한국은 부가가치 기준 에너지 원단위가 높아 에너지 비(非)효율 국가로 분류되고 있다. 에너지 원단위 격차는 에너지다소비산업 비중이 38%(2006년)로 선진국 대비 높은 한국의 산업구조적 특성에 주로 기인한다. 그러나 에너지다소비산업은 주요 산업에 원료를 제공하는 국가 기간산업으로 인위적인 구조조정은 불가능한 상황이다. 따라서 에너지다소비산업의 에너지 효율성을 정확히 진단하고 개선하는 것이 중요한 이슈로 부상하고 있다. 지금까지 에너지효율성의 대표적인 지표로 부가가치 기준 에너지 원단위가 사용되어 왔다. 그러나 부가가치 기준 에너지 원단위는 제품가격과 제품구성 변화 등 다양한 요인의 영향을 포함하고 있어 에너지효율성을 제대로 측정하지 못한다. 이에 본 연구는 에너지효율성의 정확한 측정을 위해 생산량 지수를 활용한 생산량 기준 에너지 원단위를 도입하여 한 일 에너지다소비산업의 에너지효율을 비교하였다. 부가가치 기준 에너지 원단위로는 한 일 간 격차가 2006년 기준으로 2.2배였으나 생산량 기준으로는 1.2배에 불과하였다. 한국은 일본에 비해 최신 설비를 보유하고 있지만, 신기술 신공정 개발 등 추가적인 노력 부족으로 에너지효율성이 낮다. 따라서 정부는 에너지효율성을 객관적으로 평가할 수 있는 시스템을 구축하고 정기적인 평가를 토대로 에너지 가격 설정 및 기술개발 지원 등 에너지효율화 관련 정책을 집행해야 한다. 또한 공장단위를 넘어 산업단지 지자체 수준에서 에너지 이용의 최적화를 도모해야 한다. 기업도 에너지효율성 향상과 원가 절감이라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있는 독자적인 신기술 및 신공정 개발을 적극 추진해야 한다.
무선 센서 네트워크는 많은 수의 노드들로 구성되어 있고 각각의 노드들은 네트워크 일정 범위 안에 가깝게 또는 멀리 배열되어져 있다. 각각의 노드들의 수명은 전체 센서 네트워크의 수명에 중요하게 작용한다. 이러한 노드들은 네트워크 토플로지에서 배터리를 사용되고 이 배터리는 현실상 충전과 교체가 거의 불가능하므로 우리는 배터리의 에너지를 최대한 효율적으로 사용해야 한다. 효율적인 에너지 사용은 전체 센서 네트워크의 수명을 늘려주고 임무를 완수하게 해 준다. 이 논문에서는 지리 정보를 바탕으로 이루어진 센서 네트워크에서의 노드들의 효율적인 에너지 소비를 위한 라우팅 알고리즘을 제안한다. 지리 정보를 바탕으로 한 알고리즘 중 GAF(Geographic Aladaptive Fidelity) 알고리즘을 기반으로 보다 더 에너지를 효율적으로 소비하는 Improved GAF를 제안한다. GAF 알고리즘은 한 좌표(gird)당 자기 위치를 알고 있는 한 노드들이 라우팅을 유지하면서 필요 혀는 노드들은 sleeping mode로 전환하여 동등하게 에너지 소비하여 에너지를 보전한다. Improved GAF는 한 좌표당 하나의 센서노드가 아닌 두 개 이하의 센서 노드가 작동하여 기존의 GAF 알고리즘보다 최대 50%까지 에너지 낭비를 막을 수 있다. 따라서 각각의 노드들의 효율적인 에너지 소비로 인하여 전체 센서 네트워크의 수명도 늘어난다. 또한 모바일 싱크가 이동을 하였을 때, 전체 네트워크 라우팅 프로토콜이 아닌 지역적인 라우팅 프로토콜만 재구성하여 에너지 효율적인 데이터 수집 기법을 제안한다.
