1. 서 론

1.1. 연구 배경 및 목적

전 세계적으로 지구온난화 등 기후변화가 심화됨에 따라 쾌적한 실내 환경 유지를 위한 건물 에너지 소비가 점차 증가하고 있다. 이에 따라 건물의 에너지 성능 향상 및 에너지 소비 절감에 대한 필요성이 더욱 강조되는 실정이다. 국내에서는 2024년 기준 건물 부문의 에너지 소비가 국가 전체 에너지 소비의 약 21.8%를 차지하며, 건물 세부 부문으로는 가정 10.3%, 상업 9.0%, 공공 2.6%로 나타나 주거용 건물의 에너지 소비가 전체 건물의 약 47.2%를 차지함을 알 수 있다(Korea Energy Economics Institute, 2025). 이는 국가 차원의 에너지 소비 및 탄소 배출 저감을 위해 건물 부문, 특히 주거 부문의 에너지 효율화 및 자립화가 필수적임을 보여준다. 한편, 통계청의 인구주택총조사에 따르면 2015년부터 2024년까지 전체 주택 보급량 중 아파트와 연립/다세대 주택 등 공동주택이 차지하는 비율이 점차 증가하여 2024년 기준 약 64.9%를 차지한 것으로 나타났다(Statistics Korea, 2025). 따라서 국내 에너지 소비 감축을 위해서는 공동주택의 에너지 효율화를 위한 방안을 필수적으로 마련해야 한다.

이와 같은 배경에서 건물에너지관리시스템(Building Energy Management System, BEMS)은 건물 내 에너지 사용 주체인 주요 설비를 효율적으로 운영 ∙ 관리하고 자동으로 제어할 수 있는 시스템으로서(Korea Productivity Center Certification Institute, 2014), 건물 내 에너지 효율화를 위한 핵심 기술로 주목받고 있다. 이에 따라 BEMS의 적용 효과 규명 및 구현 방식에 관한 연구 또한 꾸준히 이루어져 왔다. Kwak, Cheon, Kong, Kwak과 Huh (2015)는 사무용 건물에서 조명 디밍 제어 및 실내 온도제어를 통해 각각 약 7.64%, 0.96%의 에너지 절감 효과를 실증하였고, Son (2014)은 연구소 건물에 BEMS를 도입하여 에너지 절감률 1.9~15%, 투자비 회수기간 4.9~13.9년을 도출함으로 건축물의 하드웨어 개선보다 소프트웨어 기반의 BEMS 도입이 비용 및 에너지효율등급 개선 측면에서 더 유리함을 밝혔다. Choi와 Hwang (2015)은 예측 기반 제어 전략을 통해 최대 74.1%의 전력 절감 가능성을 보고하였으며, Yun (2015)은 CoAP 기반 IoT 센서를 활용한 BEMS 플랫폼을 통해 기존 시스템의 폐쇄성과 설비 간 호환성 문제의 해결 및 실시간 제어 가능성을 보였다. Chae (2015)는 데이터 기반의 정밀 분석이 BEMS의 핵심 기능이 되어야 한다고 강조하였으며, Lee와 Jung (2021)은 IoT 기반의 에너지 모니터링 시스템을 통해 세대 내 가전기기의 소비 패턴을 시각화하고 지능형 제어로의 확장 가능성을 제시하였다.

이처럼 BEMS에 관한 다양한 선행 연구가 존재하지만, 대부분 시스템 구조 및 제어 알고리즘, 통신 기술 등 기술적 고도화에 집중하고 있으며, 연구 대상 또한 사무용 건물이나 건물 자동제어 시스템(Building Automation System, BAS)이 구축된 건물에 한정된 경향이 있다. 이에 반해 공동주택을 대상으로 한 연구는 상대적으로 부족하며, 또한 이러한 연구들 역시 스마트홈 요소기술에 국한되었다는 한계가 있다.

