한화S&C ‘포스트타워’

시스템 통합의 미학, IBS첨단 기술의 시연장‘포스트타워’

 

 

올해 들어 인텔리전스 빌딩의 확산 분위기가 서서히 고조되어 가고 있다.상반기 지능형 건축물 3등급을 받은 수원우체국, 인증 1등급 획득을 눈앞에 둔 송도 RFID/USN공유기반 시설. 그리고 최근 한국 HP와 양해각서를 체결하며 한국HP의‘차세대 인텔리전트 빌딩(NGIB)’인 IT 솔루션과 유비쿼터스 기술을 바탕으로 최첨단 인텔리전스 빌딩 구축의 목표를 밝힌 노량진 민자역사.이처럼 IBS빌딩에 대한 기대감이 커지면서 시스템 기술개발이 활기를 띄고 있다. 더욱이 건설과 IT시장이 상호 긍정적인 역할을 하고 있어 앞으로의 행보가 더욱 기대되는 바다.2007년 완공되어 현재까지 IBS의 ‘샘플빌딩’이라 불리는 포스트타워. 이 포스트타워의 집약된 기술을통해 IBS의 개념을 구축하고 앞으로의 국내 IBS가 나아가야 할 방향에 대해 살펴보기로 한다.자료제공Ⅰ한화S&C

 

IBS란?

IBS(Intelligent Building System)를 효율적으로 구축하기 위해서는 일단 지능형 빌딩(IB)의 개념 정리가 선행되어야 한다. 지능형건물이란 “21세기 지식정보사회에 대응하기 위하여 건물의 규모, 용도, 기능에 적합한 각종 시스템을 도입하여 쾌적한 환경을 제공함으로써 새로운 공간 문화를 창출하고, 각 시스템의 안전성과 확장성을 기반으로 보다 빠르고 안전한 정보서비스를 구축하며, 에너지 절감을 통해 건물의 경제적 관리를 가능하게 함으로써 업무의 생산성을 극대화 할 수 있는 건물”이라고 정의 할 수 있다. 하지만 IBS의 개념은 고정된 개념이 아니라 관련 기술의 발전에 따라 항상 업그레이드되는 개념이라고 할 수 있다.

오늘날의 IBS빌딩은 건물자동화 시설(BA), 정보통신시스템(TC), 사무자동화시설(OA) 및 건축환경(AE) 등 4대 기본요소를 적절하게 조화시킴으로써 생산성과 경제성이 있는 근무환경을 제공하는 지능형 건물을 뜻한다. 동시에 Web을 통한 제어 및 감시와 빌딩 관리 시스템과의 통합화 기술이 커다란 축을 형성해 건축주와 관리자 그리고 입주자를 만족시킬 수 있는 빌딩을 의미하게 됐다.

각각의 개념, 정의가 어떻든 IBS를 구축하는 데 있어 기본은 시스템간의 원활한 통합과 정보의 공유 기술이다. 그렇다면 IBS 1등급 빌딩으로 시스템 통합의 진수를 보여주는 포스트타워의 IBS의 특징을 구체적으로 살펴보자.

첨단 기술의 시연장, 포스트타워

포스트타워는 첨단 기술이 총망라된 집합체라고 할 수 있다. 준공 당시 지능형 건물(IBS) 1등급으로 향후 국내 지능형 빌딩의 표준으로 계획되었다. Web을 기반으로 시스템을 단일화하는 통합관리 시스템을 구현해 중앙우체국 건물 내의 자동제어시스템, 출입통제/CCTV, 음향/영상시스템 등 독립적으로 산재해 있는 여러 시스템들을 유기적으로 결합 운용하여 쾌적하고 편리한 최첨단 빌딩 시스템 환경 조성의 역할을 담당하고 있다. 또한 정보통신부 산하 건물답게 초고속 정보통신건물 1등급을 지향해 CMS 및 MDS등 첨단 인프라를 구축, 국내 정보통신분야를 선도하는 건물로 구축되었다. 이렇듯 고도로 집약된 기술을 구현하면서도 환경 친화적인 건물을 목표로 건물 곳곳에 친환경 시스템을 도입했다. 에너지 절약 차원에서 태양광 발전 시스템 및 열병합 발전 시스템과 심야전기를 이용한빙축열과 열병합발전의 폐열 사용 시스템을 갖추고 있다.

