본 연구는 대학 노후수도시설의 경제성 분석을 통하여 건물에너지관리시스템(Building Energy Management System : BEMS)의 효율화 방안을 제시하는데 그 목적이 있다. 정부에서는 2017년부터 공공기관이 연면적 10,000m² 이상 건축물을 신축하는 경우 BEMS 설치를 의무화하고 있다. 그러나 대부분 BEMS를 단순 운전 및 감시 정도에 집중되고 있어 모니터링 데이터 활용이 미흡하여 에너지절감 효과를 측정하고 검증하는 기능이 제한적이다.
따라서 본 연구는 노후 건물까지 제어하기 적합한 BEMS의 방향성을 제시하여 개발과 상용화의 필요성을 제시하고자 한다. 연구자료는 수도모니터링시스템을 설치·운영하고 있는 2개 대학(A, B)을 대상으로 수도모니터링시스템 설치 전·후 3년간의 용수 사용량 및 수도요금 실제자료를 바탕으로 분석하였다. 또한 사용 인원 및 규모가 유사한 비교대학 2개(A-1, B-1)를 선정하여 수도모니터링시스템 설치 시 예상되는 수도요금 절감액을 추정하였다. 연구방법은 수도모니터링 시스템의 경제적 타당성 검토를 위해 자본투자에 대한 경제성 평가방법인 순현재가치법(Net Present Value)을 통해 현금흐름 분석을 실시하였다.
주요 연구 결과는 다음과 같다.
첫째, 실제 적용된 사례를 통해 노후수도시설에 대한 모니터링 분석 결과, A대학은 1개 건물에서 299톤/일 누수를 발견하여 그 해에 1억 4,200만원의 수도요금을 절감하였다. 그리고 B대학은 2개 건물에서 1개월간 1,778톤의 누수를 확인하여 당해년도에 용수 절감량은 21,336톤, 수도요금 약 4,100만원을 절감할 것으로 분석되었다. 이러한 사례는 건물 외부로 연결된 배관으로 직접 누수되어 발견하기 매우 어려운 상황이었다. 이 문제가 수도모니터링시스템을 통해 조기 차단되었다는 점에서 큰 의미가 있다.
구체적으로 살펴보면, A대학은 수도모니터링시스템 설치(2018.2월) 전후의 3년간 연평균 절감효과는 용수 사용량 46.4%, 수도요금 31.9%, 수도시설 보수비 32.8%로 매우 큰 것으로 확인되었다. 이를 투자시점(2018년)의 순현재가치(NPV)로 계산하면 8년간 11.7억원으로 분석된다. B대학(2022.4월 설치)은 수도모니터링시스템을 구축한 이후부터 누수가 관리되며 용수 사용량이 전년도에 비해 27.7% 감소하였다. B대학의 투자시점 순현재가치(NPV)로 계산하면 8년간 20.7억원으로 분석된다.
둘째, 실제 사례를 바탕으로 유사 규모의 대학(A-1, B-1)에 대한 수도모니터링시스템 투자에 따른 효과를 순현재가치로 추정하였다. 실제 사례와 동일한 절감률을 적용하여 추정된 유사 규모 대학의 수도요금 절감액은 5년간 각각 A-1 대학 7.56억원, B-1대학 9.04억원의 순수익이 발생하는 것으로 추정되었다. 이를 전국의 407개 대학에 적용할 경우 연간 약 670억원의 수도요금이 절감될 것으로 추정된다.
이러한 연구 결과는 BEMS 설치 시 수도모니터링시스템을 포함하여 운영한다면 공공기관의 에너지요금 절약이 매우 효과적이라는 사실을 보여준다. 이는 누수의 조기발견을 통해 용수 사용량을 절감하고, 지속적인 에너지요금 절약으로 이어진다. 그뿐만 아니라, 빅데이터를 활용하여 비정상 상황을 알람기능으로 수도시설의 누수 요인을 조기에 차단할 수 있다. 이는 누수로 인한 건물의 피해와 지속적인 누수로 발생되는 싱크홀 등 추가적인 더 큰 손실을 방지할 수 있다.
본 연구는 수도모니터링시스템에 대한 경제성 분석(NPV법)을 이용하여 국내 공공기관의 에너지관리시스템(EMS)에 대한 향후 방향성을 제시하였다는데 큰 의미가 있다. 다만, 대학의 수도부문에 한정하여 분석하였다는 한계점이 있다.