Kim, Kim, Yoon과 Han (2021)은 가정용 스마트 에너지 플랫폼 구축을 제안하며 통신 기술 사양을 제시하였으나, 기축 공동주택의 실제 설비 조건은 충분히 고려되지 않았다. Nam과 Choi (2021)는 신축 및 기축 공동주택을 대상으로 스마트홈 적용 방안을 제안하였으나 공동주택의 복잡한 소비 특성과 인프라 조건을 고려한 맞춤형 전략보다는 일반적인 요소기술 중심의 접근에 그쳤다. 이 외에도 Kim, Hong, Seo와 Jeon (2011), Yang, Chung과 Kim (2020), Kim (2017) 등은 세대 단위의 에너지 소비 특성과 수요 예측에 주목하여 정량적 분석을 수행하였으나, BEMS 도입을 위한 기반 조사는 이루어지지 않았다.

이처럼 기존 연구들은 BEMS의 적용 효과와 발전 가능성을 다양한 관점에서 제시하고 있지만, 기축 공동주택의 실질적인 인프라 여건을 고려한 적용성 연구는 상대적으로 부족하다. 신축 공동주택과 마찬가지로 기축 공동주택 또한 BEMS를 활용한 체계적인 에너지 관리가 요구되며, 이를 통해 건물의 에너지 절감에 기여할 수 있음에도 불구하고 대부분의 기축 공동주택은 설계 단계에서 BEMS 설치가 고려되지 않아 자동제어나 실시간 모니터링을 위한 인프라가 충분히 확보되어 있지 않다. 특히 기축 공동주택은 건축 당시의 계획 및 기술 수준에 따라 설비 및 통신 인프라 조건이 상이하여 BEMS와 같은 고도화된 기술 도입 시 여러 제약이 발생할 수 있다. 따라서 기축 공동주택에 BEMS를 적용하기 위해서는 단지별 인프라 특성에 따른 BEMS 적용 전략 마련이 요구된다.

이에 본 연구는 국내 기축 공동주택을 대상으로 설비 및 통신 인프라 구축 현황을 조사하고 이를 바탕으로 BEMS 적용성을 분석하며, 나아가 BEMS 적용을 위한 단계별 전략을 제시하고자 한다. 이를 통해 향후 기축 공동주택의 에너지 효율화를 위한 실질적인 BEMS 적용 방안을 마련하는 데 목적이 있다.

1.2. 연구 방법

본 연구는 기축 공동주택의 인프라를 기반으로 BEMS 적용성을 분석하고, 단계별 BEMS 도입 전략을 도출하고자 한다. 이를 위해 Figure 1의 다섯 개 절차로 연구가 수행되었다.

Figure 1.

Research methodology.

첫 번째, 국내 기축 공동주택 단지 특성을 분석하기 위해 국내 대표적인 공공주택 공급 기관인 한국토지주택공사(Korea Land and Housing Corporation, LH)에서 공급한 단지를 분석 대상으로 선정하였다. LH는 전국 단위의 대규모 단지에 연도별 일관된 설계기준과 시공방식을 적용해 왔기에 시기별 인프라 특성 분석이 가능하며 유형화된 전략 수립에 적합한 조건을 갖는다. 본 연구에서는 국내 주택시장이 안정화되고 아파트의 질적 발전이 이루어지기 시작한 1990년대(Seo, 2011)를 기준으로 하여 1990년부터 2024년에 사용승인이 완료된 300개 단지를 분석 대상 단지로 구성하였다.

두 번째, BEMS의 주요 구성 요건을 파악하고, 이를 기준으로 기축 공동주택의 인프라 구축 현황 조사 항목을 도출하였다. 주요 조사 항목으로는 (1) 설비 시스템 구축 현황(난방 및 환기 설비), (2) 통신 인프라 구축 현황(홈네트워크 및 원격검침)이 있다.

세 번째, 단지별 정보 확보를 위해 공동주택관리정보시스템(K-apt, www.k-apt.go.kr)을 활용하여 각 단지의 설비 및 인프라 정보를 수집하고, 부족한 정보는 LH의 연도별 설계기준 자료를 참고하여 주요 기술의 도입 시기 및 적용 수준을 파악하였다. 이를 연계하여 각 단지의 사업계획승인연도(이하 사업승인연도) 및 사용승인연도에 따른 설비 및 통신 인프라 구축 수준을 분석하였다.

