스마트홈의 미래, 무선기술로 실현하는 에너지 절감장치 ②

최태우 기자 / 기사승인 : 2019-10-18 10:17:53
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▲ [source=spectralengines blog]

스마트홈의 에너지 절감 장치를 지배하는 독보적인 무선 프로토콜은 아직 결정되지 않았으며, 각각의 무선 프로토콜은 고유의 장점과 단점을 모두 보유하고 있다. 와이파이는 이미 거의 모든 가정에서 사용되고 있고, 우수한 데이터 전송속도와 합리적인 도달거리를 제공하기 때문에 가장 대중적이기는 하지만 전력소모가 매우 크다는 단점이 있다. 


블루투스LE는 스마트폰에서 사용이 가능하고 전력소모가 매우 작다는 것이 장점이지만, 가장 큰 취약점으로 도달거리가 지적되어 왔다. 하지만 블루투스5에서 확장된 도달거리가 지원되면서 이러한 문제를 해결할 수 있게 되었다.

지그비는 안정적인데다 특히 메시 애플리케이션에 효과적이지만, 게이트웨이가 필요하고 전송속도가 제한적이다. 스마트홈을 위해 특별히 개발된 스레드는 설치 및 보안, 확장이 간단하지만 지그비처럼 스마트폰에서 사용할 수 없다. 셀룰러 솔루션은 상당한 도달거리를 제공하지만, 높은 가격대와 상대적으로 높은 전력 요건이 수반된다.

그럼, 완벽한 연결 옵션은 무엇일까? 대답은 간단하다. 이상적인 선택은 저전력을 소비하고 긴 도달거리를 제공하며 높은 대역폭을 지원하는 것이다. 그러나 불행히도 하나의 솔루션으로 이 모든 것을 해결할 수 없다. 하나의 저전력 무선 프로토콜이 시장을 지배하기는 어려울 것으로 분석되는 이유이기도 하다.

이러한 문제는 칩 제조업체와 개발자를 제외하고는 거의 문제되지 않는다. 가정에서 낭비되는 에너지 문제는 프로토콜에 구애받지 않는다. 중요한 것은 어떠한 형태로 연결될 것인가에 대한 해결책을 찾는 것이다.

스마트 온도조절기, 스마트 조명, 스마트 계량기를 비롯한 여러 가정용 스마트 절전 장치는 무선 연결을 통해 서로 통신할 뿐만 아니라 사전 조치를 위해 소비자와의 통신은 물론, 유틸리티 회사와도 통신할 수 있어야 한다. 이를 통해 상당한 이점을 얻을 수 있다.

예를 들어, 특정 방의 온도와 습도, 점유 센서를 자동 온도조절기와 무선으로 연결하여 스마트 HVAC 시스템이 실내의 냉방 또는 난방 시간과 방법을 조정하도록 할 수 있다. 이러한 시스템은 냉난방 기기를 켜거나 끄는 것을 잊어버렸다 하더라도 사람이 개입하지 않고도 빈 공간의 에너지 낭비를 줄일 수 있다.

또 실시간 데이터를 소비자에게 전달하여 장치에서 소비되는 에너지와 더욱 중요하게는 해당 비용에 대한 정보까지 즉각적인 피드백을 제공할 수 있다. 이에 따라 시정 조치를 취하고, 예기치 않은 비싼 전기요금 청구서가 과금되지 않도록 방지할 수 있다.

동일한 데이터를 유틸리티 회사에 전송하면, 서비스 제공업체가 고객의 사용 패턴에 따라 추가적인 에너지 절감 기회를 제공할 수도 있다. 이는 무선으로 연결된 스마트홈 장치가 가정의 에너지 낭비 문제를 해결할 수 있는 하나의 사례에 불과하다.

완전한 스마트홈 구축을 위한 과제
스마트 가전기기는 전기 사용량이 적은 시간대에 동작하도록 조정이 가능하다. 또한 스마트 조명은 자연광의 강도에 따라 자동으로 밝기를 낮추거나 완전히 끌 수도 있다. 스마트 플러그나 전기콘센트(Outlet), 멀티콘센트 등은 시간예약, 모션감지, 부하감지 기능을 통해 사용하지 않는 장치의 전원을 차단할 수 있다.

무선 센서와 모터가 장착된 스마트 윈도우 블라인드는 가정으로 들어오는 태양열의 양을 관리하고, 이에 따라 냉난방을 조절할 수 있다. 스마트 센서 및 컨트롤러를 이용해 개조가 가능한 기존의 온수기는 전기 사용량이 적은 오프피크 시간대의 낮은 전기요금을 활용할 수 있을 뿐만 아니라 인공지능(AI)을 통해 가정의 온수 사용 패턴을 학습함으로써 집에 사람이 없는 시간에는 불필요한 에너지 낭비를 줄일 수 있다.

다른 스마트홈 장치들이나 일기예보 등의 입력 데이터에 대응이 가능한 스마트 온도조절기는 수신된 데이터나 학습된 사용자의 행동 패턴에 따라 집안의 냉난방을 조절할 수 있다.

스마트 에너지 장치의 가능성은 실제로 무한하며, 이 모든 것은 무선 연결을 통해 실현이 가능하다. 이 기술을 통해 최종 사용자는 어디서나 스마트홈 장치를 제어하고 모니터링하는 것은 물론, 장치 간의 데이터를 공유할 수 있다.

분석 기능이 있는 장치들은 가정의 활동 패턴을 판단할 수 있는 많은 양의 데이터를 생성한다. 이러한 데이터는 장비의 비효율성과 에너지를 낭비하는 행동들을 식별할 수 있는 새로운 기회와 메커니즘을 만들 수 있다. 써드파티 솔루션 기업은 이러한 데이터를 활용하여 스마트홈 공간에서 거주자들이 에너지 사용 문제에 참여할 수 있도록 유도하고 있기도 하다.

또한 이러한 데이터는 전력 수요반응(Demand Response) 프로그램의 참여를 높이기 위해 정보를 사용해야 하는 전력회사에게 매우 중요하다. 경제적인 전력공급 시스템을 가능하게 하는 이러한 기술은 전력회사가 소비자에게 인센티브를 제공하고 전력 사용량이 많은 시간대의 에너지 사용을 자동으로 줄일 수 있도록 해준다.

예를 들어 이 프로그램에 참여하는 소비자의 경우, 전력회사는 한여름 폭염으로 인해 부하가 피크 상태에 이르면 고객의 AC장치를 원격으로 끄거나 스마트 온도조절기의 온도를 설정하는 것도 가능해진다.

 

글 : 최수철 / 한국지사장 / 노르딕세미컨덕터

 

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