에너지 관리 시스템(EMS): 통합 솔루션으로의 진화와 성공적인 적용 사례

1. 요약

• 현대 사회에서 에너지 관리 시스템(EMS)은 필수적인 에너지 소비 최적화 도구로 자리잡고 있습니다. EMS는 정보 통신 기술(ICT)과 제어 기술을 기반으로 하여 상업용 빌딩, 공장, 가정 및 사회 기반시설의 에너지 흐름을 모니터링하고 최적화할 수 있는 통합 솔루션으로 정의됩니다. 이러한 시스템은 실시간으로 전력 및 기타 에너지 사용량과 생산량을 분석하여 사용자가 합리적이고 효율적으로 에너지를 소비할 수 있도록 지원합니다. 이처럼 EMS는 에너지 절약 및 탄소 배출 저감에 기여하여 더욱 지속 가능한 사회를 만들어가는 데 중요한 기능을 수행합니다.

• EMS는 빌딩 전용 EMS(BEMS)와 공장 전용 EMS(FEMS) 등 다양한 유형으로 구분되며, 각기 다른 적용 분야에 따라 다양한 기능을 제공합니다. 특히 BEMS는 상업용 빌딩에서 에너지 흐름을 실시간으로 모니터링하고 최적화하여 에너지 비용을 대폭 절감할 수 있는 솔루션으로 각광받고 있습니다. 반면, FEMS는 제조 공정에서의 에너지 관리에 집중하여 체계적인 에너지 절약 전략을 수립하게 해줍니다. 또한 EMS는 신재생 에너지와 에너지 저장 시스템(ESS)과의 통합을 통해 효율적인 에너지 활용을 지원하며, 전력망 안정성에도 기여합니다.

• 이러한 다양한 기능과 이점을 통해 EMS는 현대 사회에서 필요성이 더욱 강조되고 있습니다. 에너지를 보다 효율적으로 관리하고 활용함으로써 기업들은 운영 효율성을 높이며 지속 가능한 발전을 위한 발판을 마련할 수 있습니다. 이 글에서는 EMS의 정의와 기능, 다양한 적용 사례들을 살펴본 후, 이를 바탕으로 EMS가 나아가야 할 미래의 방향에 대해 논의할 것입니다.

2. 에너지 관리 시스템(EMS)의 정의 및 중요성

• 2-1. EMS의 기본 개념

• 에너지 관리 시스템(EMS: Energy Management System)은 현대 사회에서 필수적인 에너지 최적화 도구로, 정보 통신 기술(ICT)과 제어 기술을 활용하여 상업용 빌딩, 공장, 주택 및 사회 인프라 전반에 걸쳐 에너지 흐름을 모니터링하고 최적화하는 통합 솔루션으로 정의됩니다. EMS는 전력 및 기타 에너지 사용량과 생산량을 실시간으로 분석·모니터링하여, 사용자가 보다 합리적으로 에너지를 소비할 수 있도록 도와줍니다. 이러한 기능은 에너지 절약은 물론, 탄소배출 저감에 기여하는 데도 중요한 역할을 합니다. EMS는 크게 빌딩 전용 EMS(BEMS: Building EMS), 공장 전용 EMS(FEMS: Factory EMS), 주택 전용 EMS(HEMS: Home EMS)로 구분되며, 각각의 시스템은 적용 대상에 따라 필요한 기능이 다르게 구성됩니다.

• 2-2. EMS의 역할 및 필요성

• EMS는 에너지 소비의 패턴을 분석하고, 이 데이터를 바탕으로 적절한 에너지 관리 전략을 수립하는 데 필수적인 역할을 합니다. 예를 들어, 공장에서의 에너지 효율성을 높이기 위해서는 기계의 가동 시간에 따라 전력 소비를 조절하거나, 에너지 저장 시스템(ESS)을 통해 잉여 전력을 저장하고 필요할 때 사용하는 등의 방식으로 운영될 수 있습니다. 이러한 점에서 EMS는 단순히 에너지 소비를 줄이는 것을 넘어, 에너지원의 효과적인 분배 및 활용을 통해 경제적 부담을 경감시키는 효과를 제공합니다. 특히, 탄소중립 목표를 달성해야 하는 현대 사회에서 EMS의 필요성은 더욱 강조됩니다.

