스마트 빌딩이란 무엇인가요?

스마트 빌딩 플랫폼은 사물인터넷(IoT)과 인공지능(AI) 기술의 발전에 의존하여 수동 작업 프로세스를 자동화하고 건물 성능을 최적화하며 공간을 더 쾌적하게 만들고 에너지 비용을 절감하는 데 도움을 줍니다.

'스마트 빌딩'이라는 용어는 네트워크 인프라의 부상(및 이후 IoT 디바이스 사용)이 상업용 건물 설계에 어떤 영향을 미치는지 설명하기 위해 2000년대에 처음 등장했습니다.

이 기술은 여전히 오늘날의 스마트 빌딩을 뒷받침하고 있지만, 주로 머신러닝(ML) 알고리즘과 관련된 새로운 기능을 수행하도록 진화했습니다. ML 알고리즘은 AI 시스템이 학습 데이터의 패턴을 인식하고 해당 패턴을 사용하여 새로운 데이터를 정확하게 예측하게 하는 일련의 규칙입니다.

네트워킹, IoT, AI, 머신러닝(ML) 기술이 발전을 거듭하면서 최신 기술을 사용하는 스마트 빌딩에 대한 수요도 계속 늘고 있습니다. 최근 발간된 보고서에 따르면 스마트 빌딩의 글로벌 시장은 향후 5년 동안 768억 달러 증가할 것으로 예상됩니다. 연평균 성장률(CAGR)을 계산하면 11.3%라는 증가세가 나옵니다.¹

스마트 빌딩은 수동 작업을 자동화하고 프로세스를 간소화하며 팀이 에너지 사용량과 운영 비용을 절감하도록 도와주는 정교한 장치와 센서 네트워크에 의존합니다. 스마트 빌딩 기능을 뒷받침하는 구성 요소와 디자인 요소를 자세히 살펴봅시다.

• 네트워크: 네트워크, 컴퓨터 네트워크라고도 하는 네트워크는 스마트 빌딩이 의존하는 통신과 데이터 공유 능력을 구현합니다. 일반적으로 스마트 빌딩은 단일 중앙 네트워크를 사용하여 시스템, 애플리케이션과 장치(스마트폰, PC, 빌딩 관리 시스템 등) 사이에서 실시간 데이터를 이동합니다.

• 건물 관리 시스템(BMS): 건물 관리 시스템(BMS)은 조명, 유지보수, 에어컨 및 안전과 같은 건물 관리 측면을 소프트웨어 플랫폼에서 중앙 집중화하는 제어 시스템입니다. 스마트 빌딩에서 BMS는 스마트 빌딩의 가치를 높이는 프로세스를 효과적으로 간소화하고 자동화하는 데 매우 중요합니다. BMS는 관리자가 직관적인 단일 인터페이스를 보면서 건물의 여러 하위 시스템을 조정하고 제어하도록 지원합니다.

• 건물 자동화 시스템(BAS): BAS라 불리는 건물 자동화 시스템은 BMS와 유사하지만 자동화의 핵심 기능에 더 중점을 둔 소프트웨어 플랫폼입니다. 고급 AI와 ML 기능을 기반으로 난방, 유지 보수, 환기처럼 수동으로 이루어졌던 기존 건물 운영 프로세스를, 소프트웨어가 수행하는 효율적인 완전 자동화 작업으로 탈바꿈시킵니다.

• 사물인터넷(IoT) 장비: IoT 장비는 센서, 소프트웨어, 네트워크 연결이 내장된 물리적 장비이며 데이터를 수집하고 인터넷을 통해 공유할 수 있습니다. 스마트 빌딩에서 IoT 장비는 BMS와 BAS 같은 소프트웨어 플랫폼이 온도, 점유, 공기질 및 에너지 사용과 같은 건물 내부의 다양한 조건을 모니터링하고 제어하는 데 도움이 됩니다.