네 번째, 수집한 정보를 바탕으로 기축 공동주택의 사업승인 및 사용승인 시기에 따른 설비 및 통신 인프라 특성을 정리하고, 조사 항목별 BEMS 적용성 및 한계점을 분석하였다.

다섯 번째, 분석 결과를 바탕으로 기축 공동주택의 BEMS 적용 절차 및 향후 연구 방향을 제시하였다.

이와 같은 연구 과정을 통해 본 연구는 기축 공동주택의 인프라 특성에 따른 BEMS 적용성을 분석하고 이에 따른 한계점을 보완하기 위한 추후 연구 방향을 제시함으로써 실질적인 BEMS 도입을 위한 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 기대한다.

2. 기축 공동주택의 설비 및 통신 인프라 현황 조사

2.1. BEMS의 개념 및 구성 요소

BEMS는 건물 내 효율적인 에너지 사용과 쾌적한 실내 환경 유지를 위한 제어 ∙ 관리 ∙ 운영 통합 시스템으로(Korean Agency for Technology and Standards, 2024), Figure 2와 같이 주요 설비의 운영 정보 및 에너지 ∙ 환경 데이터를 계측하고 이를 기반으로 에너지 소비 현황을 분석하여 설비의 최적 제어 수행이 가능하다.

Figure 2.

Configuration of the building energy management system.

BEMS의 구성 요소는 Table 1과 같이 계측장비, 통신 ∙ 제어 장비, 모니터링 장비로 구분된다. 계측장비는 냉방, 난방, 환기, 조명 등 주요 설비의 운전 상태와 에너지 사용량, 실내외 환경 정보를 수집하며, 수집된 데이터는 통신장비를 통해 실시간으로 전송된다. 이후 모니터링 장비에서 데이터 분석이 이루어지고, 그 결과를 바탕으로 제어 장비를 통해 설비 운전이 효율적으로 조정된다(Korea Building Energy Management System Association, n.d.). 이를 통해 단순한 에너지 절감을 넘어 온열환경, 빛환경, 공기환경, 음환경 등 거주자의 건강과 쾌적성에 영향을 미치는 환경 요소들(Lee, Park, & Rhee, 2011)을 통합적으로 관리 및 제어함으로써 실내 환경의 질적 향상에도 기여한다.

궁극적으로 BEMS는 건물의 효율적인 에너지 사용과 안정적인 설비 운영을 위한 통합 관리 체계이다. 세대별 설비로부터 수집한 데이터를 기반으로 에너지 사용 패턴을 분석하고 에너지 수요를 예측할 수 있으며, 설비의 이상 징후를 조기에 감지하는 등 지능형 건물 운영을 지원할 수 있다. 이를 통해 에너지 소비 절감뿐만 아니라 유지관리 효율화, 운영비 절감, 온실가스 배출 저감 등 다양한 효과를 기대할 수 있다. 따라서 BEMS는 단순한 제어 장치를 넘어 데이터 기반의 운영체계를 포함하는 통합적인 에너지 관리 시스템으로 볼 수 있다.

2.2. 기축 공동주택의 설비 및 인프라 구축 현황

BEMS의 구성 요소와 기능이 효과적으로 작동되기 위해서는 이를 수용할 수 있는 설비와 통신 인프라가 갖춰져야 한다. 그러나 대부분의 기축 공동주택은 BEMS 적용을 고려하지 않고 설계 및 시공이 이루어졌기 때문에 실제 적용에 필요한 요건이 충분히 확보되어 있지 않을 가능성이 크다. 이에 본 절에서는 기축 공동주택을 대상으로 주요 설비의 구성 현황과 통신 인프라 구축 수준을 조사하고 이를 통해 BEMS의 적용성을 분석하고자 하였다.

2.2.1 설비 현황

건물 내 주요 에너지 사용 설비는 난방, 냉방, 환기, 조명, 급탕으로 구분되며, 각각의 설비는 에너지 소비 특성과 설치 ∙ 운영 방식에 따라 BEMS 적용 가능성에 차이를 보인다. 이 중 난방, 환기, 조명, 급탕 설비는 일반적으로 단지 계획 및 시공 단계에서 전체 단지에 일괄 적용되는 구조로 설계된다. 반면, 냉방 설비는 입주 이후 세대별로 개별 설치되는 경우가 일반적이며, 설치 방식 또한 벽걸이형, 스탠드형, 시스템형 등으로 다양하게 나타난다. 이로 인해 냉방 설비에 대한 표준화된 데이터 확보가 어렵고, 단지 차원의 통합 분석에 한계가 있다.

