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IoT스위치로 알아본 스마트홈 구축 필수 상식(와이파이, 지그비, 중성선,플랫폼)

by 빨간꿈 2022. 6. 20.
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안녕하세요 빨간꿈입니다. 구글 미니, 클로바, 지니 등의 음식인식 비서 서비스 도입 이후 많은 분들이 스마트홈의 꿈을 꾸게 될 텐데요. 간단한 일정관리, 음악 재생 등의 음성인식 비서 서비스 경험 이후 청소기, 스위치, 커튼, 공기청정기, 에어컨, 온도조절기 등의 제품들로 관심을 가지게 될 것이고 아마도 가장 먼저 구매할 것으로 생각하는 것은 바로 스위치가 아닐까 합니다. 스위치라는 제품은 누구나 하루에도 수십 번씩 사용해야 하는 것이기도 하며, 아침과 저녁시간에 음성 또는 앱으로 전등을 제어해주게 되므로 실패 없는 효율성과 최상의 만족도를 제시하는 스마트홈의 대명사격인 제품이기 때문입니다. 특히, 아침잠이 많거나 저녁에 나도 모르게 불을 켜고 자는 분들이라면 IoT스위치에 대한 니즈는 더욱 높을 수밖에 없을 것입니다. 필자 역시도 구글 홈을 통해 음성과 루틴 기능으로 특정 상황과 시간(특히 기상시간)에 자동으로 불이 켜지는 것을 너무나도 원했던 지라 구글 미니 이후 스위치를 시작으로 스마트홈에 대한 준비를 했던 것 같습니다. 그래서 오늘은 스마트홈 구축을 위해 꼭 알아야 할 3가지 정보를 IoT스위치를 예를 들어서 최대한 간단히 설명해보도록 하겠습니다. 

 

 

스위치를 비롯한 IoT 제품들을 알아보다 보면 기존에 접하지 못했던 생소한 통신규격, 용어들을 확인할 수 있는데요. 통신은 기본 심지어 배선까지 고려해야 하는 경우가 참 많습니다. 각종 IoT 관련 커뮤니티에 가보면 이 과정에서 정말 많은 분들이 사전 학습 없이 IoT 제품을 선택해서 낭패를 보는 경우를 많이 보게 됩니다. 중선선, 2선, 3선, 뉴트럴, 와이파이, 지그비, 지웨이브, 블루투스 등 다양한 용어들, 제품마다 다른 작동방식, 비용 차이.... 너무나도 많은 궁금증이 있으리라 생각합니다. 이 궁금증을 3가지로 한번 풀어보겠습니다.  

 

 

 

 

통신 프로토콜의 이해

 

[지그비 Zigbee]

- 저속, 저전력, 저비용을 특징으로 하는 양방향 무선망 기술

- 지그비 제품은 보통 스스로가 통신을 확장시켜주는 독립적인 무선 기능(리피터)을 내장하고 있음

- 통합관리를 위한 스마트 허브 장치 필요 (EX, 필립스 휴 브릿지, 샤오미의 샤오미 게이트 등)

- 소비 전력이 아주 낮고, 스마트 허브 및 개별 장치와 통신 가능

- 인터넷 미연결 공간에서도 사용 가능(인터넷 연결은 지그비 장치들을 통합해주는 스마트 허브만 필요) 

- 전 세계 스마트홈 시장의 활성화로 지그비 프로토콜의 대대적인 성장 예고

 

단점은 지그비 신호를 통합 관리하고 인터넷을 연결해주는 별도의 스마트 허브가 필요하다는 것이며 스마트홈 구축 시 통신 규격을 맞춰야 하는데 와이파이 제품 대비 선택지가 아직은 많지 않다는 점입니다. 또한, 지그비 각 제품들에 대한 연결 관리와 함께 허브를 통한 인터넷 연결이라는 2중 관리의 번거로움이 있습니다. 장점은 허브에서 제품을 통제하므로 공유기 및 인터넷 데이터 통신 부담이 적다는 점과 저전력으로 전기세 부담이 완화된다는 점으로 최근에는 와이파이 제품군보다 각광받고 있는 추세이고 개인적인 생각으로도 지그비가 스마트홈 시장에서 결국 우세하리라 생각합니다.