차별화된 IBS 적용 기술

포스트타워에 적용된 IBS는 시스템 통합 및 빌딩 관리를 인터넷으로 실시간 감시 및 통제가 가능케하며 FMS(Facility Management System)를 지원하여 건물 Life Cycle Cost의 큰 비중을 차지하는 운영관리 비용을 30% 이상 절감시켜 준다. 특히 IBS가 FMS의 인터페이스를 완벽하게 구현함으로써 통합 데이터베이스(DB)를 구성하여 건물 하부 필드의 실시간 데이터를 FMS에서 활용하도록 하고 있어 에너지 절감 효과를 얻고있다.

 

즉, 시간과 장소의 제약이 없는 유비쿼터스 개념으로 Web 감시/제어 시스템을 구현하고 빌딩운영 관리 비용 절감을 위한 FMS를 도입해 하부 기기들과 상부 통합 시스템 및 빌딩IT 시스템까지 통합하여 정보의 단절을 방지했다. 이것은 설비, 전력, 조명, 원격검침, 주차관제, 통합방법, CCTV 등 각 시스템별 별도의 서버나 CCMS가 없이 통합 IBS서버를 통해 Web상에서 감시/제어가 가능한 시스템의 완전통합을 이룬다. 그리고 통합배선, LAN, 교환기, 방재, 빌딩안내, 우편물류 등 시스템단위별 부분통합 및 연동으로 각 시스템별 별도 서버가 있고, 통합 IBS서버와는 DB 또는 Gateway로 연결되어 부분적인 데이터를 주고받을 수 있는 시스템이기도 하다. 한편, 모든 시스템을 핸들링 하기 위한 엔지니어링 툴을 보유해 완벽한 작업수행용 툴을 제공한다.

 

 

 

Open Protocol 기반의 IBS통합

일반 BAS는 건물의 IT와 단절되어 IBS 하부 시스템의 데이터 및 제어신호가 단절될 경우, 비상 및 평상시에 발생할 수 있는 각종 상황에 즉각적으로 대응할 방법이 없다. 따라서 각 하부 시스템과의 연계를 통해 재난 발생시, 불법침입자 발생 등의 비상상황에 대한 대처가 요구되었고, 연장 근무나 출퇴근과 같은 평상시에도 각종 연계 서비스가 제공이 필요했다.

다양한 연동 시나리오 창출이 가능하고 시스템 통합으로 시너지 효과를 얻을 수도 있는 일정 규모의 빌딩에서 장기적인 관점에서 요구되는 부분이었으나 통신 인터페이스가 틀리면 이룰 수 없는 부분이었다.

현재 국내 대형건물에서 사용되고 있는 IBS 역시 브랜드가 상이한 시스템에 적용할 때 무용지물이 되는 사례가 많다. 그것은 통신프로토콜이 틀리기때문에 일어나는 어쩔 수 없는 현상이라고일반적으로생각돼 왔다. 하지만 포스트타워는 오픈프로토콜을 기반으로 여타벤더들의 하부이기종 디바이스에 대한 프로토콜 통합 기능을 갖췄다. BACnet, LonWorks, DDE, MODBUS 등의 산업 표준화 프로토콜 디바이스뿐만 아니라, 기타 비호환성 프로토콜에 대해서도 완벽한 네트워크 관리 기능을 지원한다. 인터넷을이용해 실시간 감시 및 통제가 가능해 보안능력을 한층 높였다.

다양한 연동 시나리오 구현

포스트타워의 통합SI는 단일 DB와 단일 운영 프로그램으로 하부의 모든 시스템들이 단일 IBS시스템으로 유기적으로 통합 운영된다. 따라서 유지 관리와 시스템 업그레이드가 유리하며, 단일 프로그램 및 데이터 구축으로 하부 시스템들의 제어 포인트들을 이용한 모든 연동시나리오 구현이 가능하다. 통합SI서버에 최상의 이중화 솔루션과 1~2차 데이터 백업장비를 적용함으로써 시스템과 데이터의 안정화를 구축하고 있으며 성능 최적화를 위해 일부 하부 시스템들의 부하를 적절히 분산하고 있다.