조명 설비 역시 시공 시 일괄 적용되더라도 입주 후 세대별로 개보수 및 교체가 빈번하게 이루어지며 제어 방식 또한 각 세대의 사용 환경에 따라 달라진다. 이러한 특성으로 인해 조명 부문의 실질적인 계측 및 제어 데이터 확보에는 한계가 있다. 한편, 급탕 설비는 일반적으로 난방 설비와 동일한 열원 및 설비 구조를 공유하므로 본 연구에서는 급탕 관련 별도의 자료 수집을 수행하지 않았다.

이에 따라 본 연구에서는 기축 공동주택의 설비 구축 현황 분석에 있어 데이터 확보 가능성과 분석의 실효성을 고려하여 난방 및 환기 설비를 중심으로 조사 및 분석을 수행하였다.

(1) 난방 설비

난방 설비는 건물의 실내 온열 환경을 구성하는 핵심 요소로, 국내 주거용 건물에 필수적으로 적용되고 있다. 난방 설비는 열원 종류 및 공급 방식에 따라 중앙난방, 개별난방, 지역난방으로 구분된다(Lee, Chung, Lee, & Hong, 2003; Won & Kim, 2008). Figure 3에서 알 수 있듯 중앙난방의 경우 일반적으로 공동주택 단지 내 중앙 기계실의 보일러를 통해 생산된 온수를 각 세대에 일괄적으로 공급하며, 세대별 제어가 불가능한 방식이다. 개별난방은 각 세대 내에 설치된 개별 보일러에서 온수가 생산되어 해당 세대 안에서만 사용되는 방식으로, 세대별 제어가 가능하다. 지역난방은 「집단에너지사업법」에 따라 지역난방 공급이 가능한 지역에 한해 적용되며(Act on Collective Energy Business, 2023), 공동주택 단지가 위치한 지역 내 열병합발전소 등 외부 열 공급원을 통해 단지에 열을 공급하는 방식으로 에너지 효율성과 환경성 측면에서 우수하다는 평가를 받고 있다(Seo & Shim, 2012). 지역난방 방식은 개별난방과 마찬가지로 세대별 열량계 및 온도제어 시스템을 갖추고 있어 BEMS와의 연동을 통한 제어가 가능하다.

Figure 3.

Conceptual Diagram of Heating Methods.

LH 공동주택의 난방 설비 현황을 조사한 결과, Figure 4와 같이 1990년대 초반에 사용 승인된 단지들은 대체로 중앙난방 방식이 적용된 것으로 나타났다. 1988∼1992년 정부의 ‘200만 호 주택건설 계획’에 따라 대규모 주택공급이 추진되면서 설치 비용 절감 및 관리 효율성 확보를 목적으로 중앙난방이 주로 적용되었다. 한편, 1990년대 초반에도 지역난방이 일부 적용되었는데, 이는 분당, 일산, 평촌 등 1기 신도시 조성에 따라 지역난방이 적용된 사례로 볼 수 있다. 2000년대 이후에는 주거 편의성과 에너지 절감에 대한 인식이 확산되면서 개별난방 방식이 보편화되었고, 정부의 「집단에너지사업법」 시행에 따라 지역난방이 적용되기 시작하였다. 이로 인해 기존에 주를 이루던 중앙난방 방식에서 벗어나 개별난방 및 지역난방 방식으로의 전환이 뚜렷하게 나타났으며, 중앙난방 방식에서는 어려웠던 세대별/실별 제어가 용이하게 되었다.

Figure 4.

Heating System Types by Year of Certificate of Occupancy.

