인터뷰│우제영 The University of Texas at Austin 토목환경공학과 박사과정(woo.jeyoung@utexas.edu) 한양대학교 공학대학에서 건축공학을 전공하였고, 이후 건설회사에서 약 9년간 근무하였다. 현장의 다양한 문제 해결 능력을 배양하기 위해 건축시공기술사와 PMP를 취득하였으며, 깊이 있고 실용적인 연구로 건설산업 발전 에 기여하고자 The University of Texas at Austin에서 석사학위를 취득하고 현재 박사과정에 재학 중이다. 주요 관심 연구분야는 설계 품질관리, 품질 및 안전관리, 데이터마이닝, 작업자 생산성 분석, 그리고 친환경 건설 등이 있다.
졸탄 나기 교수는 The University of Texas at Austin의 토목환경공학과 (Department of Civil, Architectural, and Environmental Engineering) 조 교수로 재직 중이며, 2016년부터 Intelligent Environments Laboratory (IEL)를 총괄하고 있다. 스위스 취리히에 있는 The Swiss Institute of Technology(ETH)에서 기계공학 및 로봇공학을 전공하였으며, 주요 연구 분야는 스마트 빌딩과 스마트 도시, 재생 에너지 시스템, 무공해 건축물 운영을 위한 관리 시스템, 기계 학습, 구축 환경을 위한 인공지능, 그리고 건축물 사용자가 에너지 성능에 미치는 영향 등이며, 관련 분야에서 다수 의 학술 논문을 발표하였다.
사용자를 먼저 생각하는 스마트 빌딩과 스마트 도시
졸탄 나기(Zoltan Nagy)
Smart Buildings and Cities are about People First
e-iNterview
우제영(이하 ‘우’) 안녕하세요, 나기 교수님. 국내외 국토 관련 최신 정보와 현안을 다루는 「국토」와의 인터뷰에 응해주셔서 고맙습니다. 한국의 「국토」 독자들에게 간단한 소개를 부탁드리겠습니다.
졸탄 나기(이하 ‘나기’) 저는 텍사스대학교 오스틴 캠퍼스(UT-Austin) 토목환경공학과(Department of Civil, Architectural, and Environmental Engineering)의 Building Energy and Environments(BEE) 프로그램에서 조교수로 재직 중이며, Intelligent Environments Laboratory (IEL)를 책임지고 있습니다. 저의 이력은 조금 특이합니다. 저는 기계공학 및 로봇공학을 전공 하였습니다. 박사학위 취득 후, 약 5년간 취리히에 있는 스위스취리히연방공과대학(The Swiss Institute of Technology: ETH) 건축학부(Department of Architecture)에서 박사후연구원 (Postdoc)으로 재직하며 Building Systems를 연구하였습니다. 제가 연구한 두 분야인 로봇공학, 초소형로봇공학 및 건축설계와 건축시스템은 ‘건축물을 어떻게 지능적인 방법(intelligent way)으
로 운영할 것인가?’에 대해 고민한다는 공통점이 있습니다. 저는
‘지능’이라는 단어의 의미는 ‘사용자’를 우선적으로 고려하고, ‘시 스템’을 그 다음에 생각하는 것이라고 생각합니다. 그래서 우리는 건축물 내에 있는 사용자를 편안하게 만들어서 그들 각자의 환경 에서 행복하도록 해야 한다고 생각합니다. 에너지 절약과 관련된 질문은 그다음에 자연스럽게 해결될 것입니다.
우 답변 감사합니다. 교수님께서 기계공학에서 건축물 에너지 및 환경 분야로 전공을 바꾸신 동기가 궁금합니다.
나기 가장 큰 동기는 지구온난화였습니다. 건축물은 온실가 스 배출과 관련된 문제가 있고, 계산 방법에 따라 차이가 나기는 하지만 전체 온실가스 배출량의 30~40%를 차지합니다. 다음으로 큰 비중을 차지하는 것은 교통입니다. 제가 건축공학 및 토목공 학 분야에서 활동을 하면, 앞에서 언급한 지구온난화와 교통관련 주제에 대해 연구를 할 수 있습니 다. 무엇보다 저는 이러한 주제들에 대해서 에너지 효율성 혹은 에너지 매개체에 관해서만 연구를 하는 것이 아니라, 조금 다른 시각에서 연구할 수 있다는 점이 좋았습니다. 마지막으로, 저는 탈탄 소사회(Zero Carbon Society)로의 변화에 기여하고 싶어서 관심 분야를 변경하였습니다.
우 교수님께서 운영하시는 연구실의 주요 연구분야 및 최근 연구주제, 그리고 Intelligent Environments Laboratory라는 연구실의 이름에 대해서도 궁금합니다.
나기 저희 연구실은 인공지능(Artificial Intelligence: AI)에 관한 연구를 중점적으로 수행하 고 있습니다. 그것이 제가 ‘지능(Intelligent)’이라는 단어를 선택한 이유입니다. 다음으로 환경 (Environment)은 저희가 수행하는 규모, 즉 단위 공간, 건물, 그리고 도시 전체 등을 포괄하는 일
저는 ‘지능’이라는 단어의 의미는
‘사용자’를 우선적으로
고려하고, ‘시스템’을
그 다음에 생각하는
것이라고 생각합니다.
Jeyoung woo (hereafter ‘woo’) Hello, Dr. Nagy. Thank you for agreeing to an interview with the Guk-to magazine, one of the popular planning and policy magazines in Korea. Could you please briefly introduce yourself to the magazine readers in Korea?
