스마트 빌딩 내 장치를 위한 무선 연결 및 조명 솔루션

　　스마트 빌딩 혁명이 진행 중이며, 주거에 더 나은 편안함과 편리함을 제공하고, 운영 비용을 절감하며, 상업 부문에서 직원 생산성을 높이고 있습니다. 2022년까지 전 세계 시장 가치는 거의 780억 달러에 달했습니다.

　　무선 제어 조명은 이 혁명의 핵심 요소로, 에너지 낭비를 줄이고 대규모 재배선 작업과 관련된 중단과 비용을 줄이는 다양한 작동 모드를 가능하게 합니다. 무선 컨트롤러 설치는 기존 주택 재배선 비용의 최대 70%나 신규 프로젝트의 배선 비용의 15%까지 절감할 수 있습니다.

　　고급 주택과 같은 일부 신축 주택은 처음부터 영리하게 설계될 수 있지만, 기존 주택은 단계적으로 업그레이드될 수 있습니다. 소유자는 스마트 기술의 첫걸음으로 난방이나 조명 시스템을 우선시한 후, 장치 컨트롤러, 셔터, 도어 락 등 다른 스마트 기능으로 시스템을 확장할 수 있습니다. 간단한 조명 스위치, 벽면 플러그, 라디에이터 커버부터 복잡한 중앙 컨트롤러에 이르기까지 모든 종류의 스마트 빌딩 기기는 밝은 미래를 가지고 있는 것으로 보입니다. 이로 인해 신생 브랜드는 성숙한 경쟁사보다 기술적으로 진보되거나 더 패셔너블한 제품을 제공함으로써 시장 점유율을 확보할 기회를 얻게 됩니다.

　　고객들이 점차 스마트 기능을 건물에 도입함에 따라 상호운용성과 공존성이 중요한 과제가 될 것입니다.

　　후보 연결 기준

　　스마트 빌딩의 오프너와 가전제품을 제어하기 위한 다양한 연결 표준이 제안되어 왔습니다. 현재 시장에서 인기 있는 인증 제품 표준으로는 EnOcean, KNX, ZigBee, Z-Wave Commercial이 있습니다.

　　EnOcean과 Z-Wave는 서브-GHz 무선 대역에서 작동합니다. 유럽에서는 868 MHz입니다. Z-Wave는 메시 네트워크 토폴로지를 기반으로 하며 최대 232개의 노드를 지원합니다. 이 프로토콜은 애플리케이션 수준의 상호운용성을 제공하며, Sigma Designs ZM5202와 같은 많은 Z-Wave 시스템 온 칩 장치를 지원합니다. Z-Wave 스택은 칩 내에 위치하며 API를 통해 접근되어, 개발자가 애플리케이션을 장치 통합 프로그램 메모리에 간단히 로드할 수 있습니다. 이는 그림 1에 나타난 것입니다. SoC는 센서 ADC, 128비트 보안 암호화, 3단자 양방향 사이리스터 디머 컨트롤러 등 모든 하드웨어 기능을 갖춘 단일 칩 솔루션을 지원합니다.

　　그림 1: 제공된 API를 통해 Z-Wave 프로토콜에 접근합니다.

　　EnOcean 기술은 초경량 무선 프로토콜을 기반으로 하며, 태양광 전지나 전력 변환기, 펠티어 소자 등 다른 에너지원에서 구동되는 배터리 없는 모듈을 수확하여 센서 데이터가 담긴 짧은 전보를 전송하는 시스템을 가능하게 합니다. 이는 EnOcean TCM300U와 같은 시스템 모듈을 사용해 제작된 라인 구동 조명 액추에이터와 통신할 수 있는 조명 스위치와 같은 방 어디에든 설치할 수 있는 물건에 강력한 제안입니다(그림 2). EnOcean 스위치는 더 큰 홈 자동화 네트워크에도 쉽게 통합할 수 있습니다. 예를 들어, 독일의 KNX 개발자 Weinzierl(www.weinzierl.de)는 EnOcean 무선 전신을 수신하고 KNX 버스에서 적절한 신호를 생성하는 EnOcean-KNX 게이트웨이를 만들었습니다.

　　그림 2: 무선 센서가 라인 구동 액추에이터와 통신합니다.

　　KNX는 ISO/IEC14543-3, EN-50090(CENELEC), EN13321-1/2(CEN), 중국의 홈 오토메이션 표준 GB/T20965, 미국 ANSI/ASHRAE 135와 같은 전 세계적으로 유일하게 승인된 표준이라고 주장합니다. EnOcean, ZigBee, Z-Wave와 같은 무선 기반 표준과 달리, KNX 버스는 트위스티드 페어(KNX)를 포함한 다양한 매체에서 동작할 수 있습니다. TP), 교류 전력선(KNX PL), 이더넷/Wi-Fi(KNXnet/IP), 그리고 무선(KNX RF)은 868 MHz 대역에서 동작합니다. KNX 협회는 제조업체와 독립적인 장비 개발자와 시스템 설치업자에게도 도구를 제공합니다.