(2) 환기 설비

Figure 5에 나타난 것과 같이 정부는 2003년, 「실내공기질 관리법」을 개정하여 신규 공동주택 입주 전 실내 공기질 측정 및 공고를 의무화하였다(Act on Indoor Air Quality Control, 2023). 이에 대응해 LH는 당시 주거용 건물의 국제적 환기 기준인 0.35회/h를 달성하기 위해 벽체의 폼타이 구멍이나 창호 프레임을 활용한 자연 환기구를 적용하였다. 이후 2006년 「건축물의 설비기준 등에 관한 규칙」 개정으로 공동주택의 환기 성능 기준이 도입되면서 환기 설비 설치가 의무화되었고(Regulation on Standards for Building Facilities, 2024), 이에 따라 LH는 자연급기와 기계배기의 제3종 환기를 도입하였다.

Figure 5.

Government Regulations and LH Design Standard for Ventilation Systems.

정부의 환기 제도는 공동주택의 환기 성능을 시간당 환기횟수(ACH, Air Change per Hour) 기준으로 규정하고 있다. 이에 따라 주거 공간의 체적에 맞춰 필요한 환기량이 정해지며 이를 만족하는 설비를 설치할 경우, 법적 요건을 충족하게 된다(Lee, Lee, Kim, Kim, & Kwag, 2023). 제도 초기 환기 기준은 시간당 0.7회였으나, 2013년 개정을 통해 시간당 0.5회로 완화되었으며, 2020년에는 환기 설비 설치 의무 대상이 기존 100세대 이상에서 30세대 이상 공동주택으로 확대되었다.

LH는 이러한 정부의 제도 변화에 맞추어 2007년부터 공동주택에 기계환기 설비를 도입하였고, 이후 주택성능 개선을 위하여 자체 설계지침을 지속적으로 개선해 왔다(Korea Land and Housing Corporation, 2024a). 초기에는 수동 조작 기반의 제3종 환기(자연급기+기계배기) 방식을 적용하였으며, 2008년에는 제어스위치와 RS-485 통신선을 추가하여 시스템 제어가 가능하게 되었다. 2010년에는 자연환기 및 제2종 환기(기계급기+자연배기)가 적용되었으며, 2013년 정부의 환기 기준 완화에 따라 성능 기준을 0.7회/h에서 0.5회/h로 낮추어 적용하였다.

2017년 부터는 공공분양 및 공공임대주택을 대상으로 기존 제2종 환기를 1종 환기로 개선하고, CO₂ 및 미세먼지 센서를 탑재한 스마트 환기시스템을 도입하고 홈네트워크와 연동하여 스마트폰을 통한 실내 공기질 모니터링 및 원격 제어를 지원하게 되었다. 2019년에는 장기임대주택을 대상으로 기존의 자연환기를 1종 환기로 개선함으로써 모든 유형의 환기 설비가 1종 환기로 전환되었다. 2020년 이후에는 스마트홈 연결성 확보를 위해 국제표준 통신 프로토콜 도입으로 BEMS와의 연동 기반이 마련되었다.

2.2.2 통신 인프라 현황

BEMS의 실시간 모니터링과 제어 기능은 통신 기반의 인프라가 확보되었다는 전제하에 적용이 가능하다. 따라서 기축 공동주택의 통신 인프라 구축 수준은 BEMS 적용 가능성 분석을 위한 중요한 요소이다. 특히 홈네트워크와 원격검침시스템은 데이터 전송과 세대 내 제어를 위한 핵심 인프라로 작용한다.

LH 정보통신 설계기준(Korea Land and Housing Corporation, 2024b)에 따르면, LH는 2006년에 홈네트워크 및 원격검침시스템을 포함한 정보통신 설계기준을 수립하고 기술 고도화에 따라 관련 기준을 단계적으로 강화해 왔다. 이에 따라 2006년 이전에 사용승인된 단지는 정보통신 설계기준이 적용되지 않아 통신 인프라가 구축되지 않았거나 일부만 구축된 경우가 대부분이며, 2006년 이후에 사용승인된 단지는 정보통신 설계기준의 적용으로 홈네트워크 및 원격검침시스템의 적용이 꾸준히 증가하는 추세를 보였다(Figure 6). 이를 통해 기축 공동주택의 통신 인프라의 적용률은 단지의 사용승인 시기와 밀접한 상관관계가 있으며, 승인연도가 최근일수록 인프라 구축 수준이 높게 나타남을 알 수 있다(Figure 7).