본 연구의 목적은 전통적 에너지효율의 지표인 에너지원단위(Energy Intensity)를 넘어 확률적 프런티어 접근으로 우리나라의 지역별 에너지효율성을 추정하고 이를 에너지효율 개선을 위한 기초적 자료로 제공하고자 함이다. 이를 위해 1998 - 2018년 기간 동안의 우리나라 16개 시·도의 에너지효율성 및 에너지원단위 효율성을 확률적 거리함수를 활용하여 추정한다. 부가적으로 선행연구에서 혼재하고 있는 자본스톡 추계방법들에 따른 에너지효율성 순위의 강건성을 살펴본다. 분석 결과 첫째, 세 가지 에너지효율의 지표에 따라 지역의 순위에 상당한 변동이 있었으므로 이들을 상호보완적으로 사용해야 할 것이다. 둘째, 에너지효율성은 시간이 지남에 따라 미미하지만 조금씩 개선된 반면, 에너지원단위 효율성은 미미하지만 하락했다. 마지막으로 자본스톡 추계방법에 따른 지역별 에너지효율성은 강건하지 않았다. 경제분석에서 중요한 자본스톡 추정 시 신중을 기해야 할 것이다.
최근 공동주택의 에너지저감을 위한 노력들이 추진되고 있다. 그러나 제로에너지 공동주택과 같이 다양하고 복잡한 기술적용이 필수적이고, 비용 상승을 수반하는 프로젝트의 경우 효율적인 프로젝트 수행프로세스 및 접근방식이 필요하며, 특히 경제성을 고려한 요소기술의 적용은 저에너지 건축물 활성화에 가장 큰 장애요인으로 작용하고 있다. 이러한 관점에서 본 고에서는 저에너지 친환경 건축물의 효율적인 구축을 위한 방안으로서 'IPD프로세스'를 고찰하고, 그린홈플러스 실험주택 건설사례를 통해 활용가능성을 고찰하고자 하였다.
무선센서네트워크는 사물인터넷을 구성하는 중요한 요소 중 하나로 향후 다양한 센서 노드로 구성된 이종무선센서네트워크의 활용이 증가할 것으로 예상하고 있다. 사물인터넷 사용자가 증가할수록 이종무선센서네트워크에 가해지는 데이터 요청 및 요구 또한 증가할 것이다. 한정된 에너지 자원을 가진 센서 노드로 구성된 무선센서네트워크에서 사물인터넷 서비스를 제공하기 위해서는 효율적 에너지 사용은 반드시 고려되어야 한다. 본 논문에서는 에너지 효율적인 방법으로 사물인터넷 서비스가 제공 가능한 라우팅 기법을 제안한다. 제안 기법에는 에너지 효율성을 제공하기 위해 대표적 군집지능인 개미 행동양식을 적용했다. 본 연구를 통해 개미 행동양식이 간단한 방법으로 에너지 효율적 라우팅을 가능하게 함을 확인했다. 또한, 성능평가를 통해 제안 기법의 에너지 효율성을 확인했다.
이 논문은 무선 센서 네트워크에서 최소 파워 구성 방법을 이용하여 에너지를 효율적으로 사용하면서 네트워크의 수명을 늘리고 지연(delay)을 줄이는 방안을 제시한다. 지금까지 에너지를 효율적으로 사용하기 위해 topology control, power-aware routing, sleep management 방법을 각각 독립적으로 연구되었는데 최소파워 구성은 위의 3가지 방법을 통합 최적화하여 에너지 효율적 사용 문제에 접근한다. 이러한 최소파워 구성 방법을 이용하여 선택적 웨이트 컨트롤(Selective weight control) 알고리즘을 제안하여 네트워크 전체 수명을 연장시키고 지연을 줄일 수 있다. 이 알고리즘은 각 노드가 주기적으로 잔류에너지를 인접노드들과 공유하여 에너지 랭크(rank)값을 유지한 상태에서 최소 에너지 경로를 사용하면서 에너지가 주위 노드들보다 작아질 때는 에너지가 많은 노드가 경로에 포함이 되도록 하여 특정 노드가 에너지 고갈되지 않고 네트워크내의 각 노드가 고르게 에너지를 소모하게 한다.