 

 

[와이파이 WIFI] 

- 인터넷이 연결되어 있으므로 스마트폰, 태블릿 등을 통해 전 세계, 24시간, 365일 모니터링 및 제어 관리 

- 지그비 대비 상대적으로 전력 소모가 상당하므로 배터리로 작동되는 와이파이 제품은 꺼려지는 현상 발생

- 지그비 모델 대비 제품들의 단가 및 통신망 구성을 위한 준비 기기(공유기 등)가 다소 비싸게 형성

- 제품 자체적으로 WIFI에 직접 연결되므로 단일화된 관리와 유지보수 가능

- 기가급 속도와 저지연 성능을 구현하는 WIFI6 표준의 활성화로 보다 안정적인 스마트홈 구축 가능 

- 안정적인 운용을 위해 메시망 등 집안 전체 음영지역이 없는 WIFI통신 환경 구축 필요 

 

와이파이는 사실 스마트홈 구축을 위한 표준 통신 규격은 아닙니다. 스마트홈 구축을 위한 표준 통신 규격은 지그비, 지웨이브가 대표적이기 때문이죠. 그럼에도 불구하고 지그비든 지웨이브든 이 것들이 연결되기 위해서는 아이러니하게도 무선인터넷이 필요하고 이미 모든 집에는 와이파이가 다 구축되어 있기 때문에 사실상 진입장벽은 가장 좋은 통신규격이라고 할 수 있습니다. 단점은 다소 높은 소비 전력과 상대적으로 높은 제품 비용, 공유기 및 인터넷 데이터 통신 부담이 존재한다는 점이며 장점은 제품군이 워낙에 많아서 다양한 제품에 대해서 통신 규격을 맞추는 것이 수월하고 우리가 잘 알고 있는 와이파이에 대한 이해만 필요하다는 점입니다. 추가로, 이미 상용화된 WIFI6을 선택할 경우 2.4 Ghz로 작동하는 스마트홈 제품류에서 속도와 안정성, 연결성을 지금 당장이라도 대폭 확보할 수 있습니다.

 

[추가 정보]

공통점 : 모든 IoT 통신 규격은 2.4 Ghz 또는 유사한 주파수에서 작동

블루투스 : 블루투스는 저전력 무선 연결로 기본적으로 네트워크 통신이 아니라 취급하지 않음 

지웨이브 : 지그비와 거의 유사하나 전파를 사용하는 통신방식이라 통신 규격을 맞추기 어려움  

비고 : 와이파이, 지그비, 블루투스 심지어 RF 등 다양한 통신 모듈을 동시에 탑재한 IoT 제품들 존재 

 

 

 

 

필자의 개인적인 결론을 적어보자면, 수십 개 이상의 스마트 홈 IoT 제품을 최소 필수 조건으로, 저비용으로, 안정적으로 컨트롤하기 위해서는 지그비 제품 운용이 다소 유리하고 앞으로도 더욱 유리해질 것입니다. 하지만, 지금 당장 복잡한 것이 싫고, 각축전의 양상을 보이는 IoT 통신 기술이 조금 더 보편화되기 전까지 최대한 쉽고 편하게 스마트홈을 구축하기 위한 선택지로서 조금 초과되는 전력비에 부담이 없거나 가정의 인터넷 회선과 공유기와 와이파이 상태가 충분히 쾌적할 경우 와이파이 제품 운용이 속도면에서나 관리의 일원화 측면에서 유리하지 않을까 생각합니다. 

 

 

 

 

전기선과 중선선의 이해 

 

우리나라의 전기선 규칙은 전력선 2개와 접지선 1개, 총 3개의 선을 사용합니다. 집에 있는 콘센트에 구멍이 2개인데 구멍 중 하나는 활선(L)이고 또 하나는 중선선(N)인데 이 2개가 만나서 전기를 통하게 해 줍니다. 나머지는 접지선으로 보통 지하에 연결되게 되죠. 참고로, 가정용 플러그는 아무 방향으로 꼽아서 사용이 가능한데 콘센트에는 L과 N의 구분이 따로 없기 때문입니다. 