Zoltan Nagy (hereafter ‘Nagy’) I am an assistant professor in the Building Energy and Environments Program in the Department of Civil, Architectural and Environmental Engineering of The University of Texas at Austin (UT-Austin). I direct the Intelligent Environments Laboratory (https://nagy.caee.utexas.edu). My background is a little bit unusual, in that I studied Mechanical Engineering and Robotics, and then spent five years as a postdoc in the Department of Architecture at the Swiss Institute of Technology (ETH) Zurich, working on Building Systems. Those two areas of study have a common theme, which is how to control and operate buildings in an intelligent way. And by “intelligent” I mean: thinking about people first and systems second. I believe we should focus on making people in buildings comfortable, such that they enjoy their environment. Then, the energy question-reducing energy use-will not matter as much, and follow naturally.
woo Thank you for your answer. What was your biggest motivation to change your discipline from Mechanical Engineering to Architectural Engineering, focusing on Building Energy and Environments?
Nagy The main motivation was global warming. We have a problem with greenhouse gas emissions, and the built environment contributes a large part, up to 30-40% depending on what you read and how you calculate. Another large part is related to transportation. Being part of both the architectural engineering and civil engineering community allows me to work in both areas. I can address these issues from different angles, not focusing solely on energy efficiency or energy carriers. I want to contribute to the transition to a zero carbon society.
woo That’s interesting. Could you please tell us about your lab and why did you name it Intelligent Environments Laboratory (IEL)?
Nagy My group focuses a lot on working with AI, or Artificial Intelligence. That’s why I chose the term “Intelligent”, “Environment” is a general concept that can relate to a room, a building, or a whole city, which are all the scales that we work on. Finally, it’s called a lab because we do stuff: programming, simulations, hardware, and experiments.
반적인 개념입니다. 마지막으로 연구실(Laboratory)이라고 불리는 이유는 프로그래밍, 시뮬레이 션, 장치 개발 및 실험의 모든 것을 수행하기 때문입니다.
우 교수님께서는 스마트 빌딩과 스마트 도시에 대하여 어떻게 정의하십니까?
나기 만약 5명의 사람들에게 물어보면 각기 다른 10개의 답이 나올 만큼, 스마트 빌딩과 스마트 도 시에 대해 정해진 답은 없다고 생각합니다. 저는 스마트 빌딩과 스마트 도시를 정의하려면 ‘우리 가 의사 결정을 위해, 어떻게 지능적인 방법으로 데이터를 활용할 수 있는가?’에 대해 먼저 말씀드 려야 할 것 같습니다. 모든 건물은 항상 데이터를 생성하지만, 최적화되지 않은 방법으로 운영됩니 다. 만약 건축물이 설계 당시와 같이 운영된다면, 건축물을 변경하지 않고도 10~20%의 에너지를 즉시 절약할 수 있습니다.
다만 건축물에서 처리되는 과정을 알기 위해서는 생성되는 모든 데이터를 확인해야 합니다. 하지 만 많은 양의 데이터를 확인한다는 것은 현실적으로 불가능하기 때문에 우리는 건축물의 운영 및 유 지관리가 가능하도록, 많은 양의 데이터를 구체적인 정보로 변경할 수 있는 지능적인 방법으로 계획 해야 합니다. 건축물을 위한 의사결정지원 시스템의 계획은 건축물을 스마트하게 만들 것입니다.
우리는 다양한 방법으로 건축물을 스마트하게 만들 수 있습니다. 일반적인 주택을 예로 들어보 겠습니다. 모든 주택은 개별적이며, 어떤 주택도 완벽하게 작동하지 못합니다. 그래서 가정용 냉 난방 시스템은 과잉 설계되어 있고, 에너지를 낭비합니다. 왜냐하면 일반적인 냉난방 시스템의 정 상적 작동을 보장하기 위해서는 과설계하는 것이 가장 수월한 방법이기 때문입니다. 그리고 냉난 방 시스템의 어떤 기능이 작동하지 않는지를 사용자가 알기는 어렵습니다. 만약 전기 사용량이 증 가하더라도, 그것이 냉난방 시스템의 고장 때문이라는 것을 알지 못할 수도 있습니다. 하지만 이런 현상은 데이터를 수집하고 분석한다면 상대적으로 쉽게 발견할 수 있습니다. 위에 언급한 것처럼, 모든 건축물을 위한 해결책을 만드는 것은 어렵기 때문에 지능형 설계가 나왔습니다. 누구나 다양 한 종류의 주택, 다양한 상황 및 다양한 기계에 활용될 수 있는 해결책인 스마트 시스템을 만들 수 있습니다. 그런 다음 건축물을 다양한 방법으로 관리하고 운영할 수 있습니다.
우 도시에 관한 데이터를 이후에 수집하신다는 말씀이십니까?
나기 네, 만약 에너지 회사와 함께 도시의 데이터를 전체적으로 수집한다면, 한곳에서 데이터를 확 인할 수 있습니다. 하지만 주택의 데이터를 확인하는 것처럼, 도시의 데이터를 수집하고 분석하는 것은 새로운 접근방법이 필요합니다. 조금 더 거시적인 관점에서 도시 규모의 데이터를 수집하고 분석하면, 빌딩 및 주택의 다양한 상황에 대처할 수 있습니다.
우 과거와 현재의 연구주제나 연구과제의 주요 결과에 대해 소개해주십시오.
woo That said, what is your definition of Smart Cities and Buildings?
