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대학 캠퍼스 에너지 효율화 방안 연구 : 혼합적 연구방법론 중심으로
이문범 호서대학교 기술경영전문대학원 2022 국내박사
최근, 대학 캠퍼스의 에너지 소비량이 이슈가 되고 있다. 대학은 백화점 등과 더불어 에너지를 가장 많이 사용하는 에너지사용군으로 조사되었다(대학뉴스, 2019). 특히 2018년까지 7년 연속 서울시 에너지 최다 소비 건물로 서울대학교가 1위를 차지할 정도로 대학 캠퍼스가 에너지 소비 절감의 핵심 대상이 되고 있다. 그럼에도 불구하고 대학 캠퍼스의 에너지 소비에 관한 연구는 부족한 현실이다. 따라서, 본 연구는 호서대학교 산학협력단과 입주기업이 함께 고민하는「전력 에너지 절감」을 연구목표로 설정하고 이에 관한 정책적 연구와 데이터 분석 기법을 이용하여 문제의 해결책을 제시하고자 하였다. 본 논문에 적용된 혼합연구방법론은 정량적 방법과 정성적 방법을사용하면서 각 연구의 장점을 취하고 약점은 보완하기 위해 시도되는 연구 방법이다. 대학 캠퍼스의 에너지 소비효율 향상과 비용 절감을 위한 정책적 측면의 연구로서 첫째, 신속한 의사 결정 및 캠퍼스 에너지 소비에 대한평가체제를 구축하기 위한 대학의 자체 전담 조직 등을 담아내는 제도연구와, 둘째, 그린 캠퍼스 등에 대한 산학협력단 차원의 정책 참여 및 전담 예산 편성 등의 정책 재정 수립연구, 셋째, 관련 정보의 데이터베이스화를 포함한 프로파일링 등을 통한 에너지 소비량에 대한 정확한 데이터 및 에너지 저감의 방해요인을 찾고 이를 제거하는 모델링 구축 등에 대한 연구를 수행하였다. 정량적 연구로서는, 본 논문에서는 호서대학교 산학협력의 일환으로 사례기업을 선정하고 자료 수집, 데이터 전처리, 최적화 알고리즘 선정,분석 및 결론을 통하여 최적의 알고리즘을 선정하고, 어떤 개선 결과를 도출할 수 있는지 검증하는 방식으로 진행하였다. 본 논문의 3가지 분석알고리즘(SVR, LSTM, C-LSTM)에 대한 모형의 검정력에서 가장 큰 신뢰도를 보인 SVR 알고리즘을 적용한 예측분석으로 분당, 시간당 전력 소비 추세 곡선을 확인하였고, 에너지 과소비 특이점을 확인하였다. 추가로 시행된 하위센서 분석을 통하여 더 정밀하게 건물 단위가 아닌 설비시설에 단위의 에너지 다소비 특이점을 파악하였다. 이를 통하여 본 논문은 캠퍼스 전력 사용을 실시간 모니터링하는 시스템 구축 모델을 제시하고 구체적으로 이를 구현할 데이터 센터와 모델을 확대 적용하였다. 더 나아가 모바일 어플리케이션과 IoT하드웨어 접목 연구로 그 영역의 확장 가능성을 제시함으로써, 학교 당국과 입주 기업들에게 데이터 기반의 현장 문제 해결을 지속적으로 해나가고자 하는데 필요한 구체적인 해결방안을 제공할 것이다.
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