• 2-3. 현대 사회에서의 에너지 관리의 중요성

• 현재 에너지 관리는 단순히 비용 절감 차원을 넘어, 지속 가능한 발전을 위한 중요한 요소로 자리 잡고 있습니다. 특히, 기후 변화가 심각한 현대 사회에서 에너지 관리 솔루션인 EMS는 에너지 비용 절감을 넘어, 탄소 배출을 줄이고 자원을 효율적으로 활용하는 데 기여함으로써, 글로벌 환경 목표를 달성하는 데 중요한 도구로 사용된다. 에너지 관리 시스템의 도입을 통해 기업들은 운영의 효율성을 높이며, 동시에 사회적 책임을 다할 수 있는 기회를 얻게 됩니다. 이러한 과정은 결과적으로 기업의 경쟁력 강화뿐만 아니라, 전반적인 사회의 에너지 효율성을 향상시키는 데 중요한 기여를 하게 됩니다.

3. EMS의 기능 및 이점 분석

• 3-1. 에너지 흐름과 사용의 시각화

• 에너지 관리 시스템(EMS)은 에너지 흐름과 사용량을 효율적으로 모니터링하고 시각화할 수 있는 기능을 제공합니다. 이를 통해 기업의 에너지 사용 패턴을 파악하고, 불필요한 에너지 소모를 줄이는 데 도움을 줍니다. EMS는 실시간 데이터 수집을 통해 사용자가 에너지 사용에 대한 명확한 정보를 제공받을 수 있도록 합니다. 예를 들어, 가상의 그래프나 대시보드를 활용하여 특정 시간대나 지역에서의 에너지 소모량을 시각적으로 표현함으로써 관리자들은 문제점을 쉽게 파악하고 신속한 대응이 가능합니다. 이러한 시각화 기능은 기업이 에너지를 보다 효율적으로 관리할 수 있도록 지원하며, 에너지 사용의 투명성을 높여 궁극적으로는 지속 가능한 운영을 도모하게 됩니다.

• 3-2. 신재생에너지 및 ESS 제어 기능

• EMS는 신재생에너지의 효율적인 사용을 위한 필수 도구입니다. 태양광 발전이나 풍력 발전과 같은 신재생에너지를 통해 생성된 전력을 효율적으로 관리하고, 필요에 따라 에너지를 저장하고 사용할 수 있는 에너지 저장 시스템(ESS)과의 연계를 통해 실질적인 에너지 비용 절감 효과를 가져옵니다. EMS는 태양광 발전에서 생성된 잉여 전력을 ESS에 저장하거나, ESS에서 저장된 전력을 필요할 때 지능적으로 가져다 쓰는 방식으로 운영됩니다. 이를 통해 전력 수요가 높은 시간대에 비축된 에너지를 사용할 수 있어, 에너지 비용 절감뿐만 아니라 전력망의 안정성을 높이는 데 기여합니다.

• 3-3. 비용 절감 및 효율성 증대 효과

• EMS의 도입은 기업에게 크나큰 비용 절감 효과를 가져옵니다. 일반적으로 EMS를 통해 에너지 사용 데이터 분석이 가능하고, 이를 바탕으로 효율적인 에너지 사용 전략을 수립할 수 있습니다. 예를 들어, 특정 시간대에 에너지 사용이 집중되는 경향을 분석하고, 이를 바탕으로 정책을 마련하거나 운영 시간을 조정할 수 있습니다. 또한, EMS는 에너지원의 다양화를 통해 가장 저렴한 방식으로 에너지를 소비할 수 있는 기회를 제공하여 운영비를 줄이는 데 크게 기여할 수 있습니다. 이렇듯 EMS는 단순한 에너지 관리 도구를 넘어 지속 가능한 기업 운영의 기초가 되는 필수적인 시스템입니다.

4. EMS의 다양한 적용 사례

• 4-1. 상업용 빌딩에서의 EMS 적용(BEMS)

• 상업용 빌딩에서 에너지 관리 시스템(EMS)의 적용은 빌딩 에너지 관리 시스템(BEMS)이라고 불리며, 에너지 소비의 효율성을 극대화하는 데 중점을 둡니다. BEMS는 건물 내 에너지 흐름을 실시간으로 모니터링하고, 이를 통해 에너지 사용량을 최적화하는 기능을 수행합니다. 이 시스템은 HVAC(난방, 환기 및 공기 조화), 조명, 보안 시스템과 같은 다양한 설비의 통합 관리를 가능하게 하여, 전체 에너지 비용을 절감할 수 있습니다.