Nagy There is no right answer to that question: If you ask five people, you might get ten answers. When I talk about smart buildings and smart cities I mean: how can we use data in an intelligent way to make informed decisions? Every building produces data all the time, nonstop.
And every building operates sub-optimally. If you could get a building to operate the way that it was designed to operate, you could save 10-20% immediately, without doing anything else to modify the building. But we don’t do it because we don’t know what’s going on in the building. To know that, we need to look at all the data it generates. Sometimes we don’t collect all the data; other times we collect it, but we don’t understand it. It’s difficult to review a large amount of data. So, we need to design intelligent ways to deal with large amounts of data in a way that makes it tangible for facility management. You can design a decision support system for your buildings-and that is what will make the building smart.
You can do this on many different levels. As an example, consider your house. Every house is individual, and no house works well. Home HVAC (Heating, Ventilation, Air Conditioning) systems are over-designed and waste energy. They are over-designed because it’s easier to do that to ensure it’s operating correctly all the time. Also, when something is not working, you don’t always know it. You may see your electricity usage go up, but you don’t realize that it’s because something is wrong with your equipment. But this could be relatively easy to determine if you want to collect and review your data. It’s difficult to create solutions that work for every different building all the time, but that’s where intelligent design comes in. You develop a solution that can adapt to different kinds of houses, different scenarios, and different hardware. That would be a smart system. Then, you can manage buildings in different way.
woo And the collection of that data will be a city or an urban data, right?
Nagy Yes. If you do this in a central way with an energy company looking at it from the city level, you will have centralized data. But you could look at data in your own house, right? To do this, you need solutions that we don’t have today. On the larger scale, a city can look at ways they can help with various types of buildings and houses because obviously they cannot deal with all situations.
woo Okay. Let’s talk about your current and previous research projects. Could you please share some of the biggest findings from your current or previous research projects?
나기 초창기 연구는 태양열 집열판과 지열을 이용해서 모의실험용 주택을 만드는 것이었습니다. 우 리는 관리자가 없어도 태양열과 지열의 조합이 최적화되고 자동화되어 운영될 수 있다는 것을 확 인했습니다. 여러분도 장비의 초기 값을 설정해 준 뒤, 설정을 최적화하여 자동으로 운영할 수 있 습니다.
우 최적화에 대해 조금 더 설명해주십시오.
나기 좋은 질문입니다. 최적화란, 편안한 환경을 효율적으로 유지하기 위해 충분한 냉난방을 공급 하며 에너지 사용량을 최소화하는 것입니다. 저는 난방에 관해 실험을 했습니다. 시추공에서 열을 추출하여 겨울철에는 주택을 난방하고, 여름철에는 열을 충전해 둡니다. 이것은 기존의 방법에 비 해서 더 많은 열을 생산하고, 더 적은 열을 잃습니다. 이것이 현재 UT-Austin에서 진행 중인 프 로젝트의 동기부여가 된 주요한 결론입니다. 난방에 관한 실험은 연구자가 제어하지 않고 자동으로 진행되었습니다.
그래서 저희는 사용자가 참여하는 다른 실험을 수행하였습니 다. 저희는 10개 사무실의 조도를 관찰하는 실험을 했습니다. 모 든 사무실 사용자가 조명을 켜고 끄는 것을 관찰하여 특정 패턴을 확인하였고, 특정 조도에서 사용자가 조명을 켜는 평균 조도를 확 인할 수 있었습니다. 약 4~5주 뒤, 우리가 설치한 시스템이 자동 으로 조명을 켜고 끄기 시작했습니다. 우리가 관찰한 10개의 사무 실은, 앞에서 말씀드린 것처럼 사용자를 먼저 고려해서 편안한 환 경을 제공하는 저의 주요 연구목적에 걸맞게 각각 다른 조도로 설 정됩니다. 시스템은 자동적으로 조도를 계산하기 때문에 조도를 수작업으로 설정할 필요가 없습니 다. 우리는 12주를 더 관찰하고 종료하였습니다. 이후에 시스템은 자동적으로 필요한 조도를 확인하 고 각 사무실의 설정값에 따라 조명을 켰습니다. 처음에 예상한 것처럼, 10개 사무실의 설정값은 너 무나 달랐습니다. 사용자들의 요구 수준은 각각 달랐지만, 시스템이 조절하는 조명에 불편함을 느끼 지는 않았습니다. 우리는 법규에서 규정된 기준보다 낮은 조도를 선호하는 사용자들로 인해 에너지 사용량을 줄일 수 있었습니다. 조도는 낮지만 불만스러워 하는 사용자가 없어 결과는 만족스러웠습 니다. 우리는 이 실험을 통하여 더 많은 경험과 지식을 얻었습니다. 이제는 단순히 조명 통제를 떠나 냉난방 등 실내 온도를 통제하는 시스템을, UT-Austin의 토목공학과 건물 및 다른 건물에서 진행 할 계획입니다.
또 다른 흥미로운 발견은 제가 UT-Austin에 부임하여 수행한 건축물 운영과 열적 쾌적성이 상 호 연관되는지 확인한 것입니다. 대부분의 연구에서 고성능 빌딩은 사용자에게 많은 제약을 두기 때문에 사용자가 쾌적함을 느끼지 못한다는 결론을 도출했습니다. 즉 고성능 빌딩 사용자를 만족
최적화란,
효율적으로 편안한 환경을 유지하기 위해 충분한 냉난방을 공급하며 에너지 사용량을
최소화하는 것입니다.
