DESIGN YOUR SMARTHOME

특별한 NEST 온도조절기 설치사례



인테리어 업체와 협업으로 설치한 사례입니다.
인테리어 컨셉에 맞추어 설치 위치, 스위치와의 조화, 냉난방기의 적용방식까지 하나하나 확인해가며 진행한 현장입니다.
두 달간 공들여 인테리어 공사를 한 현장입니다.
인테리어 업체와 NEST 설치에 관련된 미팅을 하면서 인테리어와의 조화에 관해 많은 신경을 쓰기도 했습니다.

     

LDK[각주:1]가 넓은 현장이어서 시스템 에어컨 3대가 설치되며 바닥 난방배관은 거실과 주방 2 zone으로 구성이 되었습니다.

미니멀리즘 인테리어에 맞게 벽에는 단 1 대의 NEST만 설치해 에어컨 3대와 거실,주방의 난방을 모두 제어해야하는 조건이었습니다.

이런 조건에서 NEST를 설치 해본적은 없었지만...

현재 제주에서 공사중인 갤러리에 더 어려운 조건의 냉난방 환경에 대해 검토를 했기에 이번 기회를 빌어 적용 해보기로 했습니다.

나머지 3개의 방은 다음과 같은 환경으로 셋팅하여 냉난방 모두 각방제어를 하기로 했습니다.

이번 현장과 같이 LDK가 넓고 3개의 방이 있는 경우의 냉난방은 다음과 같이 구성이 됩니다.

NEST 온도조절기 설치 시점은 모든 인테리어가 끝나고 인터넷 서비스가 설치된 후 입니다.

인테리어 업체에서 제가 알려드린데로 배선과 전기작업을 꼼꼼히 해주셔서 설치에 별다른 어려움없이 무난히 설치했습니다. 

     

     

스위치는 JUNG으로 설치되었고 스위치와 NEST정확히 중앙에 일치하게 설치해 하나의 제품처럼 보이게 설치했습니다.

그리고 마지막으로 NEST 1 대로 3대의 에어컨을 제어하는 영상입니다.



  • NEST 설치를 의뢰하시거나 협업을 원하시는 인테리어 업체는 다음의 메일로 연락주시면 됩니다.

necros@mac.com





 






  1. Living Dining Kitchen [본문으로]

모션 센서와 존재감지 센서


움직이는 물체를 디텍팅하는 센서중 모션 센서와 존재감지 센서가 있습니다.
스마트 홈을 운영하시는 분들 대부분은 두 센서가 동일하다고 생각합니다.
동일한 기능을 수행하며,모양도 동일하므로 두 센서를 통칭해서 모션 센서라고 여깁니다.
아마존 같은 쇼핑몰에도 두 센서 모두 동일한 장치 제품으로 분류됩니다.
그러나, 두 종류의 센서가 각각 다른 방식으로 개발되고 있으며,기술이 발전함에 따라 두 센서는 서로 극명한 차이를 보입니다.
따라서, 두 센서의 차이를 이해하는 것이 중요합니다.

<모션 센서와 존재 감지 센서들>

모션 및 존재 감지 센서는 분명한 차이가 있으며 두 센서는 상황과 공간에 따라 적합하게 적용해야 합니다.

두 센서의 주요한 차이점은 모션 센싱 능력과 감도, 해상력,센싱 범위에 있습니다.


모션 센서

모션 센서는 선택한 감지 각도 영역(90 ~1 20도 )에서 움직임을 감지하고 이에 따라 반응합니다.

모션 센서는 감지 영역이 좁고,센서가 민감하지 않기 때문에 일반적으로 사람의 이동 같은 큰 동작을 감지하는데 적합하게 설계되었습니다

스마트홈에선 일반적인 상황에서 가장 많이 사용하며 현관,복도,외부 같은곳 즉,사람이 이동하는 공간에 가장 적합합니다.

모션 센서는 감도가 민감하지 못하고,센싱 범위가 좁기 때문에 가격이 저렴합니다.

모션 센서의 감도가 낮다고 하는 것에 대해 스마트 홈 유저들은 의아하게 생각할수 있습니다.

Z-Wave 컨트롤러에서 센서의 민감도를 조절 할수 있는데 왜 감도가 낮다고 하는지 이해가 되시지 않을겁니다.


일반적인 모션 센서로는 최대 민감도로 셋팅하더라도 사람의 미세한 움직임은 감지를 못합니다.

저렴한 비용으로 센서를 만들어야 하기에 어느 정도의 성능만 만족하게 만들어졌습니다.

숨을 쉴때 사람의 미세한 움직임,손가락 움직임 같은 동작은 감지조차 되지 않고 살짝 손을 움직이는 정도라도 아예 감지를 못하는 정도이며,몸을 살짝만 움직이는 정도에도 감지를 놓치거나 감지가 되지 않는 경우가 많습니다.

그래서,화장실 같은 경우 조명 자동화에 모션 센서를 적용하면 100% 확률로 실패를 합니다.

샤워같은 동작이 끊임없이 이어지는 경우엔 상관없지만,변기에 앉아서 볼일을 보는 경우엔 힘만 쓰지 동작은 거의 일어나지 않기에 조명이 꺼지기 일수 입니다.

이런 경우엔 극도로 높은 해상력의 정밀도, 미세함 움직임조차 놓치지 않는 민감도,넓은 센싱 범위를 가진 센서가 필요하다는 결론입니다.