Figure 6.

Communication infrastructure by occupancy year in existing multi-family housing.

Figure 7.

Adoption rates of communication infrastructure by certificate of occupancy year in existing multi-family housing.

Table 2에 나타낸 바와 같이 LH는 2006년 홈네트워크 인프라 및 원격자동검침시스템 설계기준 수립에 따라 2007년, 통신실의 면적을 확대하고 홈네트워크 장비 관리 기준을 수립하였다. LH의 설계기준은 초기에는 비디오폰과 통신 배관 중심의 단순 설계에 그쳤으나, 이를 바탕으로 공동주택의 에너지 사용량 관리와 정보통신을 위한 기반 설비가 적용될 수 있었다.

이후 2012년에는 스마트폰 기반의 외부 제어, 에너지 사용량 실시간 표시, 스마트 그리드 기반 배선 체계로 설계기준이 발전하였다. 2017년에는 AI 스피커, IoT 센서, 일체형 스마트 허브, 클라우드 연동 시스템 등 지능형 요소가 기본적으로 도입되면서 홈네트워크와 원격검침시스템의 통합 및 지능화가 이루어졌다. 이를 통해 초기의 유선 중심 통신 설계에서 출발하여 최근 국제표준 통신 프로토콜 기반의 무선 IoT 환경 구축에 이르기까지 기술 발전과 사용자 편의성, BEMS 적용 가능성을 동시에 고려한 체계적인 고도화 전략을 추진해 왔음을 알 수 있었다. 이와 같은 통신 인프라의 고도화는 BEMS 적용을 위한 기반 기술로서, 실시간 데이터 수집과 분석, 사용자 중심의 제어 기능 구현을 가능하게 하는 핵심 요소로 평가된다.

3. 기축 공동주택의 BEMS 적용성 분석 및 도입 전략

본 장에서는 기축 공동주택의 설비 및 통신 인프라 현황을 바탕으로 BEMS 적용성을 분석하고 이에 따라 실질적인 BEMS 도입을 위한 단계별 절차를 제안한다. 특히 국내 공동주택의 설계기준 적용 시 사업승인연도를 기준으로 삼는 특성을 반영하여 사업승인연도와 사용승인연도를 함께 파악하는 방안을 포함하였다. 이를 통해 대상 단지의 인프라 특성에 따른 맞춤형 선행 조치와 적용 방안을 도출하도록 한다.

3.1. BEMS 적용성 분석

3.1.1 설비 시스템의 제어 가능성: 난방 및 환기 설비

난방 설비는 중앙난방, 개별난방, 지역난방 등으로 구성되며, 각 방식에 따라 BEMS와의 연동성에 차이가 있다. 중앙난방은 중앙 제어 방식으로 BEMS와의 연동을 통한 세대 제어가 어렵고, 개별난방과 지역난방은 실별 제어가 가능하여 BEMS와의 연동을 통한 세대 제어가 가능하다. 따라서 중앙난방 단지의 BEMS 연동을 위해서는 세대 제어 모듈을 추가해야 한다. 개별난방 단지의 경우 준공이 오래될수록 아날로그 방식의 온도조절기가 설치된 사례가 많기 때문에 세대별 보일러의 제어 연동 검토가 필요하며 제어가 불가한 경우 온도조절기의 디지털화가 요구된다. 지역난방 단지는 열교환기 데이터 연동 및 공용부 단위의 제어기가 구축되어야 한다.

환기 설비의 경우, 2017년 이전에 사업승인된 단지는 BEMS 제어를 위해 센서 기반 자동 운전 가능 여부와 제어 회로 분리 여부를 파악하는 것이 중요하다. 반면, 2017년 이후 도입된 제1종 환기는 CO₂ 및 미세먼지 센서가 탑재된 스마트 환기시스템으로, 홈네트워크와 연동되어 스마트폰을 통한 제어와 실내 환경 데이터 제공이 가능하므로 BEMS와의 연동이 가능하다. 특히 국내에서는 「건축물 에너지절약 설계기준」의 고도화에 따라 주거환경이 고기밀화되고 있다. 이러한 배경에서 센서 기반의 실시간 제어 및 에너지 사용 패턴 분석, IAQ(Indoor Air Quality, 실내공기질) 모니터링 기능을 포함하는 BEMS 연계형 환기시스템이 필수적으로 요구되며, LH의 스마트 환기시스템이 그 가능성을 보여주는 사례라고 할 수 있다.