Nagy One of our early projects was to create a simulation model of a house with a solar thermal collector and a geothermal heat pump. We showed that this combination can operate autonomously and almost optimally without the need for a human operator it to tell it what it needs to do. You can initialize it, leave it put it in place and adapt the optimal settings on the fly.
woo I am wondering, what does optimal mean?
Nagy Good question! It means to minimize energy while efficiently maintaining a comfort level by supplying sufficient heating/cooling energy. This was a heating climate experiment. With an optimal setting, you can extract heat from the borehole that you need to heat your house in the winter and, with this setup, you can regenerate heat during the summer. We can generate more heat and lose less than with a traditional setup. This was the major finding. It’s a big motivational basis for the work that continues here at UT Austin.
That project did not involve people. So, we worked on another project that looked at people.
We looked at lighting controls in about ten offices. We monitored the light level of every office.
We monitored when people pushed lights on and off. We could see what light level would get somebody to turn on more lights. We monitored occupancy for every office. After a certain amount of time monitoring this data, you find patterns. You can obtain the average value at which people switch the lights on. After about four or five weeks, our system would start to switch lights on automatically. In every office that we monitored, the set points that the system determined were different, which comes back to my earlier comment about why and what I am do. Everybody’s needs are unique, but the control system automatically figures this out. No one has to control it by hand. We would monitor for twelve weeks and then stop. The system then would figure out automatically what it has to do, and automatically switch lights on based on set points for each office. There were big variations-that’s what we wanted to show. Everybody is different, but with this system you could show that people were not annoyed by a lighting control system. We can also save energy because the light level that people accepted was lower than what the code would have been before the lighting control experiment was run. So, we saved energy and people did not complain about it. That was pretty good! We are trying to recreate this experiment on a larger scale here in our offices and at another building to get more experience and insights, to improve not only lighting but also thermal temperatures, chilling, and so on.
Another interesting finding that we had since I moved here was that we looked at building
시키는 것은 어렵습니다. 그래서 우리는 ‘이것을 정량화할 수 있는가?’라는 질문을 했습니다. 만 약 이것이 단순한 이론이고 일부 연구에만 그친다면, 적용하기 어려울 것입니다. 우리는 연구가 아 닌, 실제 생활에서 발생하는 조직적인 문제인지를 확인하고 싶었습니다. 즉 건축물 운영과 열적 쾌 적성의 상호 연관성을 살펴보았습니다. 이를 위해 저희 연구실에서는 많은 양의 학술 논문을 읽고 정리하였습니다. 2016년까지 출판된 학술논문 중 열적 쾌적성 관련 연구, 건축물 운영, 냉난방 시 스템 그리고 에너지 효율성 등의 주제와 관련된 5천 편 이상의 논문을 찾았습니다. 텍스트 마이닝 (text mining)을 이용하여 가장 중요한 핵심어들을 찾은 후 이들의 관계를 흥미로운 방법으로 표 현하였습니다. 총 5천 편의 학술 논문에서 각각 사용되는 핵심어들을 가까이 배치하고, 사용되지 않는 핵심어를 멀리 배치하는 방법으로 표현했습니다. 최종적으로 ‘사용자’와 ‘편안함’에 관련된 핵 심어 그룹을 확인하였고, ‘건축물 운영’과 관련된 그룹도 확인하였으며, ‘사용자’와 ‘편안함’, 그리고
‘건축물 운영’이 멀리 떨어져 있음을 알 수 있었습니다. 다시 말해 사용자 관련 연구와 빌딩 관련 연 구 사이에는 큰 차이가 있음을 알 수 있었으며, 두 개의 주제 사이에는 ‘재료(materials research)’
와 ‘환기(ventilation)’라는 핵심어가 있었습니다. 최근에 게재된 학술논문으로 범위를 좁히게 되 면, 큰 흐름은 앞서와 유사하지만 환경의 질 관련 연구 등을 포함한 새로운 핵심어를 확인할 수 있 었습니다. 도시 에너지에 대한 최근의 관심을 반영하여 ‘재료’와 ‘환경’이 새로운 핵심어로 추가되었 습니다. 이와 더불어 다른 분야인 모델 예측 제어(Model Predictive Control), 스마트 빌딩, IoT, 그리고 스마트 그리드 등의 핵심어도 확인되었습니다. 하지만 새로 등장한 핵심어들은 앞에서 말 한 사용자 그룹에 등장하지 않았습니다. 기술과 사용자 사이에는 큰 차이가 있기 때문입니다. 저는 사용자가 먼저 고려되어야 한다고 생각하며, 사용자의 요구를 만족시키기 위해 기술이 개발되어야 한다고 생각합니다. 이것에 대해서는 많은 토론이 필요합니다. 현재 많은 연구자들이 이런 현상에 대해 공감하고 사용자와 기술을 연결할 수 있는 방법에 대해 연구를 수행하고 있습니다. 이는 데이 터를 활용한 연구를 수행하고 있는 많은 젊은 연구자들에게 특히 중요한 이슈이며, 그들은 사용자 의 요구를 어떻게 만족시켜야 할지 반드시 알아야 한다고 생각합니다.
우 다시 말해 사용자와 기술을 동시에 고려해야 한다는 말씀이시군요.
나기 그렇습니다. 앞에서 언급한 ‘스마트’의 의미처럼요.
우 연구를 수행하시면서 겪은 가장 큰 어려움은 어떤 것인지요.
