[논문 리뷰] "사무실 온도, 모두를 만족시킬 수 있을까?" - 그룹을 위한 동적 쾌적성 최적화 연구

사무실에서 "너무 덥다", "너무 춥다"는 말을 하루에도 몇 번씩 듣는 분들 계시죠?

한 공간에서 여러 명이 일할 때, 모두가 만족하는 온도라는 건 생각보다 쉽지 않은 문제예요.

 

 

그런데 이런 고민을 진지하게 해결하려고 한 연구가 있어서 소개해보려 합니다.

 

[그림 1] 사용자 쾌적 온도와 실제 온도의 평균 오차 분포 ※ 이미지 출처: Laftchiev et al., 2021, Dynamic Thermal Comfort Optimization for Groups

 

논문 소개: Dynamic Thermal Comfort Optimization for Groups (Laftchiev et al., 2021)

 

이 논문은 미쓰비시 전기 연구소(MERL)에서 발표한 연구로,

여러 명이 함께 사용하는 사무 공간에서 개인별 쾌적성을 최대한 맞춰주는 온도 제어 방식을 제안하고 있어요.

 

흥미로운 점은, 각 사람이 선호하는 온도를 일일이 물어보는 대신,

센서와 행동 데이터(예: 사용자가 온도 조절기를 조작한 기록 등)를 활용해 쾌적 구간을 추정하고, 이를 기반으로 HVAC 설정을 자동으로 최적화한다는 거예요.

 

논문 원문은 IEEE Xplore에서 확인하실 수 있어요:
👉 IEEE Xplore에서 보기

 

핵심 아이디어는 다음과 같아요:

• 사람마다 쾌적하다고 느끼는 온도가 다르다.
• 그 차이를 센서와 weak supervision을 통해 학습할 수 있다.
• 학습한 데이터를 기반으로 HVAC(냉난방) 시스템의 설정값을 최적화하면, 각 자리의 체감 온도를 맞출 수 있다.

 

[그림 2] 자동인코딩 프레임워크에 나타난 온도 센서 모델과 온도 설정값 모델 ※ 이미지 출처: Laftchiev et al., 2021, Dynamic Thermal Comfort Optimization for Groups

 

 

 

이 논문의 흥미로운 점

 

 

1. 센서만으로 '쾌적함'을 추론한다?

 

논문에서는 직접 사용자가 "덥다", "춥다"고 말하지 않아도, HVAC 설정 변경 행동만으로 쾌적 구간을 학습합니다. 사용자가 온도를 올리면 '추웠다'고 보고, 내리면 '더웠다'고 판단하는 식이죠.

이 방식은 기존 연구들이 가진 큰 단점(예: 설문 조사, 복잡한 측정 장비 등)을 피할 수 있게 해줍니다.

 

2. 복잡한 CFD 모델 없이, 정적인 데이터 기반으로 제어

 

복잡한 물리 시뮬레이션 없이도, 사무실의 온도 분포를 정적인(Static) 신경망 모델로 근사합니다. 즉, 어느 자리의 온도가 HVAC 설정에 어떻게 반응하는지를 학습하는 거죠.

 

이 모델은 오토인코더 구조로 설계되어, 입력(실내 상태)을 HVAC 설정값으로 인코딩하고 다시 출력(예상 온도)으로 복원하는 방식입니다.

 

3. 최적화로 HVAC 설정 자동 결정

 

이제 재미있는 부분: 사용자의 쾌적 온도와 센서 데이터를 바탕으로, 모든 사람의 체감 온도 차이를 최소화하는 HVAC 설정값을 자동 계산합니다.

 

단순 평균이 아니라, 최적화(Powell’s method)를 통해 최소 오차를 찾아요. 실험 결과, 사용자의 쾌적 온도에서 평균 0.85°C 이내로 유지할 수 있었습니다!

 

 

 

 

이 방법, 현실에서 가능할까?

 

단점도 있습니다:

• 학습된 모델은 특정 계절(여름) 데이터에 기반해 있어서, 계절별 업데이트가 필요합니다.
• 사람마다 피드백을 얼마나 자주 주느냐에 따라 성능이 달라질 수 있어요.
• 여전히 "모두를 100% 만족시키는 건 어렵다"는 한계는 남습니다.

 

 

그럼에도 불구하고, 이 방식은 개인화된 쾌적성 제어를 비침습적으로 실현할 수 있다는 점에서 매우 현실적인 접근입니다.

 

 

 

이런 분들에게 추천하는 논문

• 스마트 빌딩 HVAC 제어에 관심 있는 분
• 에너지와 쾌적성 사이의 균형점을 찾고 싶은 분
• 사용자 경험 중심의 환경 제어에 흥미 있는 분

 

 

 

 

다음 글 예고

• OpenOffice에서 쾌적성 개선, CFD 없이 가능할까?
• "나는 더워 죽겠는데 저 사람은 춥다네?" — 개개인의 Thermal Comfort 모델링 이슈