3.1.2 통신 인프라: 홈네트워크 및 원격검침

통신 인프라는 BEMS의 실시간 데이터 수집, 분석, 제어 기능 구현에 필수적인 기반이다. 2006년 이후 홈네트워크와 원격검침 기준이 도입되었으며, 2012년 이후 스마트홈 기반이 확산되었다. 그러나 2005년 이전에 사업승인된 단지들은 대부분 관련 인프라가 부재하거나 낙후된 상황이기 때문에 사업승인연도에 따라 BEMS 도입 전략이 세분화될 필요가 있다. 2006년 이전 단지는 서버실 및 광통신이 존재하지 않아 BEMS 구축 시 통신 배선 및 서버실 신설 공사, 홈네트워크 및 원격검침 인프라 구축이 선행되어야 하며 2006년~2016년 승인 단지는 서버 고도화 및 기존 Modbus에서 BACnet/IP로의 통신 프로토콜 전환이 선행되어야 한다. 2017년 이후 승인된 단지는 홈게이트웨이 및 클라우드가 연계되어 있어 제어 소프트웨어 적용만으로 BEMS를 통한 설비 제어 기능을 활성화할 수 있다. 따라서 기존의 클라우드 및 IoT 등의 스마트홈 인프라를 적극 활용하여 BEMS를 도입하는 것이 효과적이다. 또한 향후 BEMS를 통한 제어 프로세스가 안정화된다면, AI를 기반으로 한 설비 최적화 운영과 ESS(Energy Storage System, 에너지저장장치)와의 연계를 통한 고도화된 BEMS 운용이 가능하다.

3.2. 단계별 BEMS 도입 절차

기축 공동주택의 BEMS 도입은 단지별 설비 및 인프라 수준을 고려한 단계적 접근이 요구된다. 일반적으로 30세대 이상의 공동주택을 건설하기 위해서는 주택법(Housing Act, 2024)에 따라 사업계획 승인을 받아야 하며, 이후 해당 시점의 건축기준과 시방서를 참조하여 설계가 이루어진다. 따라서 설비 사양을 파악하기 위해서는 사업승인연도를 확인하는 것이 중요하다. 그러나 이미 준공이 완료된 공동주택의 경우 대부분 사업승인연도 확인이 어렵고, K-apt 등을 통해 사용승인연도만 확인이 가능하기에 추가적으로 인프라 조사가 필요하다. 이에 본 연구는 Figure 8과 같이 BEMS 도입 절차를 다섯 단계로 구분하였다. 첫째, 에너지 효율 향상과 설비 운영 관리 개선이 필요한 기축 공동주택 단지를 선정한다. 둘째, 사업승인연도와 사용승인연도를 검토하여 단지 설비 사양을 파악한다. 셋째, 난방 ∙ 환기 등 주요 설비 현황과 통신 인프라 수준, 설비 디지털화 및 제어 가능성, 설비 간 연동 가능성을 분석하여 실제 단지 특성을 반영한다. 넷째, 조사 결과를 기반으로 단지의 에너지 관리 수준과 통신 인프라를 정량적으로 평가하여 BEMS 적용 가능성과 한계를 도출한다. 마지막으로, 평가 결과에 따라 필요한 선행 조치와 설치 가능한 BEMS 사양을 제시하여 단지 특성에 부합하는 실질적인 도입 전략을 적용한다.