본 연구의 목적은 생산 프론티어 접근을 통하여 OECD 국가의 에너지효율과 경제성장이 에너지수요에 미치는 영향을 비교하는 것이다. 본 연구는 OECD 국가를 대상으로 전통적 에너지 원단위와 생산 프론티어 접근에 의한 에너지효율, 생산 프론티어 상의 효율점에서 에너지 과다 여유분의 존재, 생산의 기술구조 하에서 GDP 증가에 따른 에너지수요 탄력성을 살펴보았다. 첫째, 전통적 에너지 원단위는 방사선 에너지효율과는 상관성이 낮고 여유분 에너지효율, 비방사선 에너지효율과 에너지 최소화 방향의 수평선 에너지효율 등과는 일정한 상관성을 보인다. 에너지 원단위만으로 에너지효율 여부를 판단하는 것은 오류가 있을 수 있다. 특히 방사선 효율에 의한 에너지효율은 대부분의 국가의 에너지효율을 과대평가하는 경향이 있다. 둘째, OECD 국가들이 프론티어 상의 효율적인 생산점에서도 불필요하게 에너지를 소비하는 것이 연평균 17.3%이므로 에너지의 추가 저감이 필요하다. 셋째, OECD 국가의 경제성장에 대한 에너지 탄력성의 평균은 1.1로서 거의 단위 탄력성에 가깝다. 탄력성의 국가별 차이는 존재하고 탄력성이 높은 국가의 에너지수요는 높다.
본 논문에서는 공유형 태양 에너지 기반 센서 시스템을 위한 가상 에너지 시스템의 개념을 이용한 효율적인 에너지 관리 기법을 소개한다. 가상 에너지 시스템은 한 센서 노드에서 동시에 수행되는 여러 응용들이 각각 자신이 사용할 에너지양을 예약하여 사용할 수 있게 하는 추상화 계층이다. 이렇게 함으로서 응용과 시스템의 수정 없이, 수집되는 태양 에너지를 각 응용에서 조화롭게 사용할 수 있고, 따라서 태양 에너지의 효율적 사용이 가능하게 된다. 실험 결과는 가상 에너지 시스템이 효율적이고 안정적으로 동작하여, 한 센서 노드에서 여러 응용이 조화롭게 실행됨을 보여주고 있다.
태양열 이용은 대체에너지자원 가운데 가장 널리 분포되어 있고 기술력에 따라 얼마든지 사용할 수 있는 태양열에너지를 그 대상으로 하고 있기 때문에 자연친화적이며, 친환경적인 접근방식으로 기술 개발 및 이용보급 정책을 함께 추진해야 할 것이다. 건물에너지 절약 기술도 국가에너지수요의 $30{\%}$이상을 차지하는 광범위하고 다양한 건물에너지 수요를 효율화하고 절감하는데 그 목적이 있으므로 기존의 건물에너지 이용방식의 문제, 효율개선방안, 그리고 신기술개발 및 환경친화적 건축설계등 기술 개발과 건축관련 정책을 병행 추진해야 그 효과를 기대할 수 있다. 따라서 기술개발 계획 수립, 연구개발 수행, 기술 이전 및 상용화 그리고 실용화 보급정책 시행의 전과정에 걸쳐 상호 보완적이고 체계적인 운용으로 효율을 극대화하고 파급효과를 높일 수 있을 것이다. 본 논문에서는 국가 에너지기술개발 10개년 계획의 목표와 틀 안에서 대체 에너지 기술 개발사업과 에너지 효율향상 기술개발 사업에 포함되어 있는 태양열 이용과 건물 에너지 절약기술에 관련된 프로그램들을 중심으로 효율적 운영방안 등을 검토하고자 한다. 또한 각각의 프로그램들이 가지는 특성과 연관성을 검토하여 추가 보완사항이나 정책대안을 제시하고자 한다.
에너지안보와 기후변화에의 대응을 위한 에너지 효율향상은 다른 에너지대안에 비하여 가장 비용 효과적으로 에너지 절감을 이끌어 낼 수 있는 시책으로 에너지원의 새로운 개발과도 동일한 의미를 부여할 수 있다. 다양한 에너지 효율향상 시책 중 에너지효율향상 의무화제도(EERS)는 전력 및 천연가스를 보다 효율적으로 생산/전달/이용하기 위한 단순하면서도 시장경제에 기반한 메커니즘으로 정부가 설정한 에너지효율 개선 목표를 지역 내 전력/가스 공급업체들에게 배분하여 의무적으로 목표를 달성토록 요구하고, 미달성시 범칙금(penalty)를 부과하거나 크레딧(credit)을 통해 거래시장에서 미달목표량에 해당하는 인증서를 확보하도록 하여 국가 전체적인 에너지 효율을 개선시키는 제도이다. 본 논문에서는 현재 시행되고 있는 EERS의 개요 및 다양한 사례들의 검토를 통해 시사점을 도출하여 국내도입 필요성에 대하여 언급하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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