 

1~3구 스위치의 기본 배선도(출처 : ledhouse.co.kr)

 

그런데 스위치는 어떨까요? 우리가 옛날 초등학교 때 '전지와 전구' 시간에 배웠던 그 내용을 생각해보면 됩니다. 위의 1구 스위치에서 보시는 것처럼 그냥 1개의 활선(L)을 조명으로 이어줬다 끊어줬다 하는 것이죠? 따라서, 보통의 경우 중선선, 접지선 없이 활선 1개만 들어오고 버튼 수에 따라서 전등으로 나가는 선만 수량대로 있으면 됩니다. 참고로, 위의 2구, 3구 스위치에는 활선(메인선)을 각각 버튼으로 연결시켜주는 연결선(점프)이 있는데 요즘 거의 모든 스위치들은 연결선이 매립되어 나오므로 신경 쓸 필요는 없습니다.

 

L : Live, 활선(전기가 들어오는 선), +220v와 -220v 전압이 초당 60번씩 발생, 만지면 감전

N : Neutral, 중성선(전기가 돌아 나가는 선), 전위가 고정되어 이론상 감전되지 않음, 약간의 전압이 발생

 

보통의 물리 버튼 1~3개로 구성된 스위치는 전원이 공급될 필요 없이 그저 기존 전원선을 이어줬다, 끊어줬다 역할만 하면 됩니다. 따라서, 이러한 스위치 들은 중선선(N) 없이 메인 활선 1개와 등으로 가는 선만 필요합니다. 이 것을 우리는 2선식이라고 합니다. 그런데 우리가 바꾸게 될 IoT스위치는 스위치 스스로도 전원 공급이 필요하죠? 그렇기 때문에 이론상 2개의 극성이 만들어져야 하므로 N선이 더 필요한 것, 즉 3선식 구성이 필요한 것입니다. 

 

물리식, 기계식 스위치 (전압 불필요)

 

 

이제 여기서 궁금한 것이 생깁니다.  IoT스위치를 예를 들면 이 것들은 스스로 작동을 해야 하는 것으로 전부 3선식 구성이, 즉 중선선이 필요한 것이 아닌가요? 아니 스위치를 ON 하기 전에는 1개의 극성만 가지게 될 텐데 어떻게 스마트 스위치가 전원 공급이 가능한 것입니까? 중선선이 있으면 당연히 선택지가 더 많아지겠지만 없어도 가능합니다. 2선방식의 IoT스위치라는 것이 있는데 이 녀석들은 놀랍게도 1개의 활선이 끊어진 상태임에도 그 사이의 저항을 이용해서 미세한 전압을 상시 발생시켜줘서 이 전압을 통해 전자적으로 제어되는 스위치에 LED도 가동해주고, WIFI도 연결된 상태로 유지시켜줄 수 있기 때문입니다.

 

전자식 스위치 (전압 필요)

 

 

여기서 2선식의 단점이 발생됩니다. 스위치가 OFF상태임에도 미세한 전류가 흐른다고 했죠? 그렇기 때문에 와트수가 적거나 안정적이지 않은 규격의 전등 또는 조명을 사용할 경우 잔광 현상 또는 플리커 현상이 발생할 수 있습니다. 이를 막기 위해서는 1. 스위치의 규격을 정확히 확인하고 2. 사용하는 전등의 규격도 확인하고 3. 그래도 문제 해결이 안 되면 잔광을 제거해주는 콘덴서를 전구에 직접 결합하여 이 문제를 해결할 수 있습니다.

 

잔광 효과가 발생되지 않고, 전력 효율도 좋고, 더 안정적인 3선 식으로 표준화가 되었다면 좋았겠지만  안타깝게도 요즘에는 가정의 전기 배선도 그렇고, 스위치 역시 2선식으로 작동하는 경우가 너무나도 많아졌습니다. 게다가 2선식을 3선식으로 변경하는 것은 사실살 큰 배선공사가 필요하므로 우리 집의 스위치 구조가 2선식으로 이루어졌다면 IoT스위치의 선택지는 2선식으로 정리가 되어야 합니다. 

 

2선식으로 구성된 1구 물리 스위치

 

필자의 집 역시 예상했던 것처럼 2선식으로 전기가 구성되어 있습니다. 결국, 2선식 IoT스위치를 알아볼 수밖에 없었고, 여러 가지 단점을 커버해줄 신뢰도 있고 안정감 있는 스위치 제조 업체를 선택하는 일만 남았습니다. 이는 비단 스위치에 해당하는 것은 아닙니다. 스마트홈 구축에 전기배선을 활용하는 것의 대표적인 제품이 스위치이지 실제로 각종 센서류, 대형 전력기기들, 등기구 역시 스위치와 유사하게 가정의 배선을 활용하는 제품들이 많습니다.