 

 

SI서버의 이중화

포스트타워는 SI서버의 단일DB환경에서 모든 빌딩제어가 이루어지도록 하여 IBS의 새로운 기준을 마련하였다. 중앙에서 통제되는 통합제어시스템으로 중앙통제실의 상황판은 SI(System Integration)서버에서 제어 및 모니터링하고 있는 각종 설비시스템의 운전상태, 가동시간, 고장여부등을 한 눈에 알 수 있도록 디스플레이한다. DLP Cube 50인치 12개를 배열한 구조로, 프로젝트를 이용한 후면투사방식에 비해 램프수명, 소비전략, 유지관리 비용측면에서 경제적으로 월등히 뛰어나다. 또한 통합SI 서버의 안정적인 운영을 위해 HA(Highest Availability)방식의 이중화 솔루션을 적용하였다. 특정 하드웨어 벤더에 비해 종속적인 솔루션과 저렴한 비용의 고가용성 HA 시스템 환경을 구성해 연산과 I/O 처리를 독립적으로 가상화하여 윈도우 환경에서 안정적인 서비스를 보장한다.

 

JAVA기반의 인터넷 환경

포스트타워의 IBS는 JACE(Java Application Control Engine)을 기반으로 Device들을 하부 Point Level에서 통합한다. Java Servlet기반의 프레임워크을 이용해 Vykon 솔루션의 BUI(Browser User Interface)를 완벽지원하고, 표준 IT신호(TCP/IP, HTTP, SNMP, HTML, XML, OPC, DDE, ODBC, JDBC등)로 변환해 표준 인터넷 브라우저로 24시간 실시간 감시·제어가 가능하게 해준다.

상위 FMS(Facility Management System)와 ERP시스템과의 원활한 데이터 교환으로 실용적인 Total 빌딩관리 및 군관리를 실현해 주고 있다.

즉, 자바기반의 프레임워크를 채택함으로써 네트워크 환경에 강하고 플랫폼 이식성이 뛰어나며 자바 서블릿 기반 통신 드라이버를 통한 통신의 빠른 속도로 신뢰성을 얻고 있다.

 

 

시설관리시스템 - FMS

설비관리자들의 전문협회인 국제설비관리협회(IFMA : The International Facility Management Association)는 FM을 ‘하나의 조직체에서 사람과 작업을 물리적인 작업 공간과 조화시키는 실제적인수단’으로 정의하고 있으며 주요영역으로는 사업관리, 건축 및 행동, 기술과학의 원리들을 통합하는 것으로 보고있다. 이에 따라 FMS(Facility Management System)은 효과적인 시설자산의 운영을 지원하는 통합 시설관리시스템이다.

관리자 및 운영자에게는 시설운영 관점에서 발생되는 모든 데이터를 통합해 제공함으로써 빌딩 운영에 필요한 적정예산 및 작업계획, 에너지 사용 예측이 가능하도록 한다. 근무자 및 입주자에게는 쾌적한 근무환경을 제공함과 동시에 각종 관리업무의 효과적인 지원으로 업무효율성을 증대시킨다. 즉, FMS는 체계적인 관리를 통해 비용과 에너지 절감을 목적으로 한다. 세부적으로는 시설관리, 수지분석, 임대관리, 입주자관리등에 대한 정보를 IBS, ERP 등과 인터페이스를 통해 향후 진도 및 품질관리, 기밀 보안대책, 업무보고 계획 및 유지보수, 표준화 방안 등에 관한 장기적인 계획을 수립하도록 한다.

 

- 시설관리 : 건물정보, 장비관리, 작업관리, 자재구매

- 임대관리 : 상담관리, 계약관리, 관리비, 임대료- 입주자관리 : 회의실관리, 정기주차권관리, 조명연장- 수지분석관리 : 데이터집계 및 수지분석

 

설비자동제어시스템

설비자동제어시스템은 효율적인 설비장치의 운영관리와 유지보수를 위해 작동되며 모든 기능은 통합SI에서 수행된다. 범용 인터넷 접속프로그램으로 언제 어디서나 Web상에서 실시간 감시 및 제어가 가능하다는 특징이 있다. 에너지 절약과 자동운전으로 관리비를 절감하고 적절한 제어를 통해 장비의 수명 연장을 돕는다. 또한 DDC Level까지 오픈프로토콜이 적용되며 방출열시스템은 판넬 PC로 현장을 제어하는 기능을 제공한다.