나기 가장 큰 문제는 연구비입니다. 제가 관심 있는 주제의 연구비를 마련하는 데는 두 가지 어려 움이 있습니다. 첫 번째는 두 개의 다른 주제(사용자와 기술)와 관련되어 있다는 점이며, 두 번째는 에너지 사용량과 지구온난화가 정치적인 주제라는 점입니다. 일단 연구비를 마련하면 연구를 수행 하는 데 지장이 없을 것입니다.
control and thermal comfort, and how they relate to each other. A lot of studies show that high- performance buildings are often uncomfortable to people because there are so many rules or things that annoy people. It’s difficult to make people happy in a high-performance building.
So, we asked: “Can we quantify this?” If this is just a theory and few studies, then it is difficult to apply. We wanted to see if it is a systematic problem happening in practice, but perhaps not in research. We wanted to see if there is a kind of correlation or some interactions between the two fields. My Ph. D. student did a very extensive literature review. He looked for all papers up to 2016 with phrases such as “thermal comfort related works,” “building control,” “HVAC control,” and “energy efficiency.” There were more than 5,000 papers! We used text mining to determine the most important keywords. Then, we plotted those keywords in an interesting way: keywords that occurred often together in a document were plotted close to each other, while keyword that do not co-occurred were plotted far apart from each other. We ended up with a group of keywords which are related to people and comfort and there is a group of papers which are related to building control-and we found that they are far away from each other. This is true for almost every published work that has been available to us. There is a big discrepancy between the research related to people and the research related to buildings. In between, we have the fields of “materials research” and “ventilation.” And if you look at more recent papers, it is the same but with a few additional words, including “environmental quality works.” Urban energy adds two others: “materials” and “ventilation.” You see the words in the technical fields such as “MPC” (Model Predictive Control), “smart building,” “IoT,” and “Smart grid.” All these things are showing up-but they do not show up where people are. There is a huge discrepancy between technology and people. I believe people have to come first. Then, we should think about what technology is needed to achieve what we want for people. We need to talk about this much more. There are many colleagues in this field who also know this and there is a lot of work coming out to bridge the two. It’s important for many young colleagues who may do research in these areas, who work with data and must also learn how to meet the needs of people.
woo So, think about both people and technology.
Nagy Right. We talked about before, about what does smart mean.
woo What are the biggest challenges that you are facing to conduct your research?
우 데이터와 관련된 문제는 없으신가요?
나기 데이터를 수집하고 분석하는 것은, 건축물 사용자들의 사생활에 관련된 것이기 때문에 항상 어려움이 있습니다. 대학교 내에 있는 건축물 사용자들을 대상으로 하기 때문에 우리는 사생활 관 련 문제를 해결해야만 실험을 통제하고 관리할 수 있습니다. 우리가 가지고 있는 연구계획을 설명 하고 사람들을 설득해야 합니다. 다행히 이곳 UT-Austin의 많은 건물 관리자는 우리의 연구에 대 해 매우 호의적이며 같이 참여하고 싶어 합니다. 이들에게 긍정적인 반응과 지원을 받고 있습니다.
우 대부분의 오래된 건축물들은 데이터를 수집할 수 있는 센서가 없습니다. 이러한 문제에 대처하 기 위한 교수님의 계획을 말씀해주십시오.
나기 새로운 건축물들은 데이터 관리계획을 갖고 있습니다. 우리는 현재 학교 건축물을 관리하기 위해 얼마나 많은 데이터가 필요한지에 대한 연구를 준비하고 있 습니다. 즉 학교 내의 건축물이 비효율적으로 운영된다는 것을 알기 위해서는 얼마나 많은 데이터를 수집해야 하는지, 만약 우 리가 필요한 데이터의 양을 안다면 이를 통해 유용한 정보를 도 출할 수 있을 것입니다. 우리는 현재 데이터가 없으므로, 간단하 고 쉽게 설치할 수 있는 센서를 고안해야 합니다. 저는 이와 관련 된 연구를 취리히에 있을 때부터 시작하였으며, 현재까지도 계속 하고 있습니다. 취리히에서는 주거건물 단위의 연구가 진행 중에 있고, 이곳 UT-Austin에서는 조금 더 큰 규모의 건축물로 확장 하여 실험하고 있습니다. 만약 건축물을 관리하고 싶다면, 데이 터 수집부터 시작해야 합니다. 데이터를 수집하기 위해서는 장치가 필요합니다. 필요한 장치의 가 격이 비싸 문제가 있다면, 싼 가격에 쉽게 설치할 수 있는 센서부터 시작해야 합니다. 그래서 우리 는 온도, 단위 공간의 사용 여부, 습도, 복사열 등을 관찰하고 있습니다. 이러한 정보를 건축물 운 영 시스템과 통합하는 것은 어렵지 않다고 생각합니다.
우 지금까지 교수님의 연구는 유럽과 미국에 집중되었습니다. 교수님의 연구가 아시아 국가들에도 적용이 가능할지 생각해 보셨는지요.
나기 물론 적용할 수 있다고 봅니다. 제가 취리히에 있을 때, 박사과정 학생을 싱가포르로 파견하 여 비슷한 주제의 연구를 수행한 적이 있습니다. 공기조화시스템(Air Handling Unit)을 사용하 는 대신, 복사시스템(Radiant systems)을 사용하는 방법을 적용했습니다. 그는 외기전담시스템 (Dedicated Outdoor Air System)의 제습 기능을 이용하여 열대 지방에서 이 방법이 작동하는 것 을 확인하였습니다. 이 방법은 미국 텍사스주 오스틴시의 주거시설에서도 작동하였습니다. 우리는
만약 건축물을 관리하고 싶다면, 데이터 수집부터 시작해야 합니다.
