기 자동차 충전 타이밍의 결정, 가정용 배터리 장치에 저장된 태양 에너지 현황의 관리, 연결된 기기에 대한 부분적 제어, 고객을 위한 할인된 요금의 제공 등은 그들이 스마트빌딩 기술 확산을 주도하는 데 원동력이 되어 주기 때문이다.

스마트헬스와 결합하는 스마트홈

스마트도시와 스마트빌딩의 목표가 일치하는 부분은 비단 전선망에만 국한되지 않는다. 스마트헬스(Smart health)는 집의 생태계에도 영향을 끼친다. 이 주제는 많은 스마트시티들의 주요 이슈로서, 특히 돌봄이 필요한 베이비붐 세대의 노령 인구가 급증함에 따라 현재 주거 요양원과 전용 의료시설의 여력이 부족해지고 있는 실정이기 때문이다.

도시들이 e-health 및 가정을 지원하는 생활 솔루션을 홍보하는 데는 많은 이유가 있다. 통상 도시들은 최근 사회 전반의 주요 이슈로 떠오르고 있는 시니어 케어 프로젝트에 중점을 두고 있다. 장기 치료 비용은 유럽 연합(EU)에서 2015 년 대비 2060까지 80% 증가할 것으로 예상된다. 많은 사람들이 주거시설에 대해 우려하는 부분의 대안을 제공하는 일은, 스마트 도시가 가장 손쉽게 달성할 수 있는 목표가 될 것이다. 많은 응용 분야에서 스마트홈은 이상적인 접점이 될 것이다.

먼저 손쉽게 이용할 수 있는 e-health 서비스를 홍보하는 것은 기술 활용에 익숙하지 않은 인구를 포용하는 출발점이 된다. 간병인에게 조명, 세탁기 및 냉장고와 같이 서로 연결된 가전 제품에 대한 접근성을 제공하는 것은 착용형 생체신호감지(fall-monitoring wearables) 의료기기와 더불어 노인의 이동 경로를 모니터링하는 한 가지 방법이 될 수 있다.

간병인이 집에 들어갈 수 있게 해주는 스마트 잠금 장치는 거동이 불편한 사람들이 쉽게 치료를 받을 수 있도록 해준다. 새로운 형태의 원격진료와 결합된 이러한 기술은 노인들이 집에 더 오래 머무를 수 있게 한다. 노인 요양 시설 네트워크의 확장을 위해 자금을 조달하는 대신 시 당국이 사전에 플랫폼을 갖추고 시설 보조금 지원책을 마련하는 일은 이제 시간 문제일 뿐이다.

영상 e-health란 무엇인가?
(출처: 브리티시컬럼비아 대학 Digital Emergency Medicine 공식 유튜브)

하나를 위한 모두, 모두를 위한 하나

함께 협력하는 것은, 스마트시티 영역이 얻게 될 고유의 혜택을 넘어 다양한 장점을 가지고 있다. 스마트시티의 구성 요소 중 상향식으로 구축되는 영역은 보안과 주의를 필요로 한다. 스마트홈 보안 공급사인 비빈트(Vivint)는 최근 회원들이 주거용 카메라에 접근권한을 공유할 수 있는 플랫폼을 제공함으로써 이웃으로 홈 시큐리티를 확장하는 스트리티 앱(Streety App)을 출시했다. 아마존 소유의 스마트홈 테코놀로지 기업 링 (Ring)은 플랫폼을 통해 지역 경찰서까지 관련 데이터가 공유, 확장되는 유사한 서비스를 제공하고 있다.

다른 영역에도 같은 논리가 적용된다. 가령 영국에서 교통 이동을 더욱 스마트하게 만드는 특정 솔루션은 주차 검색을 위해 소요되는 시간을 대략 1년에 4일꼴로 줄여준다. 페이브마인드(Pavemind)와 같은 앱은 사람들이 정해진 시간대에 다른 사람들에게 주거 용 주차장을 임대할 수 있는 스마트 솔루션을 제공하고 있다.

함께 성장하는 스마트시티와 스마트빌딩

스마트빌딩 매거진(Smart Buildings Magazine)의 기사에 따르면, 스마트빌딩은 스마트시티를 성장시키는 이상적인 출발점이 될 수 있다. 건물이 도시의 소우주이듯. 스마트빌딩은 에너지, 물, 조명 관리에서부터 보안 및 응급 서비스 제공에 이르기까지 광범위하게 겹치는 스마트시티의 소우주들이다.

인증된 스마트 건물들을 추가하고 통합함으로써 시 당국과 기술 선도 기업들은 스마트 캠퍼스, 스마트 커뮤니티를 신속하게 구성하고 이를 스마트시티로 가는 모든 영역으로 확장할 수 있을 것이다.

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