전력감시시스템

전력감시시스템은 수변전 설비에 자동제어시스템을 적용해 디지털계전기 장치로부터 수집된 운전상태, 계측, 적산치의 정보로 통합 IBS 시스템에서 통합 운영된다. 경보발생 가스터빈발전기 기동으로 전력의 부하가 확인되면 전력 역률을 제어해 정복전 및 발전기 부하 제어 등의 기능을 수행한다. 에너지 프로파일러 기능을 통해 전체 전력 사용량, 피크, 부하 Factor 분석 등이 이뤄지며 에너지의 불균형적 사용과 에너지 평균적 소비 패턴도 분석된다.

 

조명제어시스템

조명제어시스템은 건물 내의 실내 조명등과 프로그램 스위치를 이용해 점등 및 소등이 이루어지도록 구축되어 있다. 자연광이 풍부한 창가지역은 포토센서를 활용해 자동조명으로 on/OFF되며 이 같은 작업은 인터넷을 통해서도 가능하다.

조명제어시스템은 타 시스템과의 유기적인 연동제어 기능이 필수적이다.창측 조도량에 따라 전동스크린이 제어돼 조명이 on/OFF되거나 일출 또는 일몰 등 지정된 스케줄에 따라 제어된다. 또한 구역별 사용시간(Zone/Patten)이나 근무인원 등을 고려해 미리 조명 on/OFF의 설정이 가능하다. 재실감시 제어, 통합 방범 및 순찰관리용 CCTV 카메라와 연동, 지역별 조도 제어 기능도 수행한다. 센서와 제어를 통해 에너지 절감을 목적으로 종합통제실의 통합SI시스템에서 일괄 관리된다.

 

 

 

원격검침시스템

원격검침시스템은 각 층별 또는 개소의 분전반함의 원격검침 Unit으로 각 세대별 검침 데이터를 통합하는 시스템을 말한다. 하드웨어는 Wetting회로를 통해 기계식 접점의 부식을 방지하고, 자기진단 알고리즘으로 진단이 가능하도록 작동된다. 뿐만 아니라 CE알고리즘을 통해 채터링 에러를 검출하고 PDA를 통한 현장 보장, 통신 에러 발생 시 알람을 주는 등의 기능도 수행한다. 하드웨어의 정보는 소프트웨어를 통해 각 세대별 검침값을 설정, 조회, 분석하며 각 층의 정보를 등록하고 이력을 조회하면 실시간 검침값을 확인할 수 있는 시스템을 갖춤으로써 누진제 요금에 대처할 수 있다. 따라서 요금관리 시스템과 연동하여 효율적인 관리가 가능하다.

 

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주차관제시스템

주차관제시스템은 주차장 이용차량의 이용정보와 주자창의 위치정보를 제공하는 시스템이다. 입주자가 주차장에 입·출차하게 되면 주차관제 서버에서 입·출차 데이터를 IBS통합 서버로 보내고 이 데이터는 세대별 홈오토메이션 서버로 보내져 각 세대별 입출차가 확인 가능한 것이다. 이때 입·출차 상태를 이동전화의 SMS, PDA, PC 등으로 세대에 통보되기도 한다. 출입차량의 번호판을 카메라가 인식해 지정 주차를 유도하여 최상의 주차환경을 제공하며 주차요금 결제 시 정산해주는 서비스도 구축되어 있다.

 

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통합방범시스템

통합방법시스템은 건물의 보안과 인력 통제를 위해 CCTV카메라 설비와 출입문 카드 리더시스템을 도입해 외부인의 무단출입으로 인한 사고와 도난, 방화 테러 등을 미연에 방지하고 건물의 재산상의 손실을 막기 위한 보안과 안전시스템이다.

최소의 시간과 인력으로 전체적인 감시업무를 수행할 수 있는 시스템은 센서와 연동하여 해당 경보지역의 상황을 파악하고 DVR에 녹화하여 사고 발생 시 현황 조사 자료로 활용됨으로써 사건 발생을 원천적으로 봉쇄 원격검침시스템 구성도 하는 역할을 한다.