 

결론을 내보자면, IoT스위치 또는 배선과 직결된 IoT 제품을 선택하는 기준은  집의 배선 구조입니다. 기존 스위치가 2선이라면 어쩔 수 없이 2선으로 구입해야 하고 3선 구조라면 중선선이 포함되는 스위치를 구매하셔야 합니다. 국내 제품은 해외 제품 대비 기본적인 제품의 설계가 당연히 국내 집 구조에 최적화되어 있기도 하고 고객지원 측면에서도 매우 유리한 것은 맞습니다만, 가격대가 직구 제품 대비 2~3배 이상 비싸게 형성되어 있습니다. 해외 제품의 경우 잘 찾아보면 일부 저급 브랜드를 제외하면 제품의 기능 자체만 놓고 보면 국내 제품과 크게 다르지 않은 제품들도 많이 있고 무엇보다 비용이 어마어마하게 절감될 수 있으니 스위치, 릴레이, 센서류 등 배선을 활용하는 제품을 선택할 때는 꼭 배선 구조와 전기 규격을 우선 검토하시길 바랍니다.

 

 

 

 

IoT 플랫폼의 선택

 

IoT 제품을 구매했다면 이제 그 제품이 어떤 플랫폼에서 작동하는지 확인해야 됩니다. 샤오미의 미홈, 필립스의 필립스 휴, 엘지의 씽큐, 투야의 투야 스마트 등이 대표적인데 우리들이 원하는 것은 개별 제조업체, 브랜드의 플랫폼이 아니라 실제 음성인식 서비스를 포함하는 통합된 IoT 플랫폼 즉, 구글 어시스턴트와 스마트싱스입니다. 구글 홈과 스마트싱스는 음성인식 서비스이자 IoT 플랫폼으로 앞서 말한 미홈, 필립스, 엘지 등 대부분의 IoT 플랫폼과 연동이 됩니다. 당연하겠지만 규모가 크지 않은 IoT 제조업체는 자체적인 APP과 플랫폼이 존재함에도 불구하고 스스로 음성인식 기술을 고도화하는 것이 부담이 돼서, 대형 공룡들을 상대하기 부담스러워서, 제품 개발에 집중하기 위해 구글, 삼성 등과 연동을 채택하게 됩니다. 우리가 구입하게 될 스위치 및 각종 IoT 제품들은 대부분 구글 제품, 삼성제품이 아니므로 당연하게도 해당 기기의 제조사인 제삼자 앱을 거쳐서 구글 홈, 스마트싱스와 연동이 되어야 합니다. 바로 이 지점에서 플랫폼의 선택이 매우 중요하다고 할 수 있습니다. 내가 집에서 구글 홈을 사용 중인데 구매한 제품이 구글 홈을 지원하지 않고, 스마트싱스만 지원한다면 통합되고 단일화된 스마트홈 경험을 할 수 없으니깐요.

 

아래와 같이 필자는 국내 브랜드 2선식 스위치를 구매했는데요. 이 제품은 Tuya라는 플랫폼으로 연동이 됩니다. Tuya는 전 세계 190여 개 이상의 국가와 파트너를 맺고 있는 사물인터넷 관련 대형 업체로 단순히 스위치뿐만 아니라 릴레이, 전동커튼, CCTV, 리모컨 등 적용 제품군이 매우 많습니다. 당연하겠지만 구글 어시스턴트와 스마트싱스는 tuya에 등록된 제품들을 직접 연동시킬 수 있습니다. 유사한 사례로 국내 스마트홈의 인기 브랜드인 '헤이홈' 역시 자체 APP이 있어서 이 앱으로 기기의 조작이 가능하지만 모든 멀티탭, 스위치, 전동커튼 제품 등은 tuya 플랫폼을 직접 활용하고 있습니다. 즉, 헤이홈에서 IoT 제품을 구입한 사용자는 해당 기기를 헤이홈 APP, 투야 APP에서 컨트롤할 수 있는데 구글 홈은 헤이홈과 투야 연동을 지원하므로 고민할 필요도 없이 투야 플랫폼에 기기를 세팅한 후 구글 홈을 통해 완전한 통합 관리가 가능하다는 뜻입니다. 

