올해 여름을 휩쓴 불볕 더위에 전국은 패닉 상태였다. 에너지 사용량은 매일 역대 최고치를 경신했고, 정전이나 과부하 등 크고 작은 사고들도 속출했다. 반면 시사점도 있었다. 하루 빨리 효율적인 에너지 사용 대책을 마련해야 한다는 공감대가 급격히 확대된 것.

삼성전자는 이러한 환경 변화에 대비해 지속 가능한 형태의 에너지 전환을 끊임없이 연구해 왔다. 지난 2일 일산 킨텍스에서 개최된 ‘2018 대한민국 에너지 대전’은 그간 다져온 삼성전자의 에너지 효율 솔루션을 한눈에 볼 수 있었던 자리. 현장에서 만난 △b.IoT △스마트싱스 △ESS 솔루션을 통해 삼성전자가 그리는 에너지 ‘잘 쓰는’ 현재와 미래를 살펴봤다.

‘알아서 척척’ 살아 숨 쉬는 빌딩, b.IoT 솔루션

올 한 해 완공된 초고층 빌딩은 전 세계 23개국 144개에 이른다. 이는 종전 최다 기록이었던 2016년 127개보다 12.3% 늘어난 수치[1]다. 삼성전자의 b.IoT 기술은 IoT 기술을 활용해 빌딩 내외부를 통합적으로 관리해 에너지를 효율적으로 운용한다. 전 세계 에너지 소비량 중 빌딩 에너지 소비량이 30%까지 증가[2]한 초고층 빌딩 시대의 필수적인 솔루션으로 주목 받고 있다.

b.IoT 사업을 담당하고 있는 삼성전자 생활가전사업부 김석우 씨<아래 사진>는 b.IoT의 가장 큰 장점으로 ‘에너지 효율화를 통한 절감’을 꼽았다. 그도 그럴 것이 건물의 평수가 넓어질수록 관리자의 눈이 닿지 않는 곳에서 새어 나가는 에너지양은 상당하다. B.IoT를 활용해 이러한 누수를 잡고, 데이터를 분석해 에너지를 효율적으로 운용할 수 있다.

김석우 씨는 “층별로 건물 단면도가 나와 냉난방 기구나 조명들을 한 화면에서 관측할 수 있다”면서 “근무 시간에는 운영자가 직접 관리하지만, 휴일이나 퇴근 후에는 시간대별로 자동 체크해 누수를 방지하고 전력을 절약할 수 있다”고 설명했다. 실제 삼성전자의 b.IoT 시스템이 도입된 전남대학교의 경우 지난 1년간 절약한 에너지 양이 20%에 이른다.

▲ 삼성전자 b.IoT 기술이 적용된 폴란드 스파이어 타워의 데이터를 그대로 가져온 대시보드. 층별 기기 작동 상황과 데이터 변동 추이를 한눈에 살펴볼 수 있다.

건물 내 기기들이 고장 난 이후 수리를 하는 ‘사후 서비스’에 대한 인식도 바꿔 나가고 있다. b.IoT 시스템을 통해 축적된 일간, 주간, 월간 데이터로 고장을 예측하는 것이 가능하기 때문. 데이터가 정상적으로 진행되다가, 이상이 감지되면 알람이 와 미리 체크하고 수리하는 식이다. 이를 통해 향후에는 모든 시스템 관리를 ‘사전 서비스’로 안착시키겠다는 계획이다.

핵심은 바로 인공지능(AI) 관점의 지능형 서비스. 건물 별로 쌓이는 데이터를 분석하고 학습해야만 정확한 예측 결과 도출이 가능하다. 김석우 씨는 “건물의 특성을 알아야 커다란 효과를 볼 수 있다”면서 “현재 b.IoT 시스템이 도입된 건물들은 기본적으로 1년에서 1년 반 정도 데이터를 학습했고, 외부 날씨 등을 감지해 내부 온도를 조절하는 수준까지 도달했다”고 말했다.