자! 이제 존재감지 센서에 대한 내용입니다.


존재 감지 센서

존재 감지 센서는 극도로 높은 해상도의 정밀도 기반의 센서 기술을 사용하여 미세한 움직임에도 반응합니다. 


예를 들어 사무실이나 교실과 같이 오랜 시간 동안 큰 움직임이 없이 사람이 앉아 있는 공간에 조명 자동화를 한다면 하면...

재실여부에 의한 조명 자동화는 구현이 어렵습니다.

소수의 인원이라면 상관없겠지만,불특정 다수가 점유하는 공간이라면 현실적으로 불가능 합니다.

모션 센서는 민감도와 센싱 각도 범위가 좁기 때문에 다수의 모션 센서를 공간 곳곳에 설치해야 하는 복잡함이 있습니다.

마이크로 웨이브 센서를 생각하시는 분도 계시겠지만,벽을 통과해서도 감 되기에 공간내에서 사용하기에 적합치 않습니다.

존재 감지 센서는 실내에서의 존재 모니터링과 움직임 감지를 위한 포괄적인 기능을 제공합니다. 

천장에 설치하면 360°범위에서 미세한 움직임까지도 감지할 수 있습니다.


존재 감지 센서의 원리는 간단히 다음과 같습니다.

일반적으로 사용하는 PIR 모션 센서의 모션 감지 방법입니다.

세그먼트 렌즈 또는 프레즈넬 렌즈의 패턴을 통과한 사람이 발산하는 적외선을 PIR 센서가 감지합니다.

이때 감지 능력은 센서의 성능, 감도, 해상력, 렌즈의 패턴, 소프트웨어에 영향을 받습니다.

일반적으로 PIR 센서는 센서 방향과 직각을 이루는 방향에서의 모션에 대한 감지능력은 뛰어나지만,일치된 방향에서는 온도변화 감지가 여려워 감지능력이  떨어집니다.

PIR 센서는 어느 방향에서든 감지의 정확도를 높이기 위해 세그먼트 렌즈를 사용합니다.

PIR 센서 기술의 핵심은 렌즈입니다.

카메라도 렌즈에 따라 해상력,분해능력,선예도,색수차 방지,가장자리 해상력 등이 다르듯이 PIR 센서도 렌즈가 중요합니다.

센서의 "눈(렌즈)"으로 공간에서 이동중인 사물의 적외선을 감지합니다.

감지된 적외선 데이터는 센서 회로로 전달됩니다. 

정확한 신호는 포괄적이고 정밀도 높은 데이터 수집에 의존하기 때문에 렌즈의 품질과 디자인이 중요합니다.

위의 그림은 존재 감지 센서의 렌즈 패턴입니다.

110도의 감지 범위를 가지는 센서와 360도의 범위를 가지는 센서의 렌즈 패턴이 다릅니다.

실제품의 존재 감지 센서의  다양한 렌즈 패턴입니다.

일반 모션 센서가 120도의 감지 범위를 갖습니다.

존재 감지 센서는 종류에 따라 다르지만 최대 360도의 감지 범위를 갖습니다.

렌즈의 패턴에 의존해 360도 감지 범위를 커버하는 제품도 있지만 고사양의 제품은 3개의 PIR센서로 구성되어 있습니다.

1개의 PIR센서를 사용하면 120도의 범위를 갖습니다.

2개의 PIR 센서를 적용하여 240도 감지범위를 갖습니다.

3개의 PIR 센서를 적용해 360도 전방향의 감지 범위를 가집니다.

다수의 센서를 사용할때 각 센서의 감지 범위가 교차된 부분의 센싱 감도는 차이가 없게 렌즈 패턴을 설계합니다.


3개의 PIR 센서가 적용됨으로 존재 감지 센서는 모션 센서와는 비교할수 없는 특별한 기능을 가질수 있습니다.

- 센서 감도 개별 조절 가능 : 각 센서의 감도를 개별 제어가 가능하기에 장소와 상황에 따라 유연하게 설정할수 있습니다.

- 개별적으로 분석 할수 있는 센서 : 각 센서는 개별적으로 동작이 감지된 방향을 추적할수 있으며  그에 따라 조명이나 각종 요소를 제어할 수 있습니다. 예를 들어 사람이 걸어가는 방향의 복도 조명만 제어 할수 있습니다.

- 개별적 개체 분석 : 각 센서에 감지된 사람 카운터 

- 넓은 감지 범위 : 3미터 높이에 설치시 360도 범위 20m 까지 정확한 감지가 가능합니다.


- 감지의 정확성 : 2개 이상의 센서에 교차 감지가 되었을 때에만 감지 신호 전송. 빛이나 온풍 같은 열이 있는 요소에 의해 감지가 잘못될 수 있음을 방지.


스마트 홈에서 모션 센서와 존재 감지 센서를 상황에 맞게 구분해서 적용하면 최적의 효과를 볼 수 있습니다.

모션 센서는 현관,복도,계단 같은 곳 이동 동작이 많은 곳에 적용함이 알맞고, 존재 감지 센서는 화장실,각방,거실,주방에 적용함이 좋습니다.

특히 화장실에 적용하면 조명 자동화가 정말 쉽습니다.


Basalte

스마트홈의 미학2018. 6. 21. 13:00

Basalte 

스마트 홈 생활에 입문한 이후 다양한 스마트홈 조명 스위치, 키패드 및 LCD 터치 스크린을 많이 보았습니다. 

