새어 나가는 에너지를 잡아라! : EMS(Energy Management System)

새어 나가는 에너지를 잡아라! : EMS(Energy Management System)

15기 박정우

 

 급격한 산업화와 인구증가로 전 세계의 에너지 사용량은 지난 40년간 2배 이상 증가했다. (KISTEP, 2015). 특히 우리나라의 경우 같은 기간 동안 에너지 사용량이 12배 가까이 증가하여 OECD 국가의 에너지 사용량 평균 증가율인 1.4 배를 크게 상회한다. 우리가 사용하는 에너지 대부분은 석탄, 천연가스와 같이 대부분 재생이 불가능한 소모성 자원인 화석연료로부터 생산된다. 그리고 최근에는 4차 산업혁명이 시작되면서 우리가 사용하는 에너지에 대한 관리의 필요성이 부각되고 있다. 따라서 효율적인 에너지 사용은 피할 수 없는 전 세계적인 추세이며, 그 방법이 EMS (Energy Management System)이라고 할 수 있다.

 

[자료 1. EMS]

출처: ntels

 

<EMS란 무엇일까?>

 에너지 관리 시스템이라고 불리는 EMS는 다양한 분야에서 적용되어 의미가 조금씩 다르지만, 가장 기본적인 의미는 정보통신 기술(ICT)을 이용해 에너지 사용 상황을 최적으로 파악하고 관리해 비효율적인 에너지 사용을 줄임으로써 능동적으로 에너지 관리를 가능하게 하는 시스템(IT 소프트웨어)을 말한다. EMS는 수요는 늘어나지만, 발전을 늘리는데 많은 제약이 따르는 지금 추세에서 에너지를 합리적으로 사용하기 위해 필수적인 솔루션으로 평가받고 있다.

 

[자료 2. 에너지 관리 시스템 프로세스 ]

출처 : KT경제경영연구소

전 세계 EMS 시장은 2016년 324억 1,000만 달러에서 연평균 성장률 18.8%로 증가하여, 2021년에는 767억 5,000만 달러에 이를 것으로 전망되는 만큼, 앞으로의 효율적인 에너지 사용의 추세는 계속될 것이고 EMS의 역할은 더욱더 커질 것이다.

 

[자료 3.  글로벌 에너지 관리 시스템 시장 규모 및 전망]

출처: Marketsandmarkets

EMS가 효율적인 에너지 사용이라는 중요한 역할을 하는 만큼 다양한 분야에서 사용되고 있다.

 

<EMS 종류에는 뭐가 있을까?>

1) FEMS

[자료 4. FEMS]

출처: 한국엔텍 공식블로그

 먼저 공장에서 사용되는 FEMS이다. ‘F’는 ‘Factory’라는 공장이라는 단어로 말 그대로 공장에서 사용하는 모든 에너지를 효율적으로 관리해주는 시스템을 말한다.

제품의 생산과 공정관리가 복잡하게 구성된 일반 공장의 경우 생산라인마다 센서를 설치하여 FEMS가 공장에서 사용하는 에너지 소비를 통합적으로 관리해 가장 최적의 에너지 사용 환경을 구축할 수 있도록 도움을 주고 있다. 이 시스템을 통해 누수되는 전기와 온실가스 배출을 줄일 수 있다.

일반 빌딩이나 가정 등에서 사용하는 에너지보다 수십, 수백 배 이상을 많이 사용할 수밖에 없는 공장의 입장에서는 에너지 통합제어 시스템인 FEMS 도입이 불가피해 보인다.

 

2) BEMS

 

[자료 5. BEMS]

출처: 아시아나 IDT

 BEMS는 EMS에 빌딩(Building)의 개념을 도입한 것으로서 빌딩 내 다양한 설비나 장치에 대한 효율적인 에너지 관리를 지원해주는 시스템이다.

BEMS는 빌딩 내부적으로 사용하는 조명이나 콘센트, 냉난방 장치 등 건물 내에서 에너지를 사용하는 기기에 계측 장비를 설치함과 동시에 통신망을 연계하여 효율적으로 에너지를 관리 할 수 있도록 도와준다.

