일본 스마트 하우스에 대한 사회 실증 실험

 

일본 주택건설업체는 에너지 소비를 최적화하기 위한 스마트 하우스에 대해서 사회 실증 실험을 수행하기 시작했다. 주택 내 가전, 냉난방 설비 등 에너지 소비 기기와 태양광 발전 시스템(Photovoltaic), 에너지 저장시설(가정용 연료 전지), 축전지 등을 정보통신 네트워크로 연결하여 에너지 소비에 따른 수요 및 공급 정보를 통합 관리하게 된다. 주택 내에서 소비하는 에너지나 개인의 라이프스타일을 관리할 수 있어 지구 환경과 가정 경제에 도움을 주는 생활을 하도록 생활 패턴을 제안하기 위한 기초적인 연구이다. 

 

 

그림 1. 스마트하우스 에너지소비 모니터링 구성도

 

주택 내의 전력 수요와 공급 정보를 통합관리하기 위해, 스마트 하우스에 대한 사회 실증 실험을 착수했다. 연면적 205㎡, 2층 주택을 대상으로 8.16kW급 태양전지와 연료전지, 5.76kW 축전지를 설치하였고, 2층에 에어콘, 1층에 가스, 조명, 가습기 등 가정 내의 에너지 소비 기기를 운영하면서 주택 내에 홈 서버에서 통합 관리하는데, 이때 발전, 축전, 소비, 매전정보를 확인하여 주택내의 에너지 소비를 최적화할 수 있고, CO2배출량을 삭감하고 냉난방 비용을 절약할 수 있게 된다.

 

예를 들면, 거실에서 느긋하게 쉬고 있으면서 갑자기 경고음이 발생한다. 전력의 과도한 사용을 알리는 신호다. TV 화면에서 에너지의 소비, 구입, 발전 상황을 확인해, 통신 네트워크로 연결된 가정의 에너지 소비 기기를 제어한다. 연료 전지나 축전지에 여유가 있는 경우에 매전하면, 에너지의 수급 안정화에도 일반적인 가정이 참여하는 사회가 형성된다.

 

나라시의 종합기술연구소에서 스마트 하우스에 대한 실증 실험을 시작했다. 가정에서 사용하는 가전 제품이나 설비의 제어, 운전 내역 정보를 수집하는 일반적인 소프트웨어 주택 API를 개발했다. 이 소프트웨어를 구현하는 홈 서버를 통해 가전 설비 기기의 사용 기록 등 가정에서 에너지 관리 및 거주자가 에너지 절약을 생활화하도록 지원한다.  

 

 

 

 

특히 iPhone 등을 활용하여 각 제조업체의 가전제품이나 설비를 원격 제어, 자동 제어하도록 개발하고 있다. iPhone 전용 어플리케이션을 이용하여 가정에서 가전제품이나 조명을 사용하는 것 외에 인터넷 접속 기능을 이용하여 원격 제어도 가능하다. 또한 각 분전반에서 수집한 전력 정보를 관리 센터에 주기적으로 전송하고, 에너지 소비 형태를 확인할 수 있게 하였다. 거주자의 에너지 절약 생활을 지원하기 위하여 앞으로는 전력 수급 정보와 주변 온도 정보를 토대로 주택의 가전 기기를 자동 제어하는 기능도 갖출 예정이다. 그림 2. 스마트하우스 실증실험(나라시) 플랫폼은 2006년 NTT 커뮤니케이션즈와 공동 개발한 주택용 홈 네트워크 기술을 활용하고 있는데, 미들웨어로 개방형 플랫폼 기술 OSGi(Open Services Gateway Initiative)를 활용하여 개발하였다. 기존 전력선을 이용하여 크게 공사를 하지 않고, 가정의 소비 전력을 파악하여 가전 및 설비 등 에너지 소비 기기들을 제어하기도 한다. 축전지를 병행하여 사용하면 전력 평준화를 도모하고 에너지 사업자 측의 전력 부하를 줄일 수 있다. 현재 친환경 주택은 PV, 에너지 절약시설 등 고효율 설비를 충분히 도입하는 한편, 시설 운영은 각 가정에서 맡고 있다. IT를 활용하여 에너지 이용의 효율화를 도모하여, 에너지 절약, CO2 삭감을 실현한다. 가전 설비를 제어하는 전력 정보를 쌍방향으로 교신하기 위한 통신 규격을 표준화하는 것이 필요하다. 그리고, 기존 주택에 보급하기 위해 어떤 기준에도 대응할 수 있는 소프트웨어를 개발 중이다.  

 

그림 3. 자연 기후를 이용한 주택 설계

 

동경대학과 파나소닉 등과 협력하여 CO2 배출량을 제로화 하는 "CO2 ± zero 주택"을 개발하기 시작했다. 시가현에서는 PV나 축전 히트 펌프 기술을 장착한 실증 건물을 건설하였고, AC/DC 하이브리드 배선 시스템과 주택용 ECO 매니저 시스템을 통합하여 7월부터 3년간 실증 실험을 실시할 예정이다.

 

정책적으로 차세대 송전망인 스마트 그리드 인프라와 차세대 송전망을 활용한 스마트 하우스의 실증 실험이 진행되고 있다. 한편, IT에만 의지하지 않고, 자연의 힘을 최대한 활용하는 일본 전통 가옥 만들기에도 노력하고 있다. 계절 변화, 자연 채광, 바람을 이용하고 냉난방 시설에 의존하지 않는 주택을 제안하고 있다.

 

에코 진단 기록부를 작성하여 연간 냉난방 사용 시간과 비용으로 고객에게 맞는 최적의 설계를 제시하고 있다. IT를 활용한 스마트 하우스의 실증 실험 및 자연 에너지를 최대한 이용하는 설계 제안 등 환경과 가계, 몸에 좋은 주택 만들기가 꾸준히 발전하고 있다. 환경 관련 기술 개발이 진행되면 각 가정에서 CO2 배출량이 제로가 되어 주택 자체가 에너지 공급원이 되는 시대가 올지도 모른다. 

 

출처 : http://robonable.typepad.jp/news/2010/04/21house.html