스마트기능을 가진 대부분의 제품 디자인은 컨셉과는 달리 전혀 스마트 하지도 않고 너무 복잡하고 인테리어와 부조화를 이룹니다.

스마트 기술을 넘어 AI 알고리즘이 접목되면서 현재 스마트 홈 제품은 그 어느 때보다 빠르게 진화하며 무궁무진한 가능성을 만들어내고 있습니다.


하지만,그로 인해 시스템 구성과 설정은 점점 더 복잡해졌습니다.

연동해야할 서비스들의 복잡하고 번거로운 셋팅 과정이 저는 싫습니다.

형태와 기능면에서 본질만 부각시켜 단순하고,직관적이며, 우아하면서 항상 편안한 시스템을 유지하고 싶습니다.

군더더기 없는 간결한 디자인을 선호하기에 제가 구축한 스마트 홈의 경우도 그렇게 많은 제품들로 구성하지 않고,최소의 제품들로만 구성합니다.


개인적으로 실내 인테리어에서 문,수전,스위치,콘센트,도어 핸들 같은 사람이 자주 사용하는 건축 자재들을 중요하게 생각합니다.

저의 집을 지을때에도 인테리어는 밋밋하다 할 정도로 간결하게 디자인 하였고,위에 언급한 자재들에 대해선 세심하게 신경을 썼습니다.

자주 사용하는 것들이기 때문에 내구성이 뛰어나야하고,

기능을 충실히 따르되 간결하고 군더더기 없는 디자인,

너무 디지털적이지 않으면서 조작성에서 아날로그의 맛이 느껴지는 것들 위주로 구성했습니다.


 

<세면대 수전,Axor Organic>

  

< 욕실입구  Sliding Glass 도어, Dorma wheel glass door>

  

<매립 전기 콘센트 , Vitrum Slide Type>

<Gira Dockingstation>

이런 자재들은 디자인,소재,설치 위치.....같은 것에 따라 공간의 품격이 달라지며,별다른 인테리어를 하지 않더라도 인테리어에 많은 고민을 한것  같은 효과를 줄 수 있기 때문입니다.


스마트홈에서 조명스위치는 가장 자주 사용하는 제품입니다.

시중에 여러 스마트한 조명스위치가 나와 있지만,그중에 전 Basalte , VItrum, Gira, Jung 같은 Switch 를 선호합니다.


벨기에에 기반을 둔 Basalte에서 제조되는 스위치는 세련되고 , 혁신적인 제품들입니다.
이 스위치들은 reddot , iF Product Design 같은 수많은 유명한 디자인 상을 받았습니다.
특히 reddot 디자인 상을 5년 연속 수상했습니다!

Basalte 

Basalte의 스위치를 보면 즉시 알아차리실 수 있는 것은 대단히 멋지다는 것입니다. 
스마트 홈 제품들은 기술적인 관점에서 설계되고 디자인 되는 경우가 많지만, NEST 온도조절기처럼 조명 스위치도 어떤 스위치를 누를지 생각하지 않고도 직관적인 방식으로 조명을 켜고 끌 수 있어야 한다고 생각합니다.
Basalte의 제품 철학은 "스마트 홈은 단순해야 하며 주택의 복잡성에 편안함을 더해 주어야 한다" 입니다.
Basalte는 Home Automation을 전문으로 합니다. 
조명 스위치, 전원 콘센트 ,  각종 통신,A/V 콘센트는 소홀하기 쉬운 자재들이지만 Basalte의 스위치들은 미적감각이 뛰어난 인테리어 디자인 작품입니다.

Basalte의 제품군

Basalte의 제품군으로는 스위치 , 지능형 온도조절기, 모션센서, 콘센트, 계단 벽면 매입등이 있습니다.

스위치

Basalte의 스위치는  Sentido , enzo 가 있습니다.

Sentido는 특허를 받은 멀티 터치 기술을 갖추고 있어 스위치 표면을 두번 이상 터치하면 다양한 기능을 할 수 있습니다. 

멀티 터치 기술로 터치하는 부분에 따라 기능의 프로그래밍이 가능하며,금속 마감을 적용하여 조작할때 고급스런 촉각적 경험을 제공합니다.

다양한 색상으로 제공되며 어떤 인테리어와도 잘 어울리도록 다양한 재질과 색상을 갖추고 있습니다.

스위치 중간에 있는 멀티 컨트롤러 LED 백라이트는 사용자가 원하는 색으로 프로그래밍할 수 있으며,스위치 상태를 피드백 하거나 야간에 어둠 속에서 Sentido의 위치를 식별하거나 밝히는데 사용할 수도 있습니다.

게다가 Sentido에는 난방과 냉방을 조절하기 위한 내부 온도 센서가 있어 실내 온도를 측정및 데이터를 스마트 홈 시스템에 전송할 수 있습니다.

Sentido는 유럽식 디자인의 우아한 스위치로 개인적으로 생각하기에 조명 스위치 중 최고인것 같습니다.

Sentido의 두가지 버전은 브러시 처리된 알루미늄, 브러시 처리된 검은 색, 브러시 처리된 회색, 새틴 화이트 와 클래식 시리즈인 청동, 거친 놋쇠, 브러시된 니켈의 두가지 입니다.

Sentido는 터치 반응이 민감하고 제어가 용이하며, 제어를 프로그래밍 할수 있어 사용자 환경에서 독특함을 보여줍니다.