데이터를 수집하기 위해서는
장치가 필요합니다.
Nagy Obviously, one of the challenges we face is money. Raising money for this kind of research is difficult for two reasons: first, the work lies between two fields of study; second, discussion about energy use and global warming is a political topic. Once you have overcome the money issues, then you can do the research!
woo What about the data-related issue?
Nagy Getting data or working with data always has been a problem, because of the privacy factor for people who use the buildings. At the university, we can work around this issue because we have controlled experiments and oversight. We have to state our plan and we have to inform people. The building facility managers here at UT Austin who want to work on this kind of research have been very welcoming. We get a lot of positive support, which is great!
woo Most of the old buildings do not have sensors to collect data. What are your plans to deal with this issue?
Nagy That is changing-and the newer buildings have a data management plan. We are currently looking at a project to determine how much data is needed for a campus building. How many data points you need to realize the building is not behaving the way it should? If we know the critical data points, then we can extract useful information. We currently don’t have that data. We need to devise simple, deployable sensor networks that can be easily deployed to retrofit old buildings. I started a project back in Zurich that’s still in progress. There they are working at the residential building scale. Here at UT Austin, we’re testing at the scale of large buildings. If you want control in buildings, you start by obtaining data. To get data, you must have instruments. If you don’t have the instruments because they are too expensive, then you have to start from scratch and build low cost, easily-deployable sensors. We’re talking about monitoring temperatures, occupancy, humidity, radiation; things like that. It’s not so difficult to integrate it into the building management system.
woo So far, your research has been focused on Europe or the U.S. Do you think findings from your studies can be applied to some other countries such as in Asia?
Nagy Yes. The group I worked in Zurich has an outpost in Singapore where they are working on similar topics. They implemented another method of air conditioning using radiant systems instead of air handling units. They used a dehumidification approach in a dedicated outdoor
이를 활용하여 취리히, 싱가포르, 그리고 이곳 텍사스에서 목표로 했던 결과를 얻을 수 있었습니 다. 하지만 문화적 이해도에 따라 해당 국가의 사람들이 받아들이는 정도에는 차이가 있습니다. 미 국에서는 수용되지 않지만, 싱가포르나 한국에서는 가능한 것이 있고, 반대의 경우도 있을 수 있습 니다.
그래서 우리는 운영방법과 건축물 관리에 대한 문화적인 수용에 대해서도 연구를 해야 합니다.
우 저는 교수님의 연구 결과가 도시계획에 많은 기여를 할 것이라고 생각합니다. 교수님께서 연구 를 수행하실 때, 도시계획을 염두에 두고 계시는지 궁금합니다.
나기 저는 도시에 대한 모든 것을 염두에 두고 연구를 진행합니다. 저희는 도시 단위의 프로젝트를 준비하고 있습니다. 저희 연구실 소속의 박사과정생은 현재 사용 가능한 프로그램을 이용하여 도 시 에너지에 관한 모의실험을 하고 있습니다. 저희는 모든 건물의 사용자가 제각각 다르다는 전제 를 염두에 두고 진행하고 있습니다. 도시 내에 있는 건물은 특성이 모두 다릅니다. 예를 들어 당신 이 냉방을 가동하는 동안 이웃은 냉방을 하지 않을 수 있습니다. 모든 건축물의 사용자는 냉난방 설정을 다르게 합니다. 즉 모든 건축물은 다르게 사용되고 운영되며, 이것을 하나의 커다란 시스템 으로 통합할 필요가 있습니다. 또한 저는 재생에너지의 통합, 즉 태양열 발전과 건전지를 결합하여 나중에 사용할 에너지를 저장하는 것에도 관심이 있습니다. 우리는 중앙집중화된 에너지를 분산하 게 될 것입니다. 모든 사람들은 조금씩 기여하고, 조금씩 절약하게 될 것입니다. 과연 이것이 10년 혹은 30년 후에 실현될지는 의문입니다. 이곳(미국 텍사스주 오스틴시)은 많은 양의 태양열 발전이 가능한 지리적인 위치 덕분에, 짧은 시간에 태양열 집열판과 저장고의 투자비를 회수하고 합리적 인 가격으로 운영할 수 있습니다. 그래서 우리가 계획하는 것은 어떻게 관리해야 하는지 그리고 어 떤 결과가 도출되는지에 대해서 확인하고, 모든 사람을 위해서 무엇이 좋은지를 확인하는 것입니 다. 예를 들어, 만약 당신이 집에 없고 이웃은 집에 있을 때, 당신의 건전지가 가득 충전되었고 계 속 전기를 생산하고 있다면, 여분의 전기를 이웃집으로 보내서 전력망의 부하와 에너지 요구량을 줄여주는 것은 어떨까요? 태양으로부터 발생하는 에너지는 항상 사용할 수 있습니다. 이 시스템은 에너지의 근원이 태양, 태양발전, 태양열, 지열이든 혹은 이들의 결합이든 상관없이 이웃끼리, 혹 은 한 지역에서 활용할 수 있습니다. 이것은 찬물, 뜨거운 물, 혹은 건전지를 충전하는 것처럼 에너 지를 저장하여 사용할 수 있습니다. 건전지가 필수인 전기차를 이용할 때에도 이 시스템을 이용할 수 있습니다. 이 모든 것들은 관리가 필요하며, 모의실험을 통해 연구하고 있습니다.