향후에는 삼성전자의 다양한 기술력을 활용해 보다 합리적인 방식으로 시스템을 다져 나갈 예정이다. “네트워크 사업부의 무선 기술, 디스플레이 사업부의 대형 화면을 활용한 대시보드, 모바일 사업부의 태블릿을 탑재한 이동성까지, 모든 기술이 집약돼야만 통합 플랫폼을 완성할 수 있다”면서 “대형 건물이 아닌 소형 건물이나 프렌차이즈에도 적용할 수 있는 클라우드형 b.IoT에도 박차를 가하겠다”는 포부를 밝혔다.

‘연결’이 만들어내는 ‘절약’, 스마트싱스 솔루션

일과를 마치고 집에 돌아왔을 때, 깜빡하고 전원을 끄지 않아 쉼 없이 돌아가고 있는 가전기기들을 목격할 때가 종종 있다. 전원을 껐다고 마냥 안심할 수도 없다. 플러그만 꽂혀 있어도 소비되는 대기전력 역시 전국 가정 한 달 기준 618MW에 달한다[3]. 즉 가전기기가 동작하지 않아도 500MW급 화력발전소 1기 이상의 전력을 소모한다는 의미. 이처럼 소비되는 가정 내 전력을 한눈에 볼 수 있고, 나아가 ‘알아서’ 관리할 방법은 없을까?

▲ 부스를 찾은 관람객들을 대상으로 다양한 시나리오를 선보이고 있다. ‘절전모드’를 명령하자 조명 조도가 낮춰짐은 물론 각종 전자기기들의 모드가 일사불란하게 전환됐다.

삼성전자 스마트싱스 존의 다양한 시나리오에서 그 답을 찾을 수 있다. “하이 빅스비, 절전모드 켜줘” 휴대폰을 켜고 빅스비에 명령을 내리자마자 에어컨, 청소기, TV 등이 ‘절전모드’로 전환됐다. “하이 빅스비, 전기료 아끼는 방법 알려줘” 무풍에어컨에 질문을 하자 “현재 희망온도는 24도로, 희망온도를 26도를 올리면 소비전력을 평균 16% 절감할 수 있어요. 희망온도를 올릴까요?”라는 답이 돌아온다. “사용한 전력량 알려줘”라는 물음엔 그날 하루 동안의 전력 소모량을 실시간으로 집계해 알려주기도 한다.

스마트싱스를 활용한 기기 간 ‘연결’은 사용자의 편리함을 넘어 에너지 절약을 이끌어내는 단계에 다다랐다. 삼성전자 생활가전사업부 이경주 씨<아래 사진>는 “무풍에어컨에는 인공지능 기능이 있어 가정 내 사용 패턴을 학습한다”면서 “평소 절전모드를 선호할 경우 알아서 절전모드를 실행하고, 외부 날씨를 반영해 온도를 맞추면서 전기세 ‘폭탄’을 막아준다”고 설명했다.

에너지를 아끼는 만큼 사용자가 받게 되는 ‘보상’도 있다. 산업통상자원부와 함께 전력 피크 시간대 에너지를 관리하는 ‘스마트 에너지’가 그것. 이경주 씨는 “에너지 사용량이 가장 많은 시간대에 전력거래소에서 스마트싱스 앱으로 알람이 온다”면서 “해당 서비스에 참여해 절전 모드를 실행하면 절약한 만큼 삼성 리워즈 포인트를 받아 실용적으로 사용할 수 있다”고 전했다. 

▲ 스마트싱스 앱의 ‘스마트 에너지’ 서비스 이용 화면. 에너지 절약량은 물론 가정 내 전기요금 사용량과 예상 요금을 확인할 수 있다.

스마트 에너지의 궁극적 목표는 국가적 차원의 환경 보호 정책에 동참하는 것이다. 이경주 씨는 “스마트 에너지 서비스는 무풍 에어컨을 시작으로 삼성전자 가전제품 전반으로 확대해 나갈 것”이라면서 “’나부터’ 실천하는 작은 행동이 큰 결과를 가져올 수 있는 만큼, 다방면에서 선도적 역할을 수행해 나가겠다”는 청사진을 밝혔다.