BEMS가 꼭 필요한 이유는 정전(블랙아웃)을 대비함과 동시에 탄소 배출량을 감소시키고 나아가 에너지를 효율적으로 사용함으로써 유지비용 절감은 물론 쾌적한 실내환경을 관리할 수 있기 때문이다.

 

3) HEMS

 

[자료 6. HEMS]

출처: HEAT4COOL

 HEMS의 ‘H’는 ‘HOME’을 의미하는 것으로, 일반 가정의 주 에너지 소비 원인 조명, 가전 기기나 급탕 기기 등을 정보통신 기술로 네트워크화하여 자동제어하는 시스템으로, 공급자와 소비자 간의 실시간 정보 교환을 통해 에너지 생산 및 소비를 최적화시켜 주는 가정용 에너지 관리 시스템을 말한다.

HEMS를 이용한다면, 침대에 누워 책을 읽다가 자기 전에 조명을 스마트폰으로, 혹은 목소리로 켜고 끌 수 있고, 집 밖에서 가스를 잠글 수도, 에어컨을 켜고 끌 수도 있다.

 

 그 밖에도 스마트그리드의 핵심 기술인 전력계통에서의 EMS와 분산전원이 늘어감에 따라 역할이 중요해 지고 있는 ESS(에너지 저장 장치)를 제어하는 EMS도 있다.

전력계통에서 EMS는 전력 공급자가 ICT 기술을 이용하여 전력 생산/전송 시스템을 모니터링하고, 제어하며, 최적화하도록 도와준다. EMS는 고객의 에너지 수요에 대한 실시간 대응, 전력 사용 시점에 따른 다양한 요금제의 적용, 그리고 에너지 수요 예측을 통한 최적의 에너지 생산 계획 수립 등을 가능하게 한다. 결과적으로 에너지 관리 시스템을 통해 소비자는 더 효율적으로 에너지를 사용할 수 있고, 가장 많은 전기를 사용하는 시간대의 전력 사용량을 감소시킴으로써 전력 생산시설에 대한 추가적인 투자를 줄일 수 있다.

그리고 ESS에서 사용되는 EMS는 여러 종류 신재생 에너지에서 생산된 전력을 ESS에서 여유 에너지를 저장 또는 소비 할 수 있도록 에너지 흐름 제어를 수행하고, ESS 상태 등 정보를 수집/관리하여 최적의 에너지 사용을 목표로 한다.

 

<우리나라는 EMS를 어떻게 사용할까?>

 FEMS의 적용 사례는 ‘LG’의 청주 사업장에서 찾아볼 수 있다. 이곳에서는 생산라인마다 센서를 설치하고 FEMS를 통해 수요와 공급을 조절해 에너지 효율을 극대화했다. FEMS 사용으로 인해 이 사업장에서는 전체 에너지 사용량의 25%를 절약하고, 연간 1000톤 이상의 온실가스 배출량도 절감하고 있다.

BEMS는 서울에 있는 ‘코엑스’에서 찾아볼 수 있다. 하루 평균 15만 명, 연간 4,000만 명 이상이 방문하는 코엑스는 에너지 소모량은 연간 1억 kW에 달한다고 한다. 그래서 코엑스는 2006년, 우리나라 최초로 BEMS를 설치해 연간 10억 원 이상의 에너지 비용을 절약하고 있다.

 

[자료 7. 코엑스]

출처: 강남 관광 정보 센터

마지막으로 HEMS는 최근에 건설된 아파트 중 대부분에 적용되고 있어서 흔히 찾아볼 수 있다. 서울의 한 아파트는 HEMS를 통해 실시간으로 에너지 소비량을 체크하고, 대기전력 차단 시스템과 스마트 일괄 제어 스위치 등으로 에너지 낭비를 줄였다. 국토교통부 자료에 따르면 전용면적 84 기준으로 이 아파트와 인근에 있는 아파트의 관리비는 매달 약 11만 원가량 차이가 난다고 한다.

