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미래 건축물은 어떻게 바뀔지 궁금한 마음에 한국전자통신연구원에서 발표한 '스마트빌딩의 인공지능 도입 환경 고찰'에 대한 보고서를 살펴보겠습니다.
1. 스마트 빌딩: 개요
- 인텔리전트 빌딩(Intelligent Building)으로도 불리는 스마트 빌딩(Smart Building)은 전통적으로 시스템 통합(SI), 통신(TC), 사무자동화(OA), 빌딩자동화(BA) 시스템을 유기적으로 통합하여 첨단 서비스 기능을 제공
- 경제성, 효율성, 쾌적성, 기능성, 신뢰성, 안정성을 추구하는 빌딩
- '건물의 온/습도, 조명, 전력시스템 등 에너지의 경제적 관리 자동화, 자동화 재감지 장치나 보안 경비'와 같은 건물 안전 및 재해 처리 기능의 자동화, 정보통신망의 기능과 사무 능률 및 환경을 개선하기 위한 사무자동화를 네트워크로 통합한 첨단 지능 건물을 스마트 빌딩이라고 함
2. 스마트 빌딩의 발전 과정
- 기술관점: 통신네트워크, 자동제어시스템, ICT, 자동화 기술, ICBM(IoT, Cloud, BigData, Mobile), 인공지능 기술
- 통합관점: 시스템 통합(SI) 기술 적용 여부가 스마트 빌딩 전개 과정에 중요한 역할
- 특히 ICT, 자동화 기술, SI 기술 적용은 스마트 빌딩을 빌딩 자동화(Building Automation)에서 인텔리전트빌딩 개념으로 전환하는 계기 마련
- 스마트빌딩은 건물의 내부 문제 해결에서 벗어나 기후문제 대응, 스마트시티의 주요 구성요인으로 위치 등과 같이 건물 내부와 외부환경을 연계 등을 통해 스마트건물의 외연 확대 시대를 맞이함
- 딜로이트에서 언급한 스마트 빌딩의 정의 : ① 사람 연결, ② 시설 및 운영 측면에서 더 우수한 통제력 제공, ③ 디지털 방식의 협업, ④ 공간, 에너지, 물, 직원 등 자원을 절약하게 함
3. 글로벌 시장 현황 및 전망
- 시장조사 기관 MARKETSANDMARKETS(이하 M&M)은 IoT 기반 빌딩 관리시스템의 채택 증가와 공간 활용에 인식 제고, 업계 표준 및 규제 강화 등에 힘입어 전 세계 스마트빌딩 시장이 2019년 607억 불에서 매년 11.7% 성장을 통해 2024년 1,058억불 규모의 시장을 형성할 것으로 전망
- 지역적으로 IoT, 빅데이터, 클라우드 컴퓨팅, 데이터 분석, 딥러닝, 인공지능 등 새로운 기술을 활용한 최신 스마트 빌딩 솔루션 등장(강세지역: 미국, 아시아/태평양 지역이 새로운 시장기회를 창출할 것으로 전망)
- Siemens AG, IBM, Cisco, Schneider Electric, ABB, Honeywell International, Johnson Controls Legrand, United Technologies 등이 스마트빌딩 시장을 주도
4. 인공지능의 역할
- 스마트빌딩 분야에서 인공지능의 역할은 2015년을 기점으로 키워드로 언급이 되어 왔고, 시간이 지남에 따라 증가하는 추세
- 인공지능이 적용됨에 따라 '수자원 관리, 빌딩 관리, 고장 진단, 주차장 관리 등'이 AI 주요 적용 사례
- 센서, 카메라, 액츄에이터, 기타 IoT기기가 융합되면서 건물이 더욱 스마트 해짐
5. 스마트 빌딩 분류와 데이터 발생, 그리고 인공지능
1) 건물 종류에 따른 데이터 발생과 인공지능
- 국내 건축법에서는 건축물의 용도, 높이, 이용자 특성에 따라 건축물의 종류를 구분
- 초고층건축물이, 건축물 이용자 자격이 특정되기보다는 불특정 다수들이 이용하는 건축물들이 이용자 편의성 증대 및 안전관리에 필요한 데이터들을 더 많이 필요로 하고 더 많이 생산
2) 빌딩 생애주기에 따른 AI
(1) 건물 탄생 시