집에서 에너지를 저장하고 만든다? ESS 솔루션

지난 2016년 남호주에서 발생한 초속 38m의 태풍으로 인해 9만여 가구가 정전을 겪는 사태가 빚어졌다. 이는 에너지 소비량의 40%를 재생 에너지에 의존하면서 공급에 차질이 생긴 대표적인 예. 태양광, 풍력 등을 활용하는 신재생 에너지는 기후 변화에 큰 영향을 받을 수 밖에 없다. 때문에 기업과 가정에서 재생 에너지를 저장해 예비전력으로 확보해둘 수 있는 ESS 솔루션이 핵심 사업으로 급부상하고 있다.

일반적으로 가정 내 에너지 소비 시간대는 이른 오전과 늦은 오후에 집중되어있다. 반면 태양 에너지가 다량 생산되는 시간대는 해가 중천에 떠 있는 정오부터 한낮. 가정 내에서 활용하는 삼성전자 태양광 ESS 솔루션은 태양광 모듈을 통해 한낮에 생성된 에너지를 저장하고, 이를 에너지 소비가 많은 시간대에 활용한다. 

▲ 온도 변화가 일정한 땅속의 공기를 활용하는 지열 시스템은 여름철엔 차가운 공기를, 겨울철엔 따뜻한 공기를 공급해 사계절 내내 고효율 냉난방 시스템을 가동할 수 있다.

상업용 ESS 시스템의 중심엔 삼성전자의 전력 변환 시스템이 있다. 삼성전자 생활가전사업부 태상진 씨<위 사진>는 “10년 이상 긴 수명을 가진 리튬 이온 배터리에 전력 변환 시스템을 연결해 에너지를 저장하고, 이를 냉난방기기에 활용한다. 지진이나 과부하 등 갑작스러운 전력 공급 중단 상황에도 대처할 수 있다”면서 “해당 시스템은 국내 최초로 한국전력 ‘ESS식 냉난방설비’ 인증을 취득할 예정”이라고 밝혔다.

이 인증을 취득하면 심야 전력을 건물 냉난방에 이용할 수 있다는 장점이 있다. ESS에 심야 전기를 미리 저장한 뒤 이 전기를 활용해 낮 시간 등 전력 사용이 몰리는 시간에 저장 전력을 활용하는 것. 태상진 씨는 “심야 전기를 활용하면 일반 전기를 사용할 때보다 비용이 30% 수준으로 낮기 때문에 비용 절감에 큰 도움이 된다”면서 “국가 정책에 발맞춰 에너지를 효율적으로 쓸 방안을 모색해 나가겠다”고 강조했다. 

[1] 세계초고층도시건축학회(CTBUH), 2018 연례보고서
[2] 유엔환경계획(UNEP), 2015년 발표
[3] 한국전기연구원, 2011년 실측 조사 결과

최근 친환경 미래 에너지와 에너지 효율에 대한 관심이 높아짐에 따라 기업들은 이에 부합하는 제품을 내놓고 있다. 소비자들 사이에서도 에너지 절약이 곧 가계비 절감, 환경에 도움이 된다는 인식이 퍼지면서 에너지 고효율에 대한 관심이 높아지고 있다.

지난 19일, 일산 킨텍스에서 열린 ‘2017 대한민국 에너지대전(Korea Energy Show 2017)’에서 삼성전자는 에너지를 절약할 수 있는 스마트 빌딩 솔루션 b.IoT와 시스템 에어컨 라인업을 선보였다. 친환경 미래 에너지를 피부로 느낄 수 있었던 현장을 삼성전자 뉴스룸이 전한다.

올해로 37회를 맞는 에너지대전은 산업통상자원부가 주최하고 한국에너지공단이 주관하는 에너지 종합 전시회로, 기업은 물론 일반인도 참여할 수 있는 체험공간으로 구성됐다. 포스코에너지, KT, LG, 충청북도, 지역난방공사 등 280여 개 기업과 지자체, 유관기관이 참여한 이번 전시회는 △신재생에너지관 △ICT건물 에너지관 △수송 에너지관 △해외기업관 △에너지 정책관 등 5개 특별관을 구성해 1,000여 개 부스가 전시장을 채웠다.