• 머신 러닝 알고리즘: 머신 러닝 알고리즘은 건물 데이터에서 추세 분석을 자동화하고 관리자가 에너지 사용, 점유율 및 보안에 대해 더 많은 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있도록 지원합니다.

• 사이버 보안 도구: 스마트 빌딩은 민감한 정보를 전달하기 위해 인터넷 및 기타 네트워크에 크게 의존하기 때문에 사이버 범죄자들에게 매력적인 표적이 됩니다. 오늘날의 첨단 스마트 빌딩 기술은 방화벽, 침입 탐지 및 방지 시스템(IDPS), 보안 통신 프로토콜(SCP)과 같은 다양한 사이버 보안 도구를 활용하여 민감한 데이터를 보호합니다.

스마트 빌딩 아키텍처는 현대식 건물을 더 안전하고 효율적으로 만들기 위해 네트워크를 통해 실시간 데이터를 공유하는 상호 연결식 시스템(또는 계층)을 활용하는 설계 방식입니다. 스마트 빌딩 설계는 물리적, 네트워크, 데이터, 애플리케이션 및 사용자의 5가지 주요 계층을 통합합니다.

• 물리적 계층: 스마트 빌딩의 물리적 계층은 벽, 방, 문, 기계 및 전기 시스템과 같은 물리적 요소로 구성됩니다. 물리적 계층에는 수동 입력이 필요했지만 최신 스마트 빌딩은 HVAC 시스템 제어, 조명 및 보안 모니터링과 같은 많은 측면을 자동화합니다.

• 네트워크: 스마트 빌딩의 네트워크 계층은 사용자가 장비와 실시간으로 데이터를 공유하게 하는 IT 인프라 요소로 이루어져 있습니다. 네트워크 보안을 강화하는 이더넷 케이블, Wi-Fi 라우터 및 프로토콜과 같은 유선 및 무선 네트워킹 구성 요소를 예로 들 수 있습니다.

• 데이터: 스마트 빌딩의 데이터 계층은 데이터가 수집, 저장, 관리 및 처리되는 곳입니다. 엣지 컴퓨팅 방식을 사용하면 데이터를 데이터 센터가 아니라 소스와 더 가까운 곳에서 처리할 수 있는 한편, 저장과 분석에는 클라우드 기반 플랫폼을 사용합니다.

• 애플리케이션: 애플리케이션 계층은 인사이트 제공, 프로세스 개선 및 작업 자동화와 같은 주요 스마트 빌딩 기능을 지원합니다. BMS 및 BAM 기능이 애플리케이션 계층에 통합되어 예측적 유지보수, 편의성 제어, 건물 상태 실시간 모니터링 같은 기능을 지원합니다.

• 사용자 인터페이스: 스마트 빌딩의 사용자 인터페이스 계층은 건물 관리자와 운영 팀이 에너지 사용, 대기 질 및 공간 활용에 대한 실시간 데이터를 추적하는 곳입니다. 사용자 인터페이스는 주로 대시보드에 정보를 표시하고 팀이 자동화할 건물 관리의 운영 측면을 선택할 수 있는 소프트웨어 플랫폼입니다.

스마트 빌딩은 IoT 및 자동화 기술을 광범위하게 사용하여 기업이 프로세스를 최적화하고 에너지 사용량을 줄이며 건물 관리와 관련된 비용을 절감할 수 있도록 지원합니다. 전사적 수준에서 가장 중요한 스마트 빌딩의 이점들을 살펴봅시다.

스마트 빌딩은 이를 운영하는 기업의 에너지 효율성을 높여 난방, 조명 및 공기 품질 관리를 최적화하도록 도와줍니다. 스마트 빌딩 시스템은 HVAC, 조명 시스템 및 재실 센서를 연결하여 건물에서 사용 중인 공간을 자동으로 감지할 수 있습니다. 공간의 온도와 조명을 조정해서 자원을 절약할 수도 있습니다.