 

국내 브랜드 2선식 IoT스위치

 

 

결론을 이야기해볼까요? 스위치는 A 플랫폼(APP)을 활용하는 제품으로, 멀티탭은 B 플랫폼을 활용하는 제품으로, 센서는 C플랫폼을 활용하는 제품으로 이런 식으로 Iot장비들을 저렴하다는 이유로, 플랫폼과 통신규격을 이해하지 못하고 각각 구매를 하면 나중에 제품을 연동시킬 때 큰 불편이 발생합니다. 각각의 제품을 제조업체의 app에 등록해야 하고, 또다시 구글 홈, 스마트싱스 등에 연동을 해야 해서 관리 포인트가 늘어나게 되고 이에 따르는 이슈 발생 가능성이 매우 높아지게 됩니다. 따라서, 가급적이면 다양한 제품을 지원하는 단일 플랫폼을 활용하는 것이  여러모로 유익할 것이니 스위치뿐만 아니라 IoT 제품을 구입할 때 해당 제품이 어떤 플랫폼을 활용하는지 미리 점검하고 우리 집에서 어떤 IoT 플랫폼을 메인으로 사용할지 반드시 사전에 고민을 하셔야 합니다. 만약에 음성인식을 포함한 완전한 통합 IoT 플랫폼으로 스마트싱스를 선택했다면 이제부터 IoT 제품을 선택하는 기준은 스마트싱스 연동이 되는지, 구글 어시스턴트를 선택했다면 구글 어시스턴트 연동이 되는지 만약에 공식 지원이 안된다면 3자 앱 연동 기능이 제공되는지를 보시면 됩니다. 

 

 

 


IoT스위치를 기준으로 스마트홈 구축에 꼭 필요한 3가지 정보를 아주 간단히(?!) 알아보았습니다. 원래는 IoT스위치 제품을 구매해서 그 후기를 작성해보고자 글을 쓰기 시작했는데 본 내용을 다루면 향후 글들 역시 방문자 분들께서 충분히 어렵지 않게 이해가 가능하리라 생각됩니다. 글이 너무 길어져서 오늘은 여기까지 소개하고 곧바로 필자가 구매하고 설치한 IoT스위치 내용도 이어서 다뤄보도록 하겠습니다. 

 

 

<필수게시물>

무선인터넷 와이파이 2.4Ghz대신 5Ghz를 사용해야하는 이유

스마트홈 구축을 위한 통신단자함 구성 팁 (기가망, 빌라, 원텐블럭)


댓글3

  • beep 2022.06.22 20:11

    이번 알리 행사 때 스마트플러그 사려고 알아보는 중이었는데 이 글 덕분에 많은 정보 얻어갑니다! 글 내용처럼 지그비에 투야로 구매 하려는데 혹시 추천 해주실만한 모델 있나요??
    답글

    • Favicon of https://reddreams.tistory.com BlogIcon 빨간꿈 2022.06.22 21:21 신고

      저는 집에 고콘 스마트플러그를 4구짜리 하나를 사용하는데 다른제품을 써보진 않아서 추천을 해드리기는 어려울 듯 합니다. 고콘은 국내 브랜드고, 투야와 공식적으로 제휴를 맺은 제조업체고 헤이홈 제품보다 저렴해서 선택했습니다. 국내 IOT 인기 주자 헤이홈 제품이 인기가 많으나 가격대는 엄청 높을 것입니다. 알리 행사를 고려하신다면 2~3배 이상 높을 것 같습니다. 참고로, 스마트플러그와 같이 전기,배선,통신에 영향이 적은 단일 제품류는 플랫폼만 맞는다면 해외직구도 괜찮은 선택일듯합니다.

    • BlogIcon beep 2022.06.22 21:35

      국내는 고콘, 헤이홈이 유명하군요! 스마트 플러그랑 허브 하나 사면 되는 것 같은데 원하는 기능인 전력 사용량 보기, 음성 명령 까지 사용하려면 어떤 걸 사야 좋을지 엄청 찾아보고 있네요. 해외 직구도 괜찮다고 하시니 안심이 됩니다! 정보 감사합니다~