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홈 및 빌딩 제어를 위한 KNX 네트워크 구성 방안(1)

건물 및 빌딩에 대한 제어 및 관리 시스템에 대한 비중이 날로 높아가고 있다. 냉난방은 물론 조명, 환기, 접근 통제 제어 등에 대한 비용과 이들을 최적의 조건으로 통합 제어하는 방안이 새로운 과제로 부각되고 있다. 또한 끊임없이 증가하는 에너지 사용을 최적화하는 방안도 적극 모색중이다. 이에 건물 및 빌딩 제어를 위한 개방형 표준 네트워크인 KNX(KONNEX)가 부각되고 있다. <편집자 주>

로드는 항상 고전적인 전기 인스톨레이션에서는 직접 스위치된다. 스위치 및/또는 센서는 모두 로드에 직접 접속되어 있거나 인스톨레이션 릴레이를 통해 접속되어 있다. 스위치/센서의 와이어링(wiring)은 기능을 결정한다.
KNX 기술을 구비한 전기 인스톨레이션에 있어서, 로드는 간접적으로 스위치된다. 모든 오퍼레이팅 엘리먼트 – 센서라 칭함 – 및 능동 스위칭 엘리먼트(actual switching element) – 액추에이터라 칭함 – 는 공통 전송 미디어(트윈-코어 케이블 및/또는 무선 및/또는 파워 네트워크)를 통해 접속된다. 예컨대, 푸시 버튼을 누르면, 이것은 전송 미디어를 경유하여 지정된 액추에이터로 정보(데이터 텔레그램)를 송신하고 나서, 지정된 액추에이터는 로드를 스위치한다.

어떤 것이 무엇을 어떻게 스위치하며/제어하는지는 소프트웨어에 의해 정의된다. 이것은 예컨대 ETS(Engineering Tool Software; 엔지니어링 툴 소프트웨어)의 도움으로 또는 장치에 있는 프로그래밍 버튼을 눌러서 수행될 수 있다.

KNX 시스템 구성도

EIB – KNX 의 기본 원리

유럽 인스톨레이션 버스(EIB; European Installation Bus)는 전기적인 인스톨레이션의 보안성, 호환성 및 편리성에 대한 더욱 높아진 요구로 인하여 1990년대 초기에 개발되었다.

이는 현행 KNX 시스템의 중심부에 있다 – KNX 시스템은 국제 표준규격인 ISO/IEC 14543-3은 물론 유럽 표준규격인 CENELEC EN 50090과 CEN 13321-1, 미국 표준규격인 ANSI/ASHRAE 135 및 중국 표준규격인 GB/Z 20965 필요조건을 만족하는 홈 및 빌딩 제어(Home and Building Control)에 필요한 유일한 세계적인 개방형 표준이다.

KNX 상표를 제정함으로써, 장치가 서로 다른 제조사에서 제조되었어도, 품질에는 문제가 없는(problem-free) 조합이 생성된다. KNX 협회(www.knx.org)는 장치를 인증하고 그 기준은 물론 상호 운용성과 일치하도록 한다. EIB 장치들은 EN 50090는 물론 ISO/IEC 14543 표준으로 제정되어 있다.

KNX 표준의 이점
KNX 표준의 이점은 서로 다른 기능을 어우르고 모든 제조사와 무관하게, 서로 다른 장치 사이의 상호 운용성과 KNX 제품의 품질 제어와 독립적인 인증을 통한 제품의 질이다.

자유롭게 변동할 수 있기 때문에, 표준은 다음의 것을 가능하게 한다.

* 모든 형태의 빌딩 내 어플리케이션(주거형, 기능형 및 산업형 건물)
* 상이한 통신 미디어(TP, PL, RF)
* 다양한 구성 옵션(S, E와 A 모드)

개별 방 온도 제어

KNX 시스템의 어플리케이션 및 장점

KNX 기술에서 전기적인 인스톨레이션의 실행은 계획 입안자, 전기 설치기술자 및 사용자에게 폭넓은 장점을 제공한다.

1) 계획 입안자의 경우
초기 단계에서 전송 미디어(transmission media)를 규정할 수 있으므로, 계획 단계 동안 신뢰성이 증가했으며, 심지어 최종 요구조건이 설정되지 않았음에도 불구하고, 제조사와 무관하게 제품을 선택하고 인스톨레이션을 계획할 수 있다.

장치가 서로 다른 제조사에서 제조되었어도 EN 50090에서 정의된 기능성을 토대로 함께 작동한다.

서로 다른 에리어에서 나온 기능을 함께 접속할 수 있다.

