스마트조명이 기후위기와 탄소중립을 위한 해법 중 하나로 주목받고 있다. LED로 전환만으로도 일반 조명의 50%에 가까운 에너지를 절감할 수 있으며, 스마트기능을 추가하면 추가로 20~25%의 에너지 절감이 가능하다는 평가다. 정부는 이러한 효과를 객관적으로 입증하기 위해 2020년부터 5년간 총 326억원을 투입하여 ＇에너지 절감형 스마트조명 플랫폼 기술 개발 및 실증＇과제를 추진하고 있다.

현재 ETRI를 주관으로 하는 이 과제는 23개 기업 및 기관이 참여하여 AI, IoT를 기반으로 한 스마트조명 혁신기술을 개발하고, 다양한 공간에서의 에너지 절감을 목표로 하고 있다. 2022년 12월에는 1단계 평가를 성공적으로 마치고, 2023년 12월 2단계 과정을 진행 중에 있으며, 본 과제에 참여중인 에너지플랫폼센터는 이번 2단계 과정 중 스마트조명 시스템 제어 시나리오 프로파일 구조를 설계하고 포맷을 정의하는 등의 연구성과를 도출하였고 이를 간략하게 소개하고자 한다.



“스마트조명 시스템 제어 시나리오 프로파일 구조 설계 및 포맷 정의”
스마트조명 시스템을 더욱 효율적으로 활용하기 위해 제어 시나리오 프로파일의 구조를 설계하고 포맷을 정의하였고, 이를 통해 에너지 절감과 사용자 편의성을 위한 사전 정의된 각본을 스마트조명 시스템이 표준화된 규격에 따라 해석하고 실행할 수 있도록 지원했다.

“실증 공간별 M&V 기반 에너지 절감률 산출(ETRI와 공동 수행)”
또한, ETRI와의 공동 협업을 통해 실증 공간별 전통조명 에너지 사용량을 분석하고 베이스라인을 도출했으며, 이를 바탕으로 LED 조명 및 스마트조명 시스템 도입 시 조명 에너지 절감률을 산출하는 것을 목표로 하였다.

“스마트조명 에너지 절감 시뮬레이션 툴 개발”
연구의 또 다른 중요한 부분은 스마트조명과 전통조명의 연간 에너지 소비량을 계산하고 실증 환경의 트랙레코드와 비교 분석하여 검증하는 작업으며, 이러한 결과를 토대로 스마트조명 도입에 따른 에너지 절감 효과를 시뮬레이션하는 툴을 개발하였다.

이번 연구에서 DIN V 18599의 조명에너지 소요량 계산 알고리즘을 사용하여 현장의 트랙 레코드와 비교하고, 이를 통해 부족한 영향인자를 확인하고 알고리즘을 보완하였다. 새로운 알고리즘은 기존의 실내공간을 기준으로 하는 것이 아니라, 실외공간까지 고려하여 일출과 일몰 시간을 적용하였으며, 터널 조명의 경우에는 KS A 3703의 기준을 적용하여 알고리즘을 보완하였다.

다른 한편으로는, 주거 공간의 베이스라인을 도출하는 과정에서 50여 가구에서 1년 간의 전력량 데이터를 분석하여 영향인자를 찾았으나, 각 가구의 사용 패턴과 구성원의 다양성으로 인해 기존 조명 에너지 사용량만으로는 베이스라인을 도출하는 데 한계가 있었다. 이에 따라 스마트조명을 설치한 후 조명 제어 로그를 이용하여 사용시간을 계산하고 기존 조명의 소비전력을 고려하여 절감량을 산출하는 방식을 채택하였다.

탄소중립 실현을 위해 스마트조명 시스템 도입은 효과적인 수단 중 하나이나, '상호호환성이 보장되지 않고 표준·규격화되지 않은 스마트조명 시스템은 오히려 소비자에게 피해를 안길 수 있다'는 인식도 고려하여, 후속 연구 진행의 방향도 국내 표준화를 중점 목표로 추진해 볼 예정이다.