동시에 두개 이상의 표면을 터치하면 일반 장면을 사용하여 룸의 모든 조명이 켜지고 꺼집니다. 

이 멀티 터치 기능은 조명 제어를 보다 사용자 친화적으로 만듭니다.

멀티 터치를 길게 터치하면 최대 4개의 추가 장면을 선택할 수 있는 독특한 장면 시퀀싱 기능이 시작됩니다. 


enzo는 50년대 후반 이탈리아 디자인에서 영감을 받아 제작되었으며 장인의 솜씨와 고품질 재료를 바탕으로 복고풍과 럭셔리함을 모두 갖추고 있습니다. 

둥근 모서리는 최고 품질의 고광택 알루미늄으로 제작됩니다. 

내부의 재질은 가죽이나 유리로 되어 있습니다.

enzo의 톡특한 매력은 복고풍의 디자인임에도 불구하고 Sentido와 동일한 최신기술이 집약된 제품이라는 것입니다.


품질 마감

Basalte은 알루미늄, 클래식, 4PerseForge, Enzo의 4가지 프리미엄 마감을 제공합니다.

알루미늄은 견고하고 매끈하며 현대적입니다. 

벨기에에서 수가공된 고품질 마감은 현대적인 인테리어와 전통적인 인테리어 모두에 매력적입니다.

고전적인 모델은 청동, 황동, 니켈, 구리를 적용했으며, 시대를 초월한 디자인은 다양한 인테리어와 조화를 이루고 있습니다.

Forge는 독특하고 디테일한 마감을 제공하는 수공예로 조각된 커버이며, 인테리어를 돋보이게 하는 완벽한 선택입니다.


온도조절기

Deseo는 아름답게 디자인된 혁신적인 룸 컨트롤러입니다. 

얼핏보면 일반 온도조절기라고 생각할수 있으나 Deseo의 기능은 더 확장이 가능합니다.

멀티 터치가 적용되었으며 사용자가 난방, 에어컨뿐 아니라 기본 조명, 장면,멀티컬러 조명 제어 심지어 멀티 룸 오디오 시스템도 제어할 수 있습니다. 

이는 Deseo 한대로 실내의 모든 기능을 제어 할수 있다는 의미 입니다.

Deseo 컨트롤러는 LCD화면에 메인 룸 기능을 표시하며, 제어할 개별 기능이 포함된 하위 메뉴 폴더에 쉽게 액세스 할 수 있습니다. 

기능이 많이 필요없는 작은 룸의 경우엔 메뉴 구조를 더 단순화할 수 있습니다. 

Sentido와 마찬가지로, Deseo는 우아하고 세련되며, 모든 인테리어와 조화를 이룹니다.

Motion detector

Auro 모션감지기는 아주 작고(43mm) ,감지속도가 빠르며 눈에 띄지 않게 천장에 설치가 됩니다.

flat design이므로 인테리어에 완벽하게 녹아들어갑니다. 존재감을 느낄수가 없을정도 입니다.

조도센서와 온도센서가 내장되어 있으며,이를 이용해 다양한 기능을 응용할수 있습니다.

다수의 Auro가 동일한 조명 설비를 제어하는 ​​상황에서는(현관에서 발생한 모션이 다수의 Auro에 동시에 감지되어 현관조명을 제어하는 경우) Auro중 하나를 마스터로 셋팅하고 다른 하나를 슬레이브로 셋팅하는 것이 가능합니다. 

그러면 마스터 Auro가 제어권을 가지며 슬레이브 Auro는 감지된 모든 동작을 트리거 해서 마스터 Auro에 전달합니다. 

그후 마스터 Auro는 차례로 조명기구를 제어합니다.(Fibaro에도 이와 같은 기능이 있습니다.)

Auro는 시간에 따라 주간 또는 야간임을 알수 있습니다.

그로인해 시간에 따라 조명의 밝기를 적절하게 조절하거나, 다른 장면을 활성화할수 있습니다.

내부 조도 센서를 사용하여 실내 빛의 밝기 정도에 따라 조명 장치를 켜거나 끌 수 있으며 다른 디밍 값을 설정할 수 있습니다. 

예를 들어 조명 수준을 낮에는 80%로, 야간에는 30%로 설정할 수 있습니다. 

스위치를 끄더라도, 예를 들어 10%의 조도 값을 설정하여 실내에 최소한의 조명이 유지되도록 할 수도 있습니다. 

Auro는 슬림한 디자인으로 인해 전용 커버를 이용해 스위치처럼 벽에도 설치가 가능합니다.

천장에 설치하든,벽에 설치하든 존재감이 느껴지지 않게 인테리어와 조화를 이룹니다.


콘센트

Basalte의 콘센트는 스위치와 동일한 디자인과 동일한 고품질 마감을 적용하여 디자인의 통일성을 제공합니다.

정교하게 제작된 콘센트는 전원소켓을 삽입시 부드럽지만 확실하게 밀착이 됩니다.

1~3구 콘센트가 있으며,USB,RJ45 포트와 결합된 모델도 있습니다.

VIA

via는 벽면 계단 매입등으로 은은하게 바닥을 비추어 모든 조명이 소등이 된후에 눈부심없이 실내를 걸어다닐수 있게 디자인 되었습니다.

스위치와 동일한 마감과 사이즈를 적용했기 때문에 디자인의 통일성을 제공하며,어떠한 실내인테리어와도 조화를 이룰수 있습니다.


