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글/ 브루노 데미안(Bruno Damien), 온세미컨덕터 IoT 전략 마케팅 디렉터

커넥티드 조명은 산업용 애플리케이션 보다 주거용으로 더 많이 활용되고 있지만, 전반적으로 빠르게 성장하고 있다. 이는 커넥티드 조명이 에너지 소비 측면에서 상당한 비용 절감 효과를 가져올 수 있기 때문만은 아니다. 점점 더 많은 국가에서 상업용 및 기업용 건물에 에너지 사용에 대한 책임을 부여하는 법을 도입하게 되면서 관련 법률도 커넥티드 조명의 성장을 뒷받침하고 있다. 커넥티드 조명은 에너지 소비량이 많은 조명 제어를 자동화하는 완벽한 플랫폼이다. 센서 기술은 조명을 반자동적으로 작동하게 하고, 귀중한 데이터를 건물 관리 시스템에 다시 공급하는 등 제어의 수준을 새로운 단계로 높이고 있다.

커넥티드 조명은 미리 정해진 시간동안 사용되지 않을 때에는 점유상태 감지 센서(occupancy sensor)를 통해 끌 수 있다. 또한 센서를 사용해 주변 혹은 자연광의 양에 기초해 출력을 조절하고 조명의 색온도를 원하는 값으로 유지할 수 있다. 커넥티드 조명 부품은 실내 네비게이션과 길 찾기를 위한 웨이 포인트 및 비콘으로 활용되고, 무선 네트워크 액세스 포인트 혹은 신호 부스터의 역할을 할 수 있다. 스마트 피팅(Smart fitting)은 이동, 온도, 습도, 음향과 같은 환경 센서를 이용해 수동적으로 영역을 감시하는 보안 시스템의 일부로 구성될 수 있다.

커넥티드 조명 플랫폼

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스마트 조명을 위한 무선 연결

블루투스 저에너지 기술과 지그비 얼라이언스(Zigbee Alliance)의 그린 파워(Green Power)는 저에너지 및 배터리 없는 제어 모듈 애플리케이션과 메시 네트워킹을 지원하므로 이용가능한 모든 무선 프로토콜 중에서 LED 조명에 가장 적합하다.

메시 네트워크는 특정 시간에서 네트워크의 일부가 될 수도 있고, 아닐 수도 있는 영역에 걸쳐 분산되어 있는 많은 수의 노드를 통해 토폴로지를 지원하는 기술이다. 메시 네트워크의 주요 장점은 노드가 응답하지 않을 경우, ‘자가-치유(Self-Heal)’라는 기능으로 명령 도달 범위를 150미터 이상으로 확장할 수 있다는 점이다. 이러한 기본 기능은 또한 네트워크 관리가 완화돼 노드가 간접 관리 오버헤드(Administrative Overhead)를 부과하지 않고 네트워크에 연결하고 나갈 수 있다는 것을 의미한다.

커넥티드 조명 피팅에서 각 노드는 여러 기능을 통합할 수 있다. 메시 네트워크의 각 노드는 네트워크를 통과하는 데이터와 제어 메시지의 웨이 포인트 역할을 한다. 각 노드에 의해 생성되고 소비되는 데이터는 선택된 통신 프로토콜의 페이로드가 된다. 블루투스 저에너지 기술과 지그비 프로토콜은 복잡한 커넥티드 조명 설비를 지원하는데 필요한 통신 수준을 제공한다. 또 다른 중요한 부분은 커넥티드 조명 네트워크와 인터페이스가 얼마나 쉽게 건물 관리 시스템에 연결되었는지 여부다.

커넥티드 조명의 보안성

블루투스 저에너지 기술은 무려 32,000개의 노드를 가진 메쉬 네트워크를 지원하고, 높은 수준의 임베디드 보안성을 제공한다. 각 노드는 네트워크 트래픽의 릴레이 노드 역할을 하는 동시에 다른 비-블루투스 기술 노드가 동일한 네트워크의 일부가 될 수 있게 하는 프록시 노드 역할을 할 수 있다.

블루투스 기술 메시 네트워크의 모든 트래픽은 암호화되며, 각 노드는 네트워크에 연결되고, 데이터를 수신할 수 있게 허용되기 전에 인증된다. 메시지 난독화(Message Obfuscation)는 노드 추적을 어렵게 하는 반면, 트래시캔 공격 방어(Trashcan Attack Protection) 기능은 네트워크에서 제거된 노드의 ID에 사이버 범죄자가 액세스할 수 없게 한다.

그린 파워 프로토콜은 이미 건물 자동화 및 커넥티드 조명과 같은 애플리케이션에서 좋은 평판을 쌓아왔다. 블루투스 저에너지 기술은 모든 모바일 디바이스에 탑재됐지만, 그린 파워 프로토콜은 전용 게이트웨이를 필요로 한다. 온세미컨덕터는 NCS36510 SoC와 같은 디바이스를 통해 그린 파워 기술을 지원한다.

블루투스 저에너지 및 지그비 그린 파워 프로토콜 주요 기능 비교

그린 파워 기술을 지원하는 온세미컨덕터의 NCS36510 SoC

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PoE(Power over Ethernet)

최대 90W의 전력 공급을 지원하는 새로운 IEEE 802.3bt 표준은 PoE를 커넥티드 조명 시스템과 완벽하게 부합하게 한다. PoE를 사용하면 전원 케이블을 각 조명 부품에 연결할 필요가 없다. 대부분의 기존 설치된 조명은 이미 전원을 사용할 수 있지만, 새로 설치하면 고전압 케이블 배치 비용을 절약할 수 있다.

커넥티드 조명 플랫폼

온세미컨덕터는 OEM이 고출력 산업용 LED 조명을 개발할 수 있도록 커넥티드 조명 플랫폼을 만들었다. 이 플랫폼은 LED 모듈, LED 드라이버 모듈, AC/DC 모듈과 RSL10 SIP기반의 커넥티비티 모듈을 제공한다. 최대 90W의 전력을 지원하는 PoE 모듈은 별도로 사용할 수 있다.

제어는 여러 모바일 애플리케이션을 사용하는 블루투스 저에너지 기술 및 PoE를 통해 제공된다. 디밍과 같은 다양한 조명기능을 지원하는 시스템을 개발하는 데 사용할 수 있지만, 환경 및 동작 감지 센서 등 다른 스마트 기능을 추가하기 위해 쉽게 확장된다.

결론

커넥티드 조명은 향후 몇 년 동안 눈에 띄는 성장을 보일 것으로 예상되는 흥미로운 분야다. 커넥티드 조명 분야에 대해 탐구하고, 해당 업계에 진출하고자 하는 OEM들에게 유무선 프로토콜과 전력 관리에 대한 검증된 전문 지식을 갖춘 온세미컨덕터는 이상적인 파트너가 될 것이다.