모든 공조 기기의 ‘무선화’로 빌딩 관리도 쉽게 해주는 b.IoT

이번 전시회에서 삼성전자는 △사물인터넷(IoT) 기반의 빌딩 자동제어 솔루션(Integrated BAS) △쾌적 제어는 물론 비용 절감이 가능한 지능형 에너지 절감(Energy Saving) △투자비 절감 및 강력한 무선 보안이 가능한 빌딩 기기 간 무선통신(Wireless Connect) △이동•비상시에도 편리하고 신속한 모바일 관제(Mobility) 등 4가지 특징을 지닌 스마트 빌딩 솔루션 b.IoT를 선보였다.

▲평소 사물인터넷에 관심이 많다는 광운대학교 전기공학부 오창용씨(사진 왼쪽)와 광운대학교 전기공학부 김준오씨(사진 오른쪽)가 부스를 체험하고 있다

b.IoT는 스마트 빌딩 솔루션으로, 전력•공조•기계•조명•IoT 무선 네트워크•영상•보안 등을 하나의 시스템으로 통합해 빌딩을 효율적으로 운영할 수 있다. 현장을 찾은 광운대학교 전기공학부 김준오씨는 “아직 학생이지만, b.IoT에 눈길이 많이 간다”며 “빌딩 시스템 관리 측면에서 인력 낭비를 줄이고, 효율적인 빌딩 운영이 가능할 것이라 생각한다”고 말했다.

광운대학교 전기공학부 오창용씨는 “사물인터넷이 간단한 제품에 적용되는 사례만 봐왔는데, 빌딩과의 사물인터넷인 b.IoT가 기대 이상이라 놀라웠다”며 소감을 전했다.

b.IoT의 장점은 바로 빌딩 내 모든 공조 기기의 ‘무선화’에 있다. b.IoT를 통한 빌당 원격 관리, 이에 특화된 에너지 효율을 절감하는 알고리즘은 효율적인 통제를 가능케 한다. b.IoT는 학교, 관공서, 사무실, 숙박 시설, 공장 등 일반 빌딩에서 탁월한 효율성을 보인다.

행사에서 만난 디지털제어그룹 클라우드 솔루션랩 김태덕씨는 “b.IoT의 무선화는 초기 설치 비용을 절감해 빌딩 운영에 효과적인 솔루션”이라고 말했다. 그는 “b.IoT의 인공지능은 세계기후를  8개로  구분하고 미국공조냉동공학회(American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, ASHRAE)의 2만개 이상의 실제 운정 상황에서 테스트한 자료를  바탕으로 소비자가 입고있는 의복, 활동 등의 휴먼 인자와  소비자의 실제 환경을 인공지능으로 실시간 학습한다. 이를 통해 사용자는 에너지를 절감하고 쾌적한 주거환경을 누릴 수 있다 ”며 인공지능이 소비자의 환경을 학습해 쾌적한 환경을 제공할 것이라고 덧붙였다.

에너지도 잡고 소비자 마음도 잡은 에어컨의 변신

현장에서 관람객의 이목을 끈 제품은 바로 에어컨이었다. 어느 공간에도 잘 어울리는 디자인과 냉기가 균일하게 퍼지도록 하는 시스템 에어컨 360과 직바람 없이 시원한 무풍에어컨 등 다양한 제품이 전시됐다.

지난 7월 소비자시민모임과 산업통상자원부가 공동으로 주최한 제20회 올해의 에너지위너상 시상식에서 삼성전자 무풍에어컨은 ‘에너지 대상 및 국무총리상’을, 시스템 에어컨 360은 ‘에너지기술상’을 수상한 바 있다.

시스템 에어컨 360 카세트는 세계 최초로 블레이드가 없는 기류 제어 기술을 적용해 기류 방향 제어시 발생하는 기류 손실을 ‘제로화’했다. 또한 고효율 압축기·열교환기·터보팬을 적용해 천정형 냉난방기 제품 중 국내 최고 수준의 에너지 효율을 달성했다.