 

 아끼는 것이 최고의 발전이라는 말이 있듯이 늘어나는 수요에 따라 발전을 하는 것보다  에너지를 효율적으로 사용해 에너지 사용량을 줄이는 것이 경제적, 환경적으로 훨씬 더 중요하다.  그러므로 수요가 계속해서 늘어나는 요즘, 새어나가는 에너지를 잡는 EMS의 역할은 앞으로 더 중요해질 것이다.

EMS 분야의 기술 개발은 아직 초기 수준이다. 하지만, IOT나 빅데이터 등의 4차 산업혁명 기술의 발달과 함께 EMS의 기술은 빠른 속도로 발전할 것으로 예상된다. 또한, IT 강국인 우리나라가 기술개발과 시장조성을 통해 전문 역량을 축적해 간다면, 가까운 미래에 세계시장을 주도하는 고부가가치 지식정보 서비스산업으로 매김 할 것으로 기대가 된다.

 

 

 

---

참고문헌

[도입부]

1) 강우승, LG 디스플레이 디플, “너 조금 똑똑하다! EMS(Energy management system)”, 2019.07.01, blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=youngdisplay&logNo=221549435487&categoryNo=11&parentCategoryNo=0

2) 김경수, MegaTrendLab, ,“에너지 효율 향상의 열쇠, 에너지 관리 시스템”, 2017.02.27., www.megatrendlab.com/bbs/board.php?bo_table=Tech_1&wr_id=59&page=2&wr_1=2019-06-18+08%3A34%3A54

3) 연구개발 특구 진흥재단, “에너지 관리 시스템 시장”, 2018.02.

4) 최기철, 산업 통산자원부 블로그, “낭비 없는 에너지 소비는 내가 책임진다! 에너지 관리 시스템, EMS”, 2019.02.20., blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=mocienews&logNo=221470431450&categoryNo=97&parentCategoryNo=0

5) 한국에너지정보센터, “EMS, 어디까지 발전할까?”, 에너지 설비관리, 2019.10.25., www.energycenter.co.kr/news/articleView.html?idxno=904

[EMS란 무엇일까?]

1) 강우승, LG 디스플레이, “너 조금 똑똑하다! EMS(Energy management system)”, 2019.07.01., blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=youngdisplay&logNo=221549435487&categoryNo=11&parentCategoryNo=0

2) 연구개발 특구 진흥재단, “에너지 관리 시스템 시장”, 2018.02.

[EMS 종류에는 뭐가 있을까?]

1) 강우승, LG 디스플레이, “너 조금 똑똑하다! EMS(Energy management system)”, 2019.07.01., blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=youngdisplay&logNo=221549435487&categoryNo=11&parentCategoryNo=0

2) 김경수, MegaTrendLab, ,“에너지 효율 향상의 열쇠, 에너지 관리 시스템”, 2017.02.27., www.megatrendlab.com/bbs/board.php?bo_table=Tech_1&wr_id=59&page=2&wr_1=2019-06-18+08%3A34%3A54

3) 연구개발 특구 진흥재단, “에너지 관리 시스템 시장”, 2018.02.

4) 한국엔텍, “4차산업혁명, 스마트그리드 기술을 활용한 BEMS, FEMS, HEMS 에너지관리시스템 알아보기”, 2017.04.27., m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=pressgoeun&logNo=220993442399&proxyReferer=https:%2F%2Fwww.google.com%2F

5) Woorizen, “ESS(에너지저장장치) · EMS(에너지관리시스템) 통합 서비스 사업”, www.woorizen.com/ko/Energy/ESS-EMS.aspx

[우리나라는 EMS를 어떻게 사용할까?]

1) 연구개발 특구 진흥재단, “에너지 관리 시스템 시장”, 2018.02.

2) 최기철, 산업 통산자원부 블로그, “낭비 없는 에너지 소비는 내가 책임진다! 에너지 관리 시스템, EMS”, 2019.02.20., blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=mocienews&logNo=221470431450&categoryNo=97&parentCategoryNo=0