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홈 오토메이션과 빌딩 오토메이션 지원하는 KNX 칩셋 기술

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IoT, 센서, AI(Artificial Intelligence) 기술로 빌딩은 점점 더 스마트해지고 있다(그림 1). 이러한 기술들이 모여 새로운 가능성을 열면서 사용자들은 더 간편한 삶을 누릴 수 있다. 빌딩의 접근성, 유연성, 사용자 친화성에 대한 수요가 높아짐에 따라 케이블이나 무선을 사용한 센서/엑추에이터 네트워크(Sensor/Actuator Networks)가 더 중요해지고 있으며, 이는 빌딩의 에너지 효율과 IT 보안을 위해서도 중요하다.

 

KNX 칩셋 기술

 

KNX는 수년간 빌딩의 통신 및 자동화를 위한 국제표준으로 자리잡았다. 이 표준의 기원은 1990년 초 EIB(European Installation Bus)라는 명칭의 표준에서 찾을 수 있다. 여기에 BATIBUS(프랑스)와 EHSA(네덜란드)와 같은 다른 표준들이 더해져 2006년 KNX 협회가 탄생했다.

 

KNX는 분산형 버스 시스템으로서, 각기 다른 수많은 공급사 및 제조사의 모든 KNX 인증 제품은 상호적으로 네트워크에 연결하고 구성할 수 있다(그림 2).

 

엔지니어링 툴 소프트웨어(ETS)를 사용하면 모든 KNX 네트워크에서 설계, 구성, 진단을 할 수 있다. 물리적 수준에서 가장 많이 사용되는 미디어는 T/P(꼬임쌍선), 이더넷(IP : 인터넷 프로토콜), 무선통신(KNX-RF 868MHz)이다.

 

 

ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)는 이 모든 전송 미디어를 지원하는 완전한 구성의 KNX 인증 칩셋 제품을 제공하며, 블루투스5(Bluetooth5) 호환 스마트폰이나 태블릿과 같은 모바일 디바이스를 통합할 수 있도록 지원한다.

 

ST-KNX는 꼬임쌍선 케이블용 KNX 트랜시버로서, 오늘날 빌딩 오토메이션 시장에서 가장 큰 점유율을 보유하고 있는 무선통신용 KNX 버스에 통합된 2개 전압 레귤레이터를 갖추고 있다.

 

 

KNX-RF는 이제 868MHz 대역의 무선 기술을 사용한다. KNX 디바이스는 ETS를 이용해 KNX의 유선 인프라로 손쉽게 통합할 수 있다(그림 3). 이 칩셋은 KNX 인증 파트너사의 KNX-RF 스택 구현에 대해 문을 열어놓고 있다. TAPKO 테크놀로지(TAPKO Technologies GmbH)는 ST 플랫폼용으로 인증된 KNX 스택(KAIStack)을 이미 제공하고 있다.

 

 

그림 4에서는 소프트웨어 층에서 BlueNRG-2 호스트로 KNX-RF와 BLE 스택을 통합한 모습을 보여준다. 이 BlueNRG-2 호스트는 SPI를 통해 SubGHz KNX-RF 트랜시버로 연결된다. 32비트 Cortex M0 ARM 기반 BlueNRG SoC는 S2-LP의 호스트이자, IOS 또는 안드로이드 모바일 디바이스와의 BLE 통신을 지원하는 컨트롤러이다.

 

 

그림 5는 KNX와 BLE용 평가 보드를 갖춘 ST 개발 환경을 보여준다. 블루투스 구현을 위해서는 BLE 인증 ST 모듈(BlueNRG-M0/M2)도 사용할 수 있다. BLE 기능이 필요하지 않으면 KNX-RF의 호스트로 STM32 마이크로컨트롤러를 사용할 수도 있다.

 

결론

 

빌딩에 적용되는 KNX 인증 부품은 그 영역을 계속 확장하고 있다. 실내 관리, 조명 제어, 홈&빌딩 모니터링은 물론 셔터, 블라인드, 난방, 환기, 공조 시스템의 원격 및 자동 제어와 같은 애플리케이션이 스마트 빌딩을 위한 지능형 솔루션을 구현하고 있다.

 

ST는 MEMS나 이미징 기술 기반의 센서를 다양하게 제공해, 빌딩 네트워크(Buliding Network)에서 움직임이나 환경 감지, 광학 감지에 사용할 수 있게 해준다. KNX 인프라에 저전력 블루투스(BLE)를 추가함으로써, 구성 작업을 용이하게 하고 모바일 디바이스로 제어하는 인간-기계 인터페이스(Human Machine Interface)로 사용할 수 있다. 빌딩에서 KNX를 사용하면 에너지 소비를 줄이는 데도 도움이 되며, 무선 통신을 통해 새로 케이블을 설치하지 않아도 기존 인프라를 현대화하거나 개조할 수 있다.

 

또한, 에너지나 수도, 전기 검침을 위한 전자 계량기 시스템과 열비용 할당기를 갖춘 스마트 그리드 솔루션이라는 현 주제와 관련해서는, 이러한 디바이스에 대한 인터페이스를 현대 계량기 시스템에 사용하는 무선 M-BUS/OMS와 같은 다른 무선 SubGHz 표준과 통신이 가능하도록 개발할 수 있다.

 

 



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