저희는 에너지 시스템을 건물 간, 건물 사용자 간, 그리고 자동차 간에 분배하여 완충하고 건전 지처럼 계속 충전해야 합니다. 그리고 자동차는 도시교통시스템과 연관되어 있습니다. 만약 이 모 든 것을 함께 고려한다면, 지구온난화 온실가스 문제의 60%를 해결할 수 있습니다. 집에서 충전한 차로 출근하고, 회사의 태양열 발전을 이용하여 당신의 차를 충전하여 퇴근하게 될 것입니다. 이것
air system and proved that it works in the tropics. This method works on a residential scale here in Austin, too. What we’ve all been working on regarding control in Zurich, Singapore, and in Texas works everywhere. But you have cultural differences that affect whether these methods will be accepted by people. There are things that people will not accept in the United States that are acceptable in Singapore or South Korea-and visa versa. We need to work on that aspect: cultural acceptance of control methods and building systems.
woo I believe your studies and research findings will contribute a lot for future urban planning projects. Do you have in mind the urban or city development while conducting your research?
Nagy Yes. We are looking at city scale projects. One of my students is working on urban energy simulations. We use existing tools. We continue to apply our idea about uniqueness, as we did for every person in a commercial office or a commercial building. You have buildings in the city that are unique. People use air conditioning differently in every building; for example, your neighbor may not turn on air conditioning at the same time you do. All of the buildings are occupied and operated differently. You want to integrate all of them into the system. My interest in the environment is the integration of renewables, so the integration of solar power is combined with batteries to buffer and save energy for later use. We will transition from a centralized energy system to a more de-centralized energy system. Everybody contributes a little bit and everybody saves a little bit. The question is…what will happen in 10 years or 30 years? We are in a good area, especially here (Austin, Texas USA), where the sun allows for a great deal of solar power integration as soon as the cost of solar collection and storage is managable. So what we are looking at is how work to control what’s happening, when it happens, and who to do it in a way that’s good for everyone. For example, if you are not home and your neighbors are home, and your batteries are full, but your house’s energy system is still producing electricity, why don’t you pass the electricity over to your neighbors and charge their battery or let them use your electricity, instead of putting more load on the power grid or trying to reduce the energy load? The energy is there. It’s coming from the sun, so use it.
Maybe this will work with a neighbor or neighbors together in a neighborhood that can scale an energy system, whether the source is solar, solar photovoltaic, solar thermal, geothermal, a combination of all these things. It works the same for energy storage, such as a hot water storage, cold water storage, and battery storage. With an electric car, it’s essentially with batteries; you can use them to store electricity. All of these things need to be managed. That’s
은 차량의 배출가스를 없애며 에너지 효율적인 교통시스템에 기여하게 됩니다. 적어도 지구온난화 문제에서 교통과 관련된 것은 더 이상 문제되지 않을 것입니다.
우 아시아 국가를 방문해 보신 적이 있으신가요? 유럽 및 서양의 나라와 비교했을 때, 인상이 어떠 셨는지 말씀 부탁드립니다.
나기 저는 싱가포르를 1주일, 그리고 일본을 열흘간 방문했습니다. 일본은 제가 아시아에서 처음으 로 방문한 나라였습니다. 저는 동유럽과 서유럽에서 자라고 현재 미국에서 살고 있기 때문에, 다른 문화권을 경험하는 것은 제가 추구하는 것 중의 일부분입니다. 싱가포르에서는 모든 것이 얼마나 빠르게 변화하는지를 지켜보는 것이 흥미로웠습니다. 50여 년 전, 싱가포르는 지도상에 존재하지 않는 나라였지만, 현재는 전 세계의 중심지입니다. 저는 싱가포르의 현재 상황이 매우 흥미로우며
아시아에서 많은 것을 배울 수 있다고 생각합니다.
우 모든 도시는 고유의 문화적 배경이 있다고 생각합니다. 교수님 께서는 스마트 도시가 이러한 특성을 강조하거나 보여줄 수 있다 고 생각하십니까.
나기 질문에 대답하기 위해서, 앞에서 언급한 ‘스마트 도시’를 다 시 이야기해 보겠습니다. 모든 도시에서는 에너지와 관련이 있 을 수도 있고, 없을 수도 있는 스마트 도시의 개념에 대해 정의하 고 있습니다. 스마트 도시의 상호 의사소통 방법, 정치인과의 소 통, 효율적인 의료관리 방법 등에 대한 것입니다. 이러한 것들은 데이터와는 관련되지만, 에너지의 효율성이나 제가 연구하는 분야와는 필연적인 관계가 없습니다.
도시마다 고유하게 스마트 도시를 정의하고 이에 따라 우선순위를 정해야 합니다.
우 교수님께서 예상하시는 미래도시의 사회, 환경, 기술적인 측면에 대해 말씀 부탁드립니다.
나기 매우 광범위하지만 좋은 질문입니다. 우리 과에서는 미래 도시의 사회, 환경, 기술적인 측면에 대해서 토론하기 위해 심포지엄을 개최하였습니다. 우리는 미래 도시의 모습에 대해서 생각하고, 참가한 사람들의 생각을 공유하였습니다. 특히 다양한 사람이 참여하고 토론할 수 있도록 하였습 니다. 문화와 학문 분야에 따라 다르지만, 한 분야가 다른 분야의 사람들에게 어떻게 영향을 미치 는지에 대해서 생각할 필요가 있습니다. 이것은 어렵고 일반적인 질문이기 때문에 모든 사람들이 수긍할 수 있는 답을 할 수는 없습니다만, 미래 도시에서 부각될 문제와 관련된다고 생각합니다.