　　ZigBee Home Automation은 유명한 ZigBee 표준인 2.4GHz 라디오를 기반으로 한 특별 프로필입니다. 가정용 기기 제어에 최적화되어 있으며 ZigBee PRO 메시 네트워크 스택을 사용합니다. ZigBee Pro는 다양한 마이크로컨트롤러에 구현할 수 있습니다. 실리콘 랩스는 ETRX357와 같은 여러 ZigBee 모듈을 소유하고 있으며, 여기에는 단일 칩 ZigBee 트랜시버와 ZigBee PRO 표준을 준수하는 EmberZNet 메시 스택이 포함되어 있습니다. 이 모듈들은 RF 경험이 없는 개발자들도 제품에 무선 네트워크 기능을 추가할 수 있게 합니다.

　　선정 기준을 사용하세요

　　각 표준은 자체 연합 또는 협회가 지원하며, 이 협회는 기술 사양뿐만 아니라 라이선스 및 제품 인증과 같은 법적 측면을 관리합니다. 인증 과정은 서로 다른 제조사의 제품 간 상호운용성을 보장합니다. 현재 이 표준들을 사용 중인 시장에 진출하려는 OEM은 신제품 설계를 인증을 위해 제출해야 합니다.

　　일반적으로 조명기, 스위치, 디머와 같은 인증되고 상호운용 가능한 장치를 개발하는 길은 Sigma Designs의 RBK-ZW500DEV-CON Z-Wave 키트와 같은 개발자 키트를 구매하는 것부터 시작합니다. 시그마는 또한 유럽, 북미, 일본 및 기타 지역의 다양한 서브밴드를 대상으로 할 수 있는 다양한 저가 지역 패키지를 제공합니다. Z-Wave의 경우 개발자 키트를 구매하면 Sigma의 Z-Wave 소프트웨어 개발 키트 SDK에도 접근할 수 있습니다. SDK는 프로토콜 라이브러리, 애플리케이션 예제, 문서와 같은 자원에 온라인으로 접근할 수 있게 합니다. 사용 가능한 도구를 사용하여 개발자는 하드웨어 선택, 프로토콜 선택, 장치 및 명령 클래스 등 필요한 결정을 내릴 수 있습니다. 하드웨어 및 소프트웨어 개발이 완료된 후, 제품은 Z-Wave Alliance에 인증을 위해 제출할 수 있습니다.

　　중앙집권적 통제

　　스마트 빌딩에서는 활성화 조명이 여러 영역에서 필요할 수 있으며, 전통적인 수동 스위칭이나 벽걸이 시스템으로 제어되는 조광에 국한되지 않습니다. 중앙 제어기는 특정 시간에 조명을 켜고 끄도록 프로그래밍할 수 있으며, 홈 보안 시스템의 일부 점유 센서에 반응하거나, 최적의 조명을 위해 조광을 조절할 수 있는 주변 조명 센서의 신호를 수신할 수 있습니다. 또한, 소비자들이 점점 더 네트워크 기반 모바일 기기를 도입함에 따라, 스마트 빌딩 사용자들은 조명과 난방 등 스마트 빌딩의 다양한 측면을 제어할 수 있는 다양한 애플리케이션에 관심을 갖게 될 것입니다. 태블릿이나 스마트폰의 가전제품과 보안 설정. 스마트 빌딩 네트워크에 인터넷 라우터를 연결하는 게이트웨이 장치는 그림 3에서 볼 수 있는 핵심 기능을 제공합니다. 스마트 빌딩 기술이라면 와이파이 네트워크를 통해 건물에 연결된 태블릿과 통신하든, 전 세계 어디서든 셀룰러 또는 와이파이 핫스팟을 통해 모바일 기기를 통해 인터넷에 접속하든 이런 IP 도메인 기반 게이트웨이가 필요합니다. 많은 제조사들이 EnOcean, KNX, ZigBee, Z-Wave 환경과 같은 스마트 홈 네트워크를 인터넷 라우터와 연결하는 게이트웨이를 제공합니다.

　　그림 3: 스마트 홈 네트워크를 IP 도메인에 연결하면 다양한 장치가 설정을 제어할 수 있습니다.

　　애플리케이션 개발자는 선택된 기술이 지원하는 기능을 활용하여 최종 사용자에게 편리한 기능을 제공할 수 있습니다. 여기에는 단일 클릭 제어를 가능하게 하는 장치 그룹 설정, 조명, 난방 및 기타 장비에 필요한 설정을 자동으로 적용하는 맞춤형 "씬"을 생성하는 것이 포함됩니다. 사용자는 조명을 어둡게 하고, 블라인드를 내리고, 온도 조절하며, 평면 TV를 켜거나, '슬립 모드' 상황에서는 문을 잠그고, 창문을 닫고, 난방을 끄고, 침실만 제외한 모든 조명을 끄는 '홈 시어터' 장면을 만들 수 있습니다.

　　결론

　　스마트 빌딩 내 장치 간 연결을 정의하는 표준은 각 제품 개발자에게 정량화된 시장을 대응할 수 있는 구조를 제공합니다. 이미 시장에 나와 있는 다른 제품과의 상호운용성을 보장합니다. 협회는 자체 기준을 적극적으로 홍보하지만, 개발업자는 제공하는 자원과 정확한 기회, 경쟁 평가를 기준으로 선택해야 합니다.