이러한 접근 방식을 통해 대기업은 에너지 효율성을 높이고 비용과 폐기물을 줄여 지속 가능성 목표를 달성할 수 있습니다. 최근 발간된 보고서에 따르면 건물은 전 세계 에너지 소비의 30%, 전력 사용량의 절반 이상을 차지합니다.² 스마트 빌딩 설계는 이 문제를 완화하는 데 도움이 됩니다.

냉난방과 공기 품질 시스템을 자동화한 스마트 빌딩은 모든 직원에게 편안한 업무 환경을 조성하는 데 도움이 됩니다. 사용자는 최신 스마트 빌딩 플랫폼에서 사무실별로 온도, 조명, 환기 정도를 원하는대로 맞춤 설정할 수 있습니다. 이러한 고도의 맞춤 설정 방식을 통해 거주자의 필요에 따라 실내 환경을 조정합니다. 

일부 고급 스마트 빌딩 시스템은 실시간 데이터를 활용하여 기류와 필터 시스템을 조정하고 CO2와 입자 수준을 건강하게 유지합니다. 뿐만 아니라 자연광을 모방하도록 방의 조명을 조정해서 사용자의 일주기 리듬을 지원하는 기능도 있습니다.

스마트 빌딩은 시설 관리자에게 건물 운영 현황을 통합적으로 보여주어 문제를 선제적으로 발견하고 해결하게 합니다. 과거에는 시설 관리자가 대응적으로 유지보수를 해서, 고장이 난 다음에야 해당 설비를 수리했습니다. 하지만 최신 스마트 빌딩 플랫폼을 활용하면 실시간 데이터와 자동화된 모니터링 기능을 사용하여 예측적 유지보수를 할 수 있습니다.

예측적 유지보수, 즉 실시간 데이터를 사용하여 구성 요소에 장애가 발생하기 전에 문제를 미리 발견하고 해결하는 것은 자산 라이프사이클을 늘리고 비용이 많이 드는 가동 중단을 방지하는 데 도움이 됩니다.

오늘날 스마트 빌딩 플랫폼의 자동화 기능은 조직이 에너지 및 운영 비용을 절감하고 프로세스를 개선할 기회를 포착하는 데 도움이 됩니다. 건물 및 에너지 관리 시스템은 과거 데이터를 수집하고 분석하여 관리자가 시간대, 점유율 및 기타 요인을 기반으로 에너지 사용을 최적화할 수 있도록 합니다.

자동화된 시스템 제어 조명 및 HVAC 시스템은 공간이 비어 있을 때 에너지 낭비, 수동 작업의 필요성, 유지보수 절차에 드는 전체 비용을 줄입니다.

스마트 빌딩은 조직이 배출량과 에너지 사용량을 면밀히 모니터링하여 지속가능성 목표 달성 현황을 추적하도록 도와줍니다. BMS와 BAS는 스마트 온도 조절기와 HVAC 시스템 같은 IoT 장치에서 수집한 데이터를 분석하여 이해 관계자에게 건물 성능을 실시간으로 보여줍니다. IoT 시스템이 제공하는 실시간 데이터는, 이해관계자가 기존 건물을 보다 에너지 효율적인 구성 요소와 프로세스로 개조하기 위한 중요한 선택을 하는 데 도움이 됩니다.

또한 여러 지역의 규정을 준수해야 하는 글로벌 조직의 경우 스마트 빌딩은 데이터 수집 및 모니터링을 통해 규정 준수를 자동화합니다. 보고서도 생성할 수도 있습니다.

기업 차원에서 스마트 빌딩 기술은 기업이 상업용 건물과 기타 시설을 관리하는 방식을 혁신하고 있습니다. 비즈니스 니즈에 맞춰 기술을 평가할 때 고려해야 할 5가지 스마트 빌딩 사용 사례를 알아봅시다.