Johnson Controls GLAS Smart thermostat


빌딩자동화로 유명한 Jonson Controls에서 출시한 Cortana를 기반으로 하는 스마트 온도조절기입니다.
GLAS는 Cortana와 Windows 10 IOT Core를 탑재한 최초의 스마트 온도조절기입니다.
시장에 출시된 수 많은 스마트 온도조절기들은 이제 기능상으로는 거의 동일하며 디자인,편의성,호환성 같은 취향에 따라 구입해 사용하는 추세입니다.

Jonson Controls은 NEST와 Ecobee로 대표되는 스마트 온도조절기 시장에 가장 늦게 뛰어 들었습니다.
그동안,여러 종류의 스마트 온도조절기를 사용했었는데 모두 다 거의 비슷한 기능을 제공하기 때문에 새로울 것이 없었습니다.

작년에 GLAS가 출시되었을때 디자인에서 부터 신선한 느낌을 받았습니다.
가장 최근에 출시된 만큼 기존의 온도조절기에 비해 차별화되는 특징,세련된 인터페이스,AI 알고리즘에 대해서 많은 기대를 했습니다.
반투명한 OLED 터치스크린이 전면에 있어 실내 온도 제어와 공기질 제어를 위한 각종 정보들이 나타나 이를 기반으로 제어하는 방식으로 예상됩니다.

GLAS와 타 스마트 온도조절기와 차별화 되는 기능이 tVOC & eCO2 Air Quality sensors 부분입니다.

개인적으로 제일 기대하는 부분이기도 한데 GLAS는 단순히 실내온도를 제어하는 것에 그치지 않고,쾌적한 실내공간을 유지하도록 냉난방 시스템과 환기,제습,가습을 통합제어한다는 것입니다.

여기에 관련된 센서의 스펙을 보면....

- Temperature ± 2°F 

- Humidity ± 3% RH 

- tVOC & eCO2 Air Quality sensors 

  • Indoor real-time air quality reporting including: 

  • Total volatile organic compounds (tVOC) 

  • Equivalent carbon dioxide (eCO2) 

  • Humidity 

 - Outdoor real-time air quality reporting including: 

  • Allergens, including tree pollen, grass pollen and ragweed pollen 

  • Ultra violet (UV) index 

  • Air Quality Index (AQI), including carbon monox ide, sulfur dioxide, nitrogen dioxide and ozone 

- Proximity (near-field): 3 ft. detection 

- Occupancy (far-field): 15 ft. detection 

- Microphone: Dual array, Cortana support

- Speaker: Audio feedback, Cortana support 

- Ambient Light Sensor: Screen auto dimming


실내공기질을 측정하는 센서가 내장되어 있으며 Foobot과 같은 방식으로 동작하는 것 같습니다.

실시간으로 측정및 보고된 실내공기질의 오염정도에 따라 환기시스템을 제어할수 있는 것 같습니다.

온도뿐만 아니라 실내의 습도, 총 휘발성 유기 화합물 (tVOC) 및 이에 대응하는 이산화탄소 (eCO2 )값을 보고합니다.

대기질의 여러 항목을 측정하고 그에 맞게 실내환경을 제어함으로써 거주자가 편안함을 유지할수 있도록 합니다.

이는, 냉난방기와 공조기를 GLAS에서 통합제어함으로써 가능합니다.

netatmo 나 foobot 센서를 별도로 구입하지 않아도 될것 같습니다.

외부의 공기질도 실시간으로 보고하는 기능이 있습니다.

알레르기 유발인자(꽃가루,곰팡이 포함)  , 자외선 지수  , 대기질 지수(AQI), 일산화탄소 , 아황산 가스, 이산화 질소 및 오존같은 외부 공기질 값을 토대로  실내 스마트 환기 제어가 가능한것 같습니다.


GLAS는 세가지 모드가 있습니다. 

Home, Away, Sleeping
NEST와는 다르게 Sleeping 모드가 추가되었습니다.
사용자가 각 모드에서 선호하는 온도를 설정하면 GLAS는 집의 상태를 감지하여 에너지를 절약하고 수면시간에는 적절히 온도를 낮춰 에너지 소비를 조절하는 기능입니다.

GLAS는 Johnson Controls의 독창적인 온도 제어 알고리즘에 대한 노하우를 적용하여 편안하고 쾌적한 실내환경을 유지하도록 설계되었습니다. 

GLAS는 연중 무휴 장비 가동 시간을 리포팅하고, 사용자의 에너지 절약에 관한 7 일간의 에너지 보고서를 제공합니다. 

사용자는 취향에 따라 7일간의 냉난방 일정을 계획할수 있습니다. 

사용자 편의 설정에는 사전 예열 / 냉각 및 온도 및 공기 품질에 따른 환기 제어가 가능합니다.

GLAS는 Microsoft의 AI 비서인 Cortana를 통해  간단한 대화를 할 수 있습니다. 

사용자는 간단한 음성 제어로 실내공간의 환경을 쉽게 조정할 수도 있으며,화면을 터치하여 온도를 변경하거나 실내 및 실외 공기의 상태를 모니터링하거나 에너지 절약을 추적하거나 다른 기능을 수행 할 수 있습니다.

GLAS는 대부분의 가스, 전기, 기름, 복사 및 에어컨 시스템을 포함하여  24V AC 표준 냉난방시스템을 지원합니다. 