- 계획서, 설계도면, 인허가 서류 등 건축물 인허가 과정에 발생하는 데이터, 3차원 설계도면을 기반으로 한 BIM(Building Information Modeling), 건설 공정 등과 같이 건축 과정에 발생하는 데이터들이 있음
- 건축물의 규모에 따른 건물 생애 기간과 건축비 경제성 분석 등 예측 분야에서도 인공지능의 역할이 기대
- 정부에서도 이러한 추세를 반영하여 2025년까지 BIM/인공지능 활용 건설자동화 기술 개발 정책을 추진
(2) 건축물 유지 운영
- 인공지능이 도입되기 위해서는 신기술 적용이라는 단순 의미보다는 신기술 도입에 따른 효과가 반드시 전제
- 빌딩 내 전기, 공조, 승강기, 상하수도, 보일러, 주차장, 사무실 공실 관리 등 전통적 스마트빌딩 서비스에 IoT 도입과 확산으로 대량의 데이터들이 발생
- 신기술 도입의 효과 여부를 떠나, 안전 및 환경보전 등의 이유로 법률적으로 관리를 받아야 하는 건축물들을 국가에서 지정하고 있는데, 이들 건축물의 특성은 인공지능의 도입을 빠르게 진행시키는 요인
- 실내공기질 관리법, 초고층 및 지하연계 복합건축물 재난관리에 대한 특별법, 녹색건물 조성지원법, 환경오염시설의 통합관리에 관한 법률, 물환경 보전법, 에너지이용 합리화법 등에 의해 관리를 받게 되는 건축물이 그 대상
3) 스마트빌딩의 이해관계자와 빅데이터/AI
(1) 관망자: 임대목적, 건축주/건물주, 임대입주자
- 에너지 절감, 이용자 편의 향상 등 인공지능 도입이 많은 혜택을 준다고 하더라도, 임대를 목적으로 하는 건축주나 건물주가 인공지능 도입에 적극성을 갖기는 힘들 것
- 준공검사에 필요한 필수 시설 이외의 부가적인 스마트 안전시설, 빌딩에너지관리시스(BEMS:Building Energy Management System) 도입에 소요되는 비용과 에너지 절감에 따른 혜택은 입주자들의 몫으로 건물주와는 직접적인 이해관계가 없을 개연성이 크기 때문
(2) 필요자: 부가서비스 개발 사업자, 스마트 시티 추진 지자체
- 빌딩을 매개체로 하여, 빌딩 이용자를 대상으로 부가서비스를 개발하는 사업자들에겐 빌딩관리에서의 인공지능 도입은 매력적 대안
- 복합쇼핑몰 등과 같은 상업용 빌딩은 방문객 관리가 입주 매장의 매출과 건물주 임대 수익 증대에 매우 중요한 요인
- 스마트시티를 추진하는 지자체 역시 인공지능 도입에 많은 관심을 가질 수밖에 없는 이해관계자로 분류
- 도시 에너지 소비의 대부분을 차지하고 있고, 주거와 경제활동을 위한 빌딩 이용이 많다는 점을 고려하면, 도시의 에너지 수요공급 정책 수립과 시민의 안전정책 수립 시 빅데이터를 기반으로 하는 인공지능 적용은 매우 매력적인 대안
(3) 적극자: 스마트 빌딩 고나련 솔루션 제공업자
- 빌딩의 탄생과 유지관리, 철거 과정 중에도 많은 이해관계자들이 존재
- 생애주기 상에 위치하는 솔루션 공급자들에게 인공지능 기술의 도입은 필수 사항
- 빌딩관리를 BM으로 하는 빌딩관리 사업자에겐 인공지능 도입 역시 필수적인 사항
보고서를 통해 스마트빌딩에서의 인공지능 도입 가능성을 가늠해보기 위한 기초 방안으로, 스마트빌딩의 종류, 스마트빌딩의 생애주기, 스마트빌딩의 이해관계자들을 기반으로 인공지능 도입 환경을 살펴보았습니다. 초고층 및 지하연계 복합건축물 등과 같이 대규모 데이터를 발생하는 건축물이 인공지능 도입의 우선순위가 될 것이며, 건물주보다는 서비스개발업자, 지자체 그리고 스마트빌딩 관련 솔루션 개발업체가 인공지능 도입에 더욱 적극적일 수 있음을 발견할 수 있었습니다.
<출처>
1. 스마트빌딩의 인공지능 도입 환경 고찰, ETRI Insight, 2019
2. 제3차 스마트도시 종합계획(2019~2023), 국토교통부
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