▲ 생활가전사업부 개발팀 에어컨개발그룹 서형준씨

생활가전사업부 개발팀 에어컨개발그룹 서형준씨는 “이번 삼성전자 부스에서 선보인 시스템 에어컨 360 카세트는 세계 최초 원형 시스템 에어컨으로, 냉방의 효율이 기존보다 높아진 제품”이라고 말했다. 그는 “현재 ‘360 카세트’는 4계절 에어컨이 필수인 동남아 B시장에서 특히 인기가 높다”며 “그 이유는 소비자를 배려한 ‘춥지 않은 냉방’이기 때문”이라고 밝혔다. 360 카세트는 부스터 팬을 통해 기류 확산 면적이 83%에 달하며, 풍량이 100%로 사방으로 냉방이 가능, 균일 온도를 유지하는 것이 가능하다.

▲ 생활가전사업부 개발팀 에어컨개발랩 채왕병씨

생활가전사업부 개발팀 에어컨개발랩 채왕병씨는 “360 카세트는 빠른 냉방과 함께 쾌적한 온도를 유지해 사용자들이 최적의 환경을 느낄 수 있도록 만들어졌다”고 말했다. 그는 균일한 냉방 및 편안하고 쾌적한 냉방 등 기술력에 자부심을 드러냈다. 덧붙여 “360 카세트의 원형 디자인은 집안뿐 아니라 빌딩 등 어떠한 공간에서도 감각적으로 어울릴 수 있게 설계되어 있다”고 말했다. 채 씨는 “이번 시스템 에어컨은 기류 제어 기술도 우수하지만 디자인적 측면에서 차별화되어 있다”고 말했다.

▲ 시스템 에어컨360 카세트를 설치한 모습을 VR 영상으로 볼 수 있다

무풍에어컨은 실내를 빠르게 냉방하고, 전기료 걱정 없이 사용하고, 차가운 냉기가 직접 닿지 않길 바라는 소비자의 니즈를 모두 만족할 수 있는 ‘무풍 냉방’ 기술을 적용한 제품이다. 무풍 모드로 운전 시 전기 사용량을 최대 90%까지 낮출 수 있으며, 그 결과 국내 최고 수준의 에너지 효율을 달성했다.

성균관대학교에 재학 중인 진성근씨는 이날 체험존을 통해 무풍에어컨에 대한 생각을 완전히 바꿨다. “평소 바람이 세게 부는 에어컨이 시원할 것이라는 생각을 가지고 있었습니다. ‘무풍 냉방이 과연 시원할까’하는 의문도 가졌었는데, 오늘 체험존을 이용해보니 생각이 달라졌습니다. 무풍에어컨이 예상보다 시원해서 지난여름에 있었다면 열대야에도 잘 잤을 것 같네요.”

▲ 체험존 내부의 바람개비는 온도가 낮을수록 파란색이 짙어지는 특수 재질로 만들어져 에어컨 가동 시 내부 온도 변화를 한눈에 볼 수 있다

반 값 전기를 보관해 두었다 피크시간대 쓸 수 있는 저장장치 ESS

삼성전자는 에너지 저장 장치(Energy Storage System, 이하 ESS)도 선보였다. ESS를 이용한 냉난방 설비는 전기 요금이 저렴한 심야 시간대에 전기를 저장해 뒀다가 전력이 상대적으로 비싸고 가장 많이 필요한 피크 시간대에 사용할 수 있게 해주는 장치로, 냉난방 전력 소비가 높은 식당이나 카페에 적합하다. 심야 전기료는 낮 시간 대비 절반 수준이다. EES는 에너지 비용을 효율적으로 절감하며 올해 하반기부터 상용화될 예정이다.

▲ 현장에서 내빈 참석자들과 함께 기술 설명을 듣고 있는 삼성전자 박재순 부사장

자원은 한정돼 있다. 그렇기에 정해진 자원을 얼마나 스마트하게 사용하는지가 관건이다. 삼성전자가 이번 2017 대한민국 에너지 대전에서 제시한 스마트 빌딩 솔루션 b.IoT와 시스템 에어컨 제품 라인업은 빌딩의 효율적인 제어뿐 아니라 일반 가정집에서도 탁월하게 이용할 수 있다. 이제 막 상용화가 시작되는 b.IoT 기술이 가져올 변화를 기대해보자.