• 예를 들어, 서울에 위치한 대형 오피스 빌딩에서 BEMS가 구현된 사례를 살펴보면, 이 시스템을 통해 20% 이상의 에너지 절감 효과를 보고하였습니다. 빌딩 내 각 업무 공간의 사용 패턴을 분석하여 조명 및 난방을 자동으로 조절하는 기능이 큰 역할을 하였습니다. 또, 이 시스템은 실시간 데이터 분석을 통해 에너지 소모가 비정상적으로 증가하는 부분을 즉시 경고함으로써 조기 대처가 가능하도록 합니다.

• BEMS는 또한 탄소 중립 목표를 달성하는 데 중요한 도구로 자리잡고 있습니다. 에너지 절약 외에도, 신재생 에너지원과의 통합 관리 기능이 있어, 건물의 태양광 발전 시스템과 연계하여 에너지 자립도를 높이는 데 기여할 수 있습니다.

• 4-2. 공장에서의 EMS 구현(FEMS)

• 공장 에너지 관리 시스템(FEMS)은 제조 공정의 효율성을 높이는 데 중점을 둔 EMS의 한 분야입니다. FEMS는 공장에서 사용되는 에너지를 측정, 모니터링, 분석 및 최적화하는 기능을 가집니다. 이는 생산 과정에서의 에너지 낭비를 최소화하고, 생산성을 극대화하는 데 필요한 기술입니다.

• 예를 들어, 전자장비 제조업체는 FEMS를 도입하여 에너지 사용량을 30% 이상 절감하였다. FEMS는 공정 데이터와 에너지 데이터를 통합적으로 분석하여, 각 설비의 에너지 효율을 실시간으로 평가하고 문제를 조기에 발견할 수 있도록 도와주었습니다. 또한, 이를 통해 공정간의 에너지 흐름을 최적화하여 생산성을 높이는 데 기여했습니다.

• FEMS 구현의 핵심은 고효율 설비 사용과 에너지 성과 지표(Energy Performance Indicator) 개발입니다. 이를 통해 기업은 에너지 효율을 제고하고 비용을 절감할 수 있으며, ISO 50001과 같은 국제 인증도 보다 쉽게 취득할 수 있습니다.

• 4-3. 기타 사회 인프라에의 EMS 활용

• EMS의 활용은 상업용 빌딩 및 공장에 그치지 않고, 사회 인프라 전반에 걸쳐 확산되고 있습니다. 에너지 관리 시스템은 전력망, 교통망, 심지어 스마트 시티와 같은 다양한 분야에 적용되고 있으며, 에너지의 흐름과 사용을 최적화하는 데 기여하고 있습니다.

• 전력망 관리에서 EMS는 재생 가능 에너지의 통합 및 최적화를 지원합니다. 예를 들어, 태양광 발전소와 풍력 발전소의 에너지를 효율적으로 분배하여 공급의 불안정성을 줄이고, Grid-Connected EV Charging Station과 같은 스마트 그리드 기술과의 통합도 가능하게 합니다. 이러한 시스템을 통해 도시에너지 수요 예측이 가능하며, 보다 효율적인 에너지 관리를 실현할 수 있습니다.

• 또한, EMS는 교통 관리 시스템과의 통합을 통해 에너지 효율적인 대중 교통 운영도 가능합니다. 실시간 데이터 분석을 통해 대중교통의 운행 스케줄을 최적화함으로써 에너지 소모를 줄이고, 시민들에게 보다 나은 서비스를 제공하고 있습니다.

5. 결론 및 향후 전망

• 5-1. EMS의 주요 발견 사항 요약

• 에너지 관리 시스템(EMS)는 현대 에너지 소비 최적화를 위한 필수 도구로, 상업용 빌딩, 공장, 주택, 그리고 사회 인프라의 에너지 흐름을 시각화하고 최적화하는 통합 솔루션으로 정의됩니다. EMS는 에너지 사용량과 생산량을 실시간으로 모니터링하며, 신재생 에너지와 에너지 저장 시스템(ESS)의 제어도 가능합니다. 이 시스템은 효율적인 에너지 사용을 통해 탄소중립의 목표를 달성하는 데 중요한 역할을 합니다.

• 5-2. 향후 기술 발전 방향

• 향후 EMS 기술은 인공지능(AI)과 빅데이터 분석을 활용하여 에너지 수요 예측 및 생산 최적화를 더욱 정교하게 수행할 것으로 기대됩니다. AI를 통한 에너지 사용 패턴 분석은 더욱 효과적인 에너지 관리 전략을 수립하는 데 기여할 것입니다. 또한, 스마트 그리드 시스템과의 통합은 에너지 생산, 분배, 저장을 지능적으로 관리할 수 있는 여건을 마련할 것입니다. 특히, 디지털 트윈 기술이 EMS에 접목되어 예측 기반의 운영 및 유지보수가 가능해지는 점이 주목할 만합니다.