Figure 8은 기축 공동주택에서 BEMS를 단계적으로 도입하는 절차를 보여준다. 이를 실제 단지에 적용할 때는 공동주택의 시설 사양과 인프라 수준에 따라 적용 방안을 차별화할 필요가 있다. 주요 설비가 아날로그 방식으로 구축되어 있고 통신 인프라가 부족한 단지는 세대부보다 공용부 중심의 에너지 모니터링을 우선적으로 고려하는 것이 현실적이며, 이 경우 통신 및 배선 신설과 서버실 구축을 선행하고 이후 설비 시스템을 디지털화하여 점진적으로 개선해 나가는 단계적 접근이 요구된다. 반면, 기본적인 통신 인프라가 마련되어 있으나 세대별 데이터 통합 기반이 미흡한 단지에서는 서버 사양을 고도화하여 공용부와 일부 세대부 제어 연동을 가능하게 하는 전략이 효과적이다. 또한 통신 및 제어 인프라가 충분히 구축된 단지에서는 AI 기반의 최적 제어와 에너지저장장치(ESS) 연계를 통해 에너지 절약과 자립화를 실현할 수 있으며, 이를 통해 BEMS의 활용 범위를 확장할 수 있다. 이러한 구체적 적용 전략을 Figure 8의 단계별 절차와 함께 고려하면 각 단지의 특성에 부합하는 실질적인 도입 계획 수립이 가능하다.

Figure 8.

Stepwise procedure for BEMS implementation in existing multi-family housing.

4. 결론 및 향후 연구

본 연구는 한국 기축 공동주택의 에너지 관리 고도화 방안으로서 BEMS의 적용성을 분석하고 이를 바탕으로 단계별 BEMS 적용 절차를 제시하고자 하였다. 현재 BEMS는 일정 규모 이상의 신축 건물에 한정하여 설치가 의무화되어 있으며, 기축 건물에 대해서는 법정 규정이 미비하다. 또한 기축 건물은 다양한 설비 및 통신 조건으로 인해 BEMS 적용에 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 기축 공동주택의 설비 시스템 제어 가능성과 통신 인프라 구축 현황을 중심으로 BEMS 적용성을 분석하였다.

대표적인 공공 공동주택 사례로 한국토지주택공사(LH)가 공급한 300개 단지를 대상으로 조사를 수행한 결과, 사업승인연도 및 사용승인연도에 따라 난방 방식, 환기 설비, 홈네트워크 및 원격검침 인프라의 구축 수준에 현저한 차이가 나타났으며, 이는 BEMS 적용의 핵심 기반 요소로 작용함을 확인할 수 있었다. 특히 중앙난방 및 아날로그 제어 방식이 적용된 1990년대 단지는 설비 연동과 통신 기반이 부족하여 BEMS 적용에 제약이 있었으며, 개별난방 및 스마트 인프라가 일부 구축된 2000년대 이후 단지는 상대적으로 적용 가능성이 높게 나타났다.

이러한 결과를 바탕으로, 본 연구에서는 기축 공동주택의 사용승인 및 사업승인 시기에 따라 맞춤형 BEMS 적용이 필요하다고 판단하여 단계별 BEMS 적용 절차를 제시하였다. 이를 통해 기축 공동주택의 특성과 기술 수용도를 반영한 실질적인 에너지 관리 체계 구축의 방향을 제시하였다는 데 의의가 있다.

그러나 본 연구는 단지별 인프라 정보의 한계로 인해 일부 데이터는 LH의 연도별 설계기준을 참고하여 보완하였기 때문에 향후 보다 정량적이고 체계적인 설비 및 통신 인프라 데이터베이스 구축이 필요하다. 특히 LH 공동주택은 국가 법령뿐 아니라 LH의 자체 설계기준에 따라 시공되기 때문에 설계기준의 변화 양상을 심층 분석하는 것이 중요하다.

또한 본 연구에서는 난방과 환기를 중심으로 제어 가능성을 분석하였으나 향후 연구에서는 실제 제어 구현을 위한 추가 모듈 설치 가능성, 조명 ∙ 급탕 ∙ 냉방 등 주요 에너지 설비의 제어 포인트 분석이 수행되어야 한다. 이러한 후속 연구를 통해 보다 정량적이고 체계적인 데이터베이스 구축 및 연도별 설계기준 변화 분석이 이루어진다면 본 연구에서 제안한 BEMS 적용 절차를 보완 및 구체화하는 데 도움이 될 것이다. 또한 실증 진단과 적용 효과 분석을 통해 기축 공동주택 대상 BEMS 적용 절차의 실효성과 지속 가능성을 강화할 수 있을 것으로 기대한다.