1. 운영 분석: 스마트 빌딩 플랫폼은 건물 데이터를 분석하고 기업이 핵심 운영 프로세스를 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다. IoT 장치에서 수집한 대량의 데이터를 수집하고 분석하면 BMS와 BAS의 작동 방식에 대한 통찰력을 높이고 개선 기회를 발견할 수 있습니다.
2. 안전 및 보안: BMS, BAS, 그 밖의 스마트 빌딩 시스템은 조직이 건물을 보호하는 안전 및 보안 조치를 강화하는 데 도움이 됩니다. 고도로 통합된 지능형 시스템이 접근 권한 제어를 모니터링하고 조정하여 권한이 있는 사람에게만 접근을 허용합니다. 또한 AI 보안 시스템은 잠재적인 위협을 모니터링하고 감지해서 긴급 대응을 자동화할 수도 있습니다.
3. 실시간 에너지 사용 모니터링: 첨단 스마트 빌딩과 이를 구동하는 시스템은 에너지 사용의 여러 측면을 자동화할 수 있습니다. 수요 대응 기능을 자동화하면 피크 사용 시간대에 에너지 부하를 줄이고 재생 에너지원을 공급하여 기후에 미치는 영향을 줄일 수도 있습니다.
4. 점유 관리: 스마트 빌딩을 소유하고 운영하는 많은 조직은 건물 내 사람들의 위치를 실시간으로 파악하는 점유 센서라는 IoT 장비를 갖추고 있습니다. 이 프로세스를 통해 시설 관리자는 충분한 데이터를 바탕으로 리소스 할당 방안을 판단하고, 자신이 관리하는 공간을 입주자가 어떻게 활용하는지에 대해 귀중한 인사이트를 얻을 수 있습니다.
5. 대기 질 모니터링: 스마트 건물의 대기 질 센서는 감독자가 점유 및 필요에 따라 대기 질을 모니터링하고 조정하는 데 도움이 됩니다. 고급 시스템은 이러한 요소 간의 상관 관계를 파악하여, 대기 질을 위해 반드시 관리해야 하는 HVAC 시스템을 유지보수하는 방법과 시기를 알려줄 수도 있습니다.

AI와 IoT의 발전으로 스마트 빌딩은 더욱 자율적이고 간소화되었으며, 이러한 추세는 둔화될 기미가 보이지 않습니다. 엣지 컴퓨팅, 로보틱, IoT 네트워크의 성장으로 새로운 기능이 추가되면서 스마트 빌딩 플랫폼은 가장 진보된 애플리케이션이 되었습니다.

업계의 지속적인 발전에 중요한 세 가지 영역을 살펴봅니다.

AI 시스템 개발은 단일 작업을 수행하는 단순한 기계를, 하나의 목표를 달성하기 위해 여러 작업을 수행하는 다면적 고급 플랫폼으로 탈바꿈시킴으로써 스마트 빌딩 기술에 계속해서 지대한 영향을 미치고 있습니다.

AI 시스템이 더욱 자율적으로 발전하고 점점 복잡한 작업을 수행할 수 있게 되면 건물 운영에 필요한 수동 작업이 더욱 줄어듭니다.

기술이 발전하면서 건물과 더불어 도시 전체가 스마트해지고 있습니다. 이러한 발전이 계속됨에 따라 도시 지역의 상업 지구는 네트워크와 자원을 공유하고 지금보다 훨씬 긴밀하게 통합될 것으로 예상됩니다.

곧 하나의 플랫폼에서 여러 스마트 빌딩을 제어해서 프로세스를 최적화하고 에너지를 절감하며 비용을 절감하는 통합형 디지털 인프라가 공유될 가능성이 높습니다.

기술이 발전하면 보상이 주어질 가능성과 함께 위험도 커집니다. 디지털 기술에 대한 빌딩의 의존도가 높아지면서 사이버 공격에 대한 취약성도 커지고 있습니다.

사이버 보안, 사이버 공격으로부터 사람, 시스템, 데이터를 보호하는 관행은 스마트 빌딩에 투자하는 조직에게 지금보다 훨씬 중요한 우선순위가 될 가능성이 높습니다.