스마트 빌딩이 고전하는 이유: 발목을 잡는 누락된 표준들

엔지니어링 관점에서 스마트 빌딩을 만드는 것은 기술적으로 간단합니다—프로세서와 소프트웨어는 이미 존재합니다. $3짜리 MCU를 조명 스위치, 콘센트, 전동 창문 커버, 수도 펌프에 임베디드할 수 있고, 이 작은 노드들을 네트워크로 연결할 수 있습니다. 대형 가전, 온도조절기, 온도 센서, 점유 감지기, 화재 경보기가 중앙 HVAC 제어, 태양열 온수 탱크 관리, 히트펌프를 통한 60°F 지하수 순환, 실시간 조명 조정을 위해 협력할 수 있습니다.

그럼 문제의 핵심은 무엇인가?

• ≥ 99.999% 신뢰성('파이브 나인' 표준)을 보장하는 업계 전반의 통신 프로토콜이 없습니다. 실제로는 무선과 전력선 솔루션이 데드 존, 스펙트럼 혼잡, 낮은 SNR, 간섭으로 인해 1%~10%의 시간 동안 실패합니다.
• 빌딩 디바이스용 공통 운영체제가 없습니다. PC는 Windows, 폰은 iOS나 Android를 실행하지만, 빌딩 액추에이터와 센서에는 통합 OS가 없어 플러그앤플레이 통합이 어렵습니다.

신뢰성 보장

거주자가 벽 스위치를 누를 때, 그 스위치와 천장 전구 사이의 통신은 최소 99.999%의 시간 동안 작동해야 합니다. 일상 인프라의 다운타임은 용납될 수 없습니다. 전력선 데이터는 신호가 퓨즈 박스를 통과하고 전압 스파이크와 경쟁해야 하므로 특히 취약하여 빈번한 오류를 유발합니다.

엔지니어들은 자동차 CAN 버스처럼 견고하고 결함 허용적인 네트워크인 데이터 버스를 사용할 수 있습니다—데이터 라인이 실수로 전원 케이블에 연결되어도 보호합니다. 네트워크 토폴로지는 트리 형태여야 합니다: 단일 케이블이 여러 디바이스로 분기되어 빌딩 지오메트리와 일치하고 확장 가능하며 저비용 배선을 가능하게 합니다.

경부하 vs 중부하

스마트 빌딩 디바이스는 두 전력 범주로 나뉩니다. 경부하(<20W)에는 LED 전구, 스위치, 온도조절기, 센서, 블라인드 모터, 라디에이터 밸브가 포함됩니다. 중부하(>20W)는 HVAC 유닛, 대형 가전, 고전력 콘센트를 포함합니다. 예를 들어 110V AC에서 10W LED는 0.1A만 소비합니다—20A 퓨즈의 1/200에 불과합니다. 경부하를 48V DC로 18-AWG 전선으로 라우팅하면 엔지니어들은 케이블 비용을 줄이고 빌딩 코드 제한을 덜 받으며, 추가 네트워크 디바이스 예산을 확보할 수 있습니다.

자동화 네트워크가 중앙 위치에서 빌딩 전체로 연결됩니다. 출처: Manhattan 2

모든 디바이스를 위한 통합 소프트웨어

저비용과 고신뢰성은 모든 디바이스에 동일한 소프트웨어 스택을 배포하는 데 달려 있습니다. 개방적이고, 무료이며, 잘 문서화된 코드는 광범위한 채택과 빠른 반복을 보장합니다. 많은 네트워킹 프로토콜이 존재하지만, 어느 것도 빌딩 자동화를 위한 완전한 운영체제를 제공하지 않습니다.

UMass Amherst 및 기타 기관의 연구자들이 BuildingBus를 개발 중입니다. 이는 무료, 오픈소스 스마트 빌딩 OS입니다. BuildingBus는 어떤 디바이스든 메시지 전송, 포트 읽기/쓰기, 디바이스 라이브러리 교환, 유사 실시간 센서 모니터링, 명령 실행을 가능하게 하며, 결함 허용과 플러그앤플레이를 지원합니다.

공통 OS와 신뢰할 수 있는 통신 백본을 채택하면 빌딩 인텔리전스 비용을 획기적으로 낮추면서 에너지 효율을 높일 수 있습니다. 여러 이니셔티브가 진행 중이며, 향후 몇 년 내에 여러 성숙한 솔루션이 등장할 것입니다.

>> 이 기사는 원래 자매 사이트인 EDN에 게시되었습니다.