2단계 냉난방을 지원하며 가습기, 제습기, HRV, ERV, FAN 을 제어하는 ​​보조 출력이 있습니다.


저 개인적으로 GLAS에 대해 많은 기대를 하고 있습니다. 

냉난방,환기,가습,제습기능을 가진 복수의 설비를 단일 시스템처럼 구축해 통합제어하는 것은 정말 어렵습니다.

통합제어가 가능하게 구성했더라도 계절에 따른 운영방법은 전문적인 노하우가 필요합니다.

제가 개발한 보드는 표준 24V AC 냉난방,환기 신호를 인식하므로 GLAS를 국내 주택의 설비 환경에 적용하는것은 문제 없습니다.

만약,기회가 된다면 GLAS는 국내환경에 적용해 꼭 사용해 보고 싶습니다.


사람의 실내 위치및 재실 파악을 위한 기술들



실내에서 사람의 재실 위치 추적 기술은 스마트홈의 기본이지만 아직 마땅한 솔루션은 없는 형편입니다.

이번 글은 스마트홈에서 보다 정확한 재실 위치 추적을 위한 여러 기술에 대한 짧은 글입니다.

얼마전에 올렸던 비콘에 관한 글도 참고용으로 보세요.

http://ecohigh.tistory.com/category/iBeacon%20%26%20Eddystone


일반적으로 재실 위치 추적기술로 우리가 스마트홈에 쉽게 접목할수 있는 기술은 Wifi 접속 분석,비콘,카메라를 이용한 이미지 인식,센서를 이용한 방법 등이 있습니다.

사람의 재실과 위치 추적을 위해선 아래 4가지가 순차적으로 이뤄져야 합니다.

개체 탐지탐지한 개체를 사람으로 인식사람으로 인식 되었을시 추적이동과 고정에 따른 위치 분석


정확한 판단을 위해선 고급 분석기술과 기계 학습 기술은 반드시 필요하며  기술들을 기반으로 다음과 같은 분석이 이뤄져야 합니다.


개체 탐지


기술에는 Tof(Time of flight), 적외선 , 이미징,비디오 분석을 통한 사람 인식이 있습니다

적외선 빔은 일반적으로 많이 사용되는 모션 센서 방식입니다.

이미징 분석 방법은 사람에게는 체온이 있으므로 움직이는 물체가 포착되더라도 열을 가진 개체를 포착하는 방식입니다.

비디오 분석은 카메라로 촬영이 되는 영상에서 사람을 인식하는 방법입니다.

TOF 빛을 물체에 쏘아서 반사되는 시간을 측정하여 거리를 계산하는 방식입니다

이를 이용해 거리를 이미지로 변환하는 것입니다

kinect2 TOF 방식입니다.

다음은  TOF 이용한 사람의 카운터 영상입니다.

여기서 중요한 것은 사람을 탐지하면 몇명의 인원인지 정확히 카운터가 되어야 합니다





탐지한 개체를 사람으로 인식


이 기술은 상당한 발전을 이룬 기술로 움직이는 물체들 중에서 사람으로 인식하는 CCTV도 많이 있습니다. 

요즘에는 사람인식 기능을 넘어 안면인식까지 널리 사용이 됩니다.


사람으로 인식 되었을시 추적


추척은 움직이는 물체를 지속적으로 포착하는 것입니다. 

우리가 어떤 기술을 사용해서 탐지한 개체를 사람으로 인식했다면 사람의 이동 경로에 따라 추적을 해야 합니다.



추적의 기술중에는 동영상 이미징을 분석해서 추적하는 기술도 있으며, 비콘,Wifi 같은 신호 data의 변화로 추적하는 기술도 있습니다.


추적은 높은 정확도를 요구합니다. 그래서,센서만 이용하는 것이 아니라 스마트 기기들의 여러 신호를 이용해 사람을 추적하는 기법도 있습니다.


위치분석


사람이 이동중이면 계속 추적을 해야 하고,한곳에 머물러 있으면 현재 장소와 매치하여 재실 여부를 판단해야 합니다.

위치분석은 추적의 결과로 판단합니다. 

어떤 장소에 들어가서 계속 머물어 있으면 그장소에 재실이면서 정적상태 ,이동중이면 실내에서 활동하며 동적상태로 분류해야 합니다. 

이런 위치 정보 분석을 잘 활용하면 개인화된 스마트 홈 환경을 구축할수 있습니다.


스마트홈에서 거주자의 실내위치와 재실에 따라 응용 가능한 서비스 구축


스마트홈에서 거주자의 위치와 재실에 기반한 서비스를 구축키 위해 Z-wave 컨트롤러는 다음과 같은 조건을 구현할수 있는 확장성과 유연성,정확도가 필요할 겁니다.

1. 거주자의 위치를 인식하기 위해 주택의 평면도면을 바탕으로 만든 스마트 홈 제어 앱의 실내 지도에 거주자의 위치정보가 기록되고,지속적으로 수집되는 거주자의 실내 위치 정보 data를 기반으로 이동 동선을 계산한다.


2. 수집된 거주자의 이동 동선과 위치를 종합적으로 분석해 거주자의 현재 행동 의도를 파악한다.

   현재 휴식중인지 식사 준비중인지 등의 상태 파악...


3. 실내 환경 측정센서가 수집한 온습도,기류 등의 실내환경 정보와 거주자의 실내 이동량 ,현재 거주자의 행동 상태,거주자의 현재 위치,작동되고 있는 가전기기 등을 종합 판단하여 필요한 냉난방 에너지량과 전열교환기 환기량을 파악한다. 