훗날 간단한 삽입만으로도 변경을 하거나 더 첨부할 수 있으며, 인스톨레이션 및 와이어링의 완전한 재설계를 필요로 하지 않는다.

몇 년이 지난 뒤에도 여전히 변형 및 확장이 가능하다. 새로운 장치가 EN 50090을 토대로 기존의 장치와 함께 작동 가능하다.

“간단한” 인스톨레이션으로부터 복합 빌딩 매니지먼트 기능(complex building management function)을 복잡하게 하기 위하여 KNX 시스템을 가진 광범위한 인스톨레이션을 계획할 수 있다.

2) 전기 설치업자의 경우
인스톨레이션은 앞서와 같이 종래의 서브-회로 분배 보드(sub-circuit distribution board) 및 박스에서 수행되지만, 와이어링은 더 깨끗하고 간단하다.

예를 들면, 진단을 하기 위해 게이트웨이를 사용하여 인터넷에 의해 원격으로, KNX 인스톨레이션을 억세스 할 수 있다.

KNX 시스템은 인스톨레이션을 최신의 기술에 적응시키고(작업을 간섭하지 않으면서), 인스톨레이션을 훗날의 에너지 절약은 물론 문서자료의 저장 및 관리에 관해서 최적화하여, 고객이 부재중일 경우 보안 모니터링과 같은 새로운 분야의 비즈니스를 제공한다.

3) 최종 사용자(end user)의 경우
KNX 시스템은 변경이나 부가에도 현대적이며, 비용면에서 효율적이고, 호환적이다. 장래 장치의 유용성은 다양한 제조사와 EN 50090에 대한 연결로 인해 보장된다.

종래의 시스템으로 실행할 수 없었으며, 예를 들어 중앙 디스플레이와 제어 패널 또는 텔레비전을 통한 시각화(visualization)에 의해 높은 비용을 발생하는, 편안한 기능과 논리적인 오퍼레이션이 가능하다.

주거형 빌딩에서 에너지 절감은, 예컨대 블라인드 제어와 결합된 온도와 시간 프로파일을 가지고 개별적인 방 온도 제어함으로써 이루어진다.

KNX 시스템은 괄목할 만한 장점을 제공하는 정도의 호환성을 주거형 분야에서 제공한다. 대부분의 경우 집은 당신 생애의 전부를 지내는 곳이다. 해가 갈수록, 거주자들은 방을 어떻게 사용할지를 계속해서 고민할 것이다.
가족의 변화하는 요구는 쉽게 충족할 수 있다. 방을 사용하다가 나중에 변경하더라도 그다지 문제점을 제공하지 않는다: 새로운 케이블을 부설할 필요 없이, 적절한 조명을 갖춘 공부방은 기능적으로 준비가 아주 잘 된 어린이 방이 될 수 있다. 밤의 조명과 스위치된 소켓 같은 실제적인 기능은 많은 노력을 기울이지 않으면서 비용 없이 실행될 수 있다.

사람들은 익숙한 환경에서 가능한 한 독립적으로 살고 싶어 한다. 그러나 종종 이러한 바램은 현실적으로 이루어지기 어렵다. KNX 시스템은 이런 경우에 장점을 제공하며, 이 시스템은 사실상 방해를 받지 않고 안전한 생활 환경을 위한 이상적인 “보험”이다. 이 시스템은 언제든지 보안에 필요한 요구를 충족하고 삶의 질을 유지하는데 적합하다.

블라인드, 환기 및 차광과 같은 기능은 스위치를 통해서가 아니라 원격 제어 또는 음성 동작으로도 제어될 수 있다. 다양한 동작이 특별한 오퍼레이팅 소자에 의해 일어날 수 있다. 다양한 동작이란 예를 들면, 간호 기구(care organization)에 알람을 루팅하고, 아파트에서 나온 영상 및 음향 신호를 복도로 내보내고, 아파트 전체의 조명을 자동적으로 스위치하고 롤 스크린을 열며, 외부 세계로의 전자기 장치와 루팅 알람 신호를 끊는 것이다.

기능형 빌딩에 있어서, 결합되고 확장된 로드 매니지먼트는 물론 건물의 외관(façade) 제어에 대한 에너지 비용을 눈에 띄게 줄일 수 있다.

인터넷 및/또는 휴대 전화를 이용하여 빌딩을 모니터하기 위한 원격 억세스도 가능하다.

글_ 오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

About 오승모 기자

인더스트리어리 커뮤니케이션 네트워크 (산업통신망)의 오승모 편집장입니다. 산업용사물인터넷(IIoT)에서 산업기술에 대한 미래의 희망을 엿보고 있습니다.

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