한 가지 분명한 사실은, 더 많은 사람들이 도시에 살게 될 것이라는 것입니다. 여기에 우리가 아시 아의 많은 나라로부터 배워야 할 점이 있습니다. 당신의 삶을 지금보다 훨씬 밀집된 도시환경에 맞
모든 도시가 에너지와 관련이 있을 수도 있고, 없을 수도 있는 고유의 스마트 도시의
개념에 대해 정의하고
있습니다.
what we work on in a simulation.
You have to distribute the energy systems between the buildings, the building users, and the cars, which are acting as a buffer and acting like a battery. And the cars are related to the urban transportation system. If you look at all of this together, you are looking at 60 percent of the global greenhouse gas issues. Maybe you can charge your car while you are at work. So you charge the car battery at home and drive to work; then your company has solar power that charges your car battery. Then you drive home. This could contribute to an emission-free and energy efficient transportation system. At least that portion of the traffic-caused greenhouse emissions are not a problem anymore.
woo Have you ever been to Asia? If so, what was the most impressive thing compared to western countries or Europe?
Nagy I have been to Singapore for a week and I visited Japan for ten days. I had interesting experiences both times. Japan was the first time I went to Asia. I grew up Eastern and Western Europe and live now in the US, so moving around and experiencing different cultures is a part of what I do and who I am. With Singapore, it’s fascinating how quickly change can happen if you want it to happen. Fifty years ago, Singapore was not on the map, but now it’s a shining center of the world. So, what’s going on is fascinating. I think we can learn a lot from Asia.
woo Every city has it’s unique cultural background. Do you think the smart city can address or demonstrate this characteristic?
Nagy It goes back to what we understand by the term “smart city,” which is that it is not always clear. Every city will have it’s own definition of a smart city. That may or may not involve energy. It can be about how we communicate with each other, or how do we communicate with politicians, or how do we manage health care more efficiently. Those are things that involve data and don’t necessarily involve energy efficiency or any area of study that I work in. A city will set it’s own priority based on how they define a smart city.
woo What do you think about the social, environmental, and technical aspects of future cities?
Nagy That’s a big question-and a good one! The question is so good that we organized a symposium here in our department to discuss it. We want to think about what the future of the city should be, and everybody will have an opinion to share. We organized the event
추어야 한다는 점입니다. 즉 지금보다 더 많은 대중교통이 필요할 것이며, 작은 주택에 살아야 합 니다. 마당은 필요 없어질 것입니다. 도시의 밀도가 높아지는 것은 큰 문제입니다. 다시 한번 이러 한 현상은 각 도시들이 어떻게 접근하는지에 따라 달라집니다. 우리의 미래가 현재의 한계를 넘어 서는 데까지 성장하도록 허용할 것인가에 대해 생각해야 합니다.
저는 도시에 대해 체계적으로 공부한 적이 없기 때문에 도시에 대한 지식은 부족합니다. 하지만 도시는 개별 건축물보다 훨씬 규모가 크기 때문에, 계획하는 것이 어렵다는 것을 잘 알고 있습니 다. 또한 도시는 자주 바뀌지 않습니다. 얼마나 많은 도시가 중심부를 철거하고 새롭게 디자인할까 요? 임의로 이 지역이 지금부터 도시 중심부라고 명명할 수 없는 것처럼, 도시의 변화는 점진적으 로 이루어지리라 생각합니다.
우 교수님의 향후 연구계획에 대해 말씀해주십시오.
나기 기본적으로 우리는 더 살기 좋은 건축물을 만들어서 사용자가 가정이나 일터에서 그들의 환경 을 더 많이 즐기게 되기를 희망합니다. 환경운영시스템(Environmental Control System)은 우리 가 어떤 것을 좋아하고 싫어하는지를 이해하고, 우리를 위해서 바꾸어줄 것입니다. 그것이 제가 생 각하는 연구에서 이루고 싶은 것입니다.
우 교수님께서 하시는 연구에 행운이 가득하길 기원합니다. 월간 「국토」를 대신하여 귀중한 시간을 할애해 주시고 좋은 말씀을 해주신 점 깊이 감사드립니다.
나기 고맙습니다.
specifically to bring in a variety of people to think about it and discuss it. It’s related to the areas between culture and the disciplines. We need to think about how advances in one field affect other fields and how people in other fields of study think about the same things. It is tough and general question. I cannot answer it for everyone; the answer is related to whatever issue you focus on for future cities. One thing is clear: more people will be living in cities.
That’s something that we can learn from Asia; you have to organize your life around much denser urban environments now. All the implications for change flow from that. You have to have much better public transportation. Do we need a 2,000 square foot house or can we live in a smaller house? Can we do without a lawn? Urban densification is a big issue. Again, it depends on the cities for how they approach it. Will our future allow for growth beyond our current limits?
I don’t have an urban background, so it is hard for me to think in urban dimensions. Urban has much bigger scale than just a building. It makes design harder. Plus, you also don’t get to redesign a city very often. How many cities start over and redesign their core areas? You basically change little by little; you cannot say “all of this area now will be a city center” and move and redo everything.
woo How do you envision the future of your research projects?
Nagy Basically, we want to create more livable buildings, so that people will enjoy their environment, whether it is their home or their workplace. The environmental control system will understand what you like and what you don’t like-and it will basically do it for you and adapt to you. That’s what I would consider a success.
woo Great and good luck. I, on behalf of the Guk-to magazine, appreciate your time and valuable lessons. Thank you very much.
Nagy The pleasure is mine.