4. 3에서 유추된 결과로 거주자가 위치한 곳에 냉난방기와 전열교환기를 쾌적한 조건으로 제어한다. 

    거주자가 없는 공간은 조명과 냉난방을 절약모드로 한다.


우리에게 더 친화적인 스마트 홈 서비스를 구축하기 위해서는 가정내에서 일어나고 있는 상황을 즉각적으로 파악할수 있어야 하며,실시간으로 수집되는 수많은 정보를 정확히 파악하여 예측하고 판단하며 실행할수 있어야  인간 중심적인 지능형 스마트 홈이 가능할 것입니다.


스마트 온도조절기가 적용된 주택에서의 HVAC 통합제어의 필요성


국내에서도 주택에 스마트 온도조절기를 적용하는 사례가 점점 늘어가고 있습니다.
국내의 설비는 냉난방기와 제습,가습,환기 시스템이 각기 나눠져 있어 통합제어가 어려운 점이 있습니다.
미국,캐나다는 HVAC 단일시스템으로 운용되기에 스마트 온도조절기 하나로 통합제어가 가능합니다. 

냉난방 방식에 따라 여러 설비가 있지만,주택에선 대부분 냉방은 에어컨,난방은 보일러를 적용하고 있습니다.
주택에서도 공기난방(시스템에어컨)을 적용하는 경우가 늘고 있지만,아직 주류는 바닥난방입니다.
가습과 제습은 별도의 가습,제습기 또는 에어컨의 제습 기능을 사용합니다.
환기는 환기팬과 열교환환기장치를 주로 적용합니다.

정리하면 국내주택의 공조비는 다음과 같습니다.
냉방 - 에어컨,선풍기
난방 - 보일러,히터
가습 - 가습기
제습 - 제습기,에어컨
환기 - 환기팬,열교환환기장치
순환 - 실링팬,공기순환기

주택의 실내환경 제어를 위한 공조설비는 적어도 5가지 이상의 설비로 나눠집니다.
클린룸이나,서버실의 경우는 항온항습기인 단일설비로 모든 제어가 가능하지만 주택에선 용도에 따라 나눠져 있기 때문에 스마트한 통합제어가 반드시 필요합니다.



NEST만 설치하면 저절로 스마트하게 제어가 되며 에너지가 절약될것 같지만 실상은 전혀 그렇치 않습니다.
NEST 설치전보다 오히려 에너지를 더 사용하는 경우도 번번히 발생합니다.

이는 냉난방 공조의 통합제어가 되지 않고 있다는 뜻이며,그만큼 공조설비의 통합제어는 어렵다는 뜻이기도 합니다.

건축기술이 발달함에 따라 주택의 기밀성능과 단열성능은 높아집니다.
최근에 지어지는 주택은 기밀성능의 향상,고성능 단열재,3중창,진공창호등으로 인해 에너지 효율이 높아졌습니다.
하지만,기밀해진 만큼 외부의 공기가 침투하지 못하므로 기계환기 시스템은 필수적입니다.

주택에서 환기는 오염된 실내공기와 깨끗한 외기를 교환하는 것입니다.
환기의 주목적은 실내공기를 깨끗하게 유지하는데 있습니다.
환기의 기준은 이산화탄소량이 아니라 기체상 오염물질,입자상 오염물질,화학 오염물질...등의 종합적인 측정값으로 환기를 해야 하며,에너지 절약을 위해서는 자연환기보다는 기계환기설비를 이용하는 것이 유리합니다.



주택의 기계환기설비는 전열교환기를 많이 사용합니다.

전열교환기는 외기 온도와 내기 온도의 차를 줄이기 위해 신선한 외기와 오염된 외기를 공급/배출할때 열교환을 합니다.
전열교환기는 제품에 따라 또는 방식에 따라 열회수율이 70 ~ 90% 선입니다.

전열교환기의 조작은 단순하며 일반적인 제품의 컨트롤러엔 ON/OFF와 풍량 3단계(강,중,약),그리고 Bypass 모드가 있습니다. 
Bypass 모드는 열교환을 하지 않고 환기만 하는 모드인데,여름같은 경우 야간에 외기온도가 실내 온도보다 낮을때 열교환없이 환기만 하면 차가운 외기가 그대로 유입되어 실내를 냉각하는 모드입니다.

<전열교환기 Bypass 동작>


전열교환기는 깨끗한 실내공기를 위해 필수적으로 동작해야 하지만,여름과 겨울철에는 냉난방 에너지의 손실은 피할수 없습니다.
패시브하우스에선 실내 전체 공기를 3시간마다 1회씩 신선한 공기로 교체해야 합니다.
시간당 전체 공기의 33%는 교체 되어야 한다는 의미입니다.
환경에 따라 온도의 변화정도는 다르지만 전열교환기가 동작할때는 실내온도도 같이 변합니다.
여름에는 냉방에너지 손실이,겨울에는 난방에너지 손실이 일어납니다.