 

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그림과 같이 외부인 센서에서 침입을 감지하면 제어실에서 침입위치가 자동으로 파악되어 CCTV의 감시와 동시에 녹화된다. 감지지역에는 조명이 켜지면서 보안담당자에게 연락이 이뤄져 침입자를 차단한다는 연동 시나리오가 구성되는 것이다.

MS Window기반 그래픽 사용자 인터페이스를 채택해 편리하게 사용할 수 있으며 Control Keyboard에 의한 원격 제어도 가능하다.

Lan시스템

청사 내에 도입된 Lan시스템은 네트워크의 확장성 확보와 안정성 향상, 관리체계의 강화를 통한 전산자원 정보 보호를 목적으로 운영된다.

최근 노트북과 컴퓨터 보급의 확산으로 컴퓨터 사용이 사무실과 집과 같은 한정된 장소에서만 이뤄지는 것이 아니므로 필요시 어느 곳에서든지 접속이 필요하게 되었다. 따라서 정보의 공유, 이전, 접속이 필요하게 되었을 때 가능한 장비 제공의 유연하게 대처할 수 있도록 네트워크의 확장성 확보에 주력하고 있다. 더불어 2만여 명의 사용자가 동시에 접속했을 때 해킹 등 다양한 공격 형태를 차단하고자 방화벽 구조 및 기능도 강화하고 있다.

 

통합배선시스템

통합배선시스템은 청사내의 각종 PC, 전화, 서버, 무선 단말 사용을 위한 통신 케이블배선시스템으로 배선망 관리 개념의 종합정보통신 시스템이라 할 수 있다. 현재 포스트타워는‘초고속 정보통신 특등급’인증으로 진행되고 있다.

케이블관리시스템(CMS)으로 불필요한 회선이 발생하지 않아 설치 및 유지보수가 용이해졌고 데이터의 고속 전송도 가능해졌다. 장애발생시 에러 자동 검출로 복구시간이 단축되며 실시간으로 관리될 수 있게 되었다.

 

IBS기술의 향후 과제

기존의 빌딩 제어시스템은 각각의 시스템을 제어하는 메인이 있고 그 위에 통합시스템이 서브역할을 하는 형식적인 SI를 해왔다. 반면 포스트타워는 오픈 프로토콜 구성과 서버의 이중화를 통해 실질적인 통합을 이뤘다는 평가를 받았다. 아울러 시스템을 구성하는 가장 하위의 센서 및 디바이스부터 최상위 서버까지 통합할 수 있어 현재 국내 지능형 빌딩의 표준으로 자리매김하게 된 것이다. 하지만 국내 빌딩 자동화 기술의 측면에서 살펴보면 선진국에 비해 월등한 응용기술을 보유하고 있지만 빌딩 네트워크 구성을 위한 현장 디바이스와 소프트웨어 플랫폼은 여전히 외국산에 의존하고 있는 실정이다.

사회의 업무환경의 변화는 앞으로 지능형 빌딩의 증가를 더 가속화시킬 것이다. 지금까지 국내 대기업 위주로 IBS인증 건물이 구축되었다면 앞으로 차세대 솔루션을 적용한 민간 빌딩들이 속속 출현할 것이며 공공 부문에서도 일반 건축물에 한정되었던 지능형 건축물 인증제도가 심사기준 마련을 통해 공동주택으로 확대될 것이다. 이를 대비해 IBS와 정보통신 인프라의 접목으로 솔루션 개발에 주력한다면 브랜드 이미지를 확고히 하는 기반이 마련될 것이다. 또한 전통 건설 산업에서 고부가가치를 지닌 기술집약적 산업으로의 변환과 국내의 선도적인 기술을 활용한 연구 개발(R&D)로 빌딩 자동화분야의 시장 확대와 표준화된 기술개발이 지속적으로 이뤄져야 할 것이다. 이러한 면에서 포스트타워에 적용된 웹을 기반으로 한 IBS솔루션 및 국내 기술의 여러 디바이스들은 그 의미가 깊은 것이다.

 

 

 

 

 

 

월간 유비쿼터스 2008. 9월호

 

 

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전정섭님의 파란블로그에서 발행된 글입니다.