• 5-3. EMS의 지속 가능한 발전 가능성

• EMS는 반드시 지속 가능한 발전이 가능한 체계로 발전해야 하며, 이를 위해 다양한 정책 지원과 기술 혁신이 필요합니다. 에너지 관리 시스템은 탄소중립 목표 실현을 위한 국가 전략 산업으로 자리 잡을 것으로 보이며, 정부와 업계의 협력이 필수적입니다. EMS의 확산을 위해 BEMS와 FEMS의 표준화 및 전문인력 양성도 중요하며, 이는 에너지 효율화 및 비용 절감에 실질적으로 기여하게 될 것입니다.

결론

• 에너지 관리 시스템(EMS)은 에너지 소비 최적화를 위한 필수 도구로 그 중요성과 필요성이 더욱 부각되고 있습니다. EMS를 통해 상업용 빌딩, 공장, 주택, 사회 인프라의 에너지 흐름을 효과적으로 모니터링하고 최적화할 수 있으며, 이는 단순한 비용 절감을 넘어 탄소중립목표를 달성하는 데 중요한 역할을 담당합니다. 특히 EMS의 도입은 기업 및 기관이 에너지를 보다 효율적으로 관리하고 이를 통해 경제적 이익을 실현할 수 있는 기회를 제공합니다.

• 향후 EMS 기술 발전 방향은 인공지능(AI) 및 빅데이터 분석을 통한 에너지 관리의 정교함을 더욱 높일 것으로 기대됩니다. AI 기반의 에너지 사용 패턴 분석은 효율적인 에너지 관리 전략을 수립하는 데 기여하고 이어 스마트 그리드와의 통합을 통해 에너지 생산, 분배, 저장을 유연하고 지능적으로 관리할 수 있는 가능성을 점진적으로 열어줄 것입니다. 또한, EMS는 지속 가능한 발전을 위한 국가 전략 산업으로 자리 잡을 것이며, 이에 따른 정책 지원과 기술 혁신이 필수적입니다.

• EMS의 확산은 BEMS와 FEMS의 표준화 및 전문인력 양성을 통해 도모되어야 하며, 이는 결과적으로 에너지 효율화와 비용 절감에 실질적으로 기여를 하게 될 것입니다. 이러한 방향이 이루어질 때, EMS는 기업의 지속 가능한 성장과 사회 전반의 에너지 소비 효율성을 높이는 데 중요한 기여를 하게 될 것입니다.

용어집

• 에너지 관리 시스템(EMS) [시스템]: 정보 통신 기술(ICT)과 제어 기술을 활용하여 에너지 흐름을 모니터링하고 최적화하는 통합 솔루션.

• 빌딩 전용 EMS(BEMS) [시스템]: 상업용 빌딩에서 에너지 효율성을 극대화하기 위해 에너지 흐름을 실시간으로 모니터링하고 최적화하는 시스템.

• 공장 전용 EMS(FEMS) [시스템]: 제조 공정의 에너지 소비를 측정, 모니터링 및 최적화하여 생산성을 높이는 시스템.

• 에너지 저장 시스템(ESS) [시스템]: 생산된 에너지를 저장하고 필요할 때 사용할 수 있도록 해주는 시스템.

• 신재생 에너지 [에너지]: 태양광, 풍력 등 자연에서 지속 가능하게 생성되는 에너지 자원.

• 탄소중립 [목표]: 탄소 배출량을 줄이고, 잔여 배출량은 상쇄하여 총 배출량을 0으로 만드는 목표.

• 실시간 데이터 분석 [기술]: 데이터를 즉시 수집하고 처리하여 필요한 정보를 실시간으로 제공하는 분석 방법.

• 스마트 그리드 [시스템]: 전력망과 정보 통신 기술을 결합하여 전력의 생산, 분배 및 소비를 효율적으로 관리하는 시스템.

• 기후 변화 [환경 문제]: 지구의 기후가 변하는 현상으로, 주로 인간 활동에 의해 유발되는 환경적 문제.

출처 문서

• 박찬우 한국EMS협회 회장(삼성전자 부사장)https://www.kharn.kr/news/article.html?no=23123
• 박찬우 한국EMS협회 회장(삼성전자 부사장)https://www.kharn.kr/mobile/article.html?no=23123
• EMS개요http://www.bems.or.kr/bbs/content.php?co_id=summary_fems