실내 상황에 따라 다르지만 하루에도 취사,흡연,방향제등의 스프레이제품 사용,섬유유연제사용, 재실자의 활동, 냉난방기의 사용으로 인해 환기를 시간당 33%가 아니라 단시간에 그 이상의 환기가 필요할 상황도 자주 생깁니다.
이런 경우 전열교환기의 풍량을 최대로 해서 단시간에 오염물질을 밖으로 배출해야 합니다.
실내 공기가 정상치로 돌아오면 풍량은 최소로 변경되어 동작되어야 합니다.
여름철 야간엔 외기온도가 실내온도보다 낮으면 전열교환기는 Bypass모드로 변경되어 차가운 외기가 그대로 실내에 유입되게 해서 냉방에너지를 절감해야 합니다.
Bypass 모드를 활용하면 기존 전열교환기 대비 최대 30%의 에너지 절감 효과를 볼수 있습니다.

저희집 측정 Data에 의한 전열교환기의 동작에 따른 실내온도 변화입니다. 
일반적으로 많은 분들이 사용하시는 netatmo 측정 data 입니다.

1. 전열교환기 Bypass 모드 동작 (2018년 6월3일)

2018년 6월4일

2. 전열교환모드 동작 (2018년 6월 7일)

위의 데이터를 보시면 전열교환기의 Bypass 모드와 전열모드일때의 실내온도는 많은 차이를 보이고 있습니다.

Bypass 모드일때는  -5.2℃ ~ -2℃ 까지 온도가 내려갑니다.

전열모드일때는 -0.6℃ ~ 0.5℃ 로 1도 조차 내려가지 않습니다.

패시브하우스에서는 Bypass 를 이용하여 실내에 냉기를 축열했다가 더운 낮 동안 실내온도 상승을 상쇄하는 방법으로 여름을 나시면 냉방기의 에너지 사용량을 최소화 할수 있을겁니다. 

여기에 더불어 습도제어를 고려해야 하지만 이부분의 내용은 다음을 기약합니다. 

실제 데이터를 제시하면서까지 제가 설명하고자 하는 바는

이산화탄소량에 의한 ON/OFF만 가능한 접점제어로 전열교환기를 제어한다면 여러상황에 따른 최적의 환기는 기대할수 없습니다.

에너지절감 효과는 아예 기대할수도 없습니다.
접점제어로는 ON/OFF 만 가능할뿐 메뉴 컨트롤은 할 수가 없습니다.
강,중,약 풍량도 제어를 할수 없으며 전열모드와 Bypass 모드의 전환은 할수 없습니다.
상황에 맞는 효과적인 제어가 필요한데 on/off는 효과적인 제어 방법이 아닙니다.
비싼 시스템을 구입한 의미가 없습니다.

다시한번 더 강조하겠습니다.
전열교환기를 정전보상방식의 ON/OFF 제어 방식으로 운영하면 전혀 스마트 하지도 않고,에너지 절약효과도 없습니다.
냉난방기 역시 마찬가지입니다. ON/OFF 만 가능한 정전보상 방식은 스마트하지 않습니다.
단지,스마트폰으로 ON/OFF 가 가능한 리모컨 기능일뿐입니다.

다른 예를 하나 더 들어 볼까요!
고사양의 전열교환기 스펙입니다.
카달로그를 직접 찍었습니다.

각 모델의 스펙이 나와있습니다.

여기서 강,중,약 풍량에 따른 전열효율을 보겠습니다. (풍량 250 , 150 , 75)


난방 열교환효율은 약 > 중 > 강 풍량순으로 높습니다.  97.2 > 94.8 > 91.9 입니다. 

상당한 효율의 전열교환기입니다.

냉방 열교환 효율은 강 > 중 > 약 풍량순으로 높습니다. 

여름에는 전열교환기의 풍량을 강으로 동작함이 냉방에너지 절감 효과가 있습니다.

겨울에는 전열교환기의 풍량을 약으로 동작함이 난방에너지 절감 효과가 있습니다

이런 기계장비들을 효율적으로 사용하기 위해선 접점제어로는 구현할 수  없습니다.


제가 생각하는 스마트한 HVAC의 통합제어는...

외기온도와 실내온도에 따라 전열교환기는 Bypass ,전열모드를 자동으로 전환하고 , 강,중,약의 풍량도  상황에 따라 능동적으로 제어가 되어야 합니다.

실내 온습도,이산화탄소량이 불균일 하다면 실링팬이 작동되어 공기가 골고루 순환이 되게 되어야 합니다.

여름에 실내온도 28도 ,습도 50% 일때 실내기류를 1,35 m/s 조건으로 만들면,즉 실링팬이나 에어컨의 송풍을 동작하면...

실내온도 26도,습도 50% ,실내기류 0.15 m/s 와 동일한 체감온도이므로 굳이 냉방에너지를 소모할 필요가 없습니다.


그리고, 외기에 따라 냉난방기를 가변 제어할수 있어야 합니다. (변조 제어라고도 합니다.)

겨울에 새벽 5~7시 외기가 가장 낮을때는 난방을 23~4도로 설정하더라도,18:00 ~ 22:00 에는 난방온도를 1~2도 낮추어 난방하더라도 실내에서 느끼는 체감온도는 차이가 없습니다.

이런,여러 조건과 상황에 따라 냉방기,난방기,전열교환기,가습/제습기,실링팬등이 적합하게 제기능을 발휘할수 있는 제어가 가능해야 합니다.


NEST 단 1대로 냉방기,난방기,전열교환기,가습/제습기,실링팬 모두를 제어할려면 기기마다 제각각인 신호를 통일시켜 컨트롤할수 있어야 합니다.

이렇게 해야 스마트 하다고 할수 있습니다.

제 생각은 그렇습니다.