요즘 가장 '핫'한 말을 꼽으라면 '스마트Smart '일 것이다. 똑똑한 휴대전화, 똑똑한 가전제품, 똑똑한 자동차에 이어 이제 주택까지도 똑똑한 시대가 됐다. 똑똑한 주택, 이른바 스마트 하우스는 단순한 주거 기능을 넘어 ICT 기술을 이용해 생활에 편리성을 높이고 에너지 이용의 최적화를 도모하는 등 다양한 서비스를 제공한다. 일본 후지경제가 발표한 보고서《스마트 하우스 관련 기술 · 시장의 현상과 미래 전망 2012》에 따르면, 2020년 스마트 하우스 관련 시장은 전 세계적으로 11조 9,431억 엔, 일본내에서 3조 4,755억 엔 규모에 이르며, 이는 2011년 대비 각각 441.1%와 279.3%가 성장한 수치다. 이처럼 큰 성장이 예상되는 스마트 하우스이긴 하나, 여전히 과제는 있다. 여기서는 각종 하드웨어와 통신 프로토콜 등 실현 수단을 하나로 집약하는 스마트 하우스용 공통 소프트웨어의 개발 배경과 기술을 소개한다.
스마트 하우스란 정보화(스마트화)된 주택을 일컫는다. 즉, 가정 내 가전과 설비 기기를 네트워크로 연결하고 통신 회선으로 기업 · 지역 커뮤니티와 연결해 기기 하나만으론 실현이 불가능하던 다양한 서비스를 제공하는 주택이다. 1990년, 2000년에 이어 현재로 세 번째 붐이다. 1990년에는 전화 회선을 사용해 외출한 곳에서 설비 기기를 컨트롤하는 '홈오토메이션'이 관심을 끌었으며, 각 주택 시공사에서도 모델 하우스를 건축했다. 2000년에는 인터넷 접속이 가능한 냉장고와 전자레인지 등 정보 가전이 화제였으나, 본격적인 보급에는 이르지 못했다. 그런데 최근 이 스마트 하우스가 가정 내 소비 전력을 시각화하고 에너지를 최적으로 제어하는 주택으로 다시금 주목을 모으고 있다. 환경과 에너지 중시라는 세계적 화두 속에서 스마트 하우스가 가까스로 필연성을 얻은 것이라 하겠다. 본고 주제인 '공통 소프트웨어'는 일본 경제산업성에서 공모한 '2009년도 스마트 하우스 실증 프로젝트'에서 개발한 것이다.
개발 콘셉트 기존 스마트 하우스는 하드웨어나 통신 프로토콜 등 실현 수단에 따른 개발 경쟁이 중심이었다. 예를 들어 정보 가전을 이용하려면 각 제조사가 개발한 전용 컨트롤러가 있어야 하고, 통신 수단도 무선, 전력선 통신(PLC) 등 다양해 시스템과 서비스에서 호환성이 떨어졌다. 그리하여 스마트 하우스를 보급하려면 사용자 시점으로 발상을 전환하고 하드웨어나 통신 프로토콜 등 실현 수단을 가급적 집약해 서비스 개발 면에서 경쟁하는 구조가 바람직하다고 판단했다. 그래서 각 제조사가 독자 개발한 컨트롤러를 '홈 서버'라는 범용 장치에 통합하고, 각기 다른 통신 수단을 흡수하고자 각국 표준 규격에 준거한 통신 미들웨어를 개발해 접속하는 기기나 목적에 맞춰 교체하게끔 했다. 이러한 기능은 사용자를 포함한 여러 서비스 사업자가 활용하도록 간단한 명령집 '주택 API'에 명시했다.
개발 개요 <그림 3>의 시스템 개요도를 따라 개발한 소프트웨어를 설명한다. 접속 기기와 통신 사양 검토 | 우선 접속 대상으로 하는 가전 · 설비 기기의 통신 방법을 정리해 ① 각 국 표준 규격 대응 기기, ② 접점 제어 기기, ③ IP 대응 기기 등 세 가지로 분류했다. ①은 가전 · 설비기기 제어의 표준 규격인 ECHONET(에코넷), HA(홈오토메이션) 기기, ②는 방범 센서 등으로 일반 접점 제어 기기, ③은 네트워크 카메라처럼 처음부터 IP(Internet Protocol)로 통신하도록 설계한 기기를 들 수 있다.
▲ECHONET : 일본 가전 업계 대기업을 중심으로 개발한 가전 · 설비 기기 제어의 통신 프로토콜로, 2000년에 제1판을 제정한 후 2008년에 그중 일부를 국제 표준 규격으로 택했다. 컴퓨터와 달리 처리능력이 그리 높지 않은 가전 기기를 전제로 전력선 통신, 무선, LAN 등 다양한 통신 수단에 유연하게 대응하게끔 설계한 것이 특징이다. 일본어판 사양서《에코넷 규격서 Ver3.21》에 세탁기나 비데 등 가전 · 설비 기기 대부분을 제어하는 규격 체계를 기재해 놓았다. 2000년에 여러 기업에서 관련 상품을 선보였으나, 현재는 도시바 홈 어플라이언스사의 '페미니티 시리즈Feminity Series'뿐이다.
▲HA : 일본전기공업회에서 정한 HA 단자를 통해 기기를 제어하는 규격이다. 4심 유선 접속으로 ON/OFF 제어와 상태 정보 취득뿐 아니라 최근에는 에어컨이나 온수기, 디지털 도어락, 전동 창문 등 다양한 기기에 폭넓게 채용한다. <그림 4>는 디지털 도어락의 컨트롤러에 통신 어댑터(HA 어댑터)를 접속한 사례다. 일부 언론 보도에서 '일본은 가전 · 설비 기기의 표준 규격이 없다'라는 문구도 보이나 엄밀히 말해 '활용되고 있지 않다'가 사실이다. 공통 소프트웨어 개발은 새로운 기술 제안보다 이미 존재하는 기술을 재평가하는 데 유념했다. 홈 서버 검토 | 다음으로 기기를 통합 제어하기 위한 홈 서버를 검토했다. 특정 기기와 제조사에 의존하지 않고 분전반과 같은 주택 설비로 설계한 것이 특징이다. 소형 케이스에 기본 소프트웨어로 리눅스Linux와 JavaVM을 채용하고, 무선 기능은 넣지않아 범용성을 높였다. 탑재하는 애플리케이션도 필요에 따라 원격으로 추가 · 갱신할 수 있어 기술변화에 유연하게 대응한다.
여기에는 선 마이크로시스템스Sun Microsystems와 IBM을 중심으로 한 민간 표준화 단체가 제정한 OSGi라고 하는 Java 베이스의 소프트웨어 실행 환경을 채용했다. 번들Bundle이라 부르는 소프트웨어 부품을 필요에 따라 불러내 실행시킬 수 있으며, 웹 서버와 로그 수집 기능 등 공통으로 사용할 수 있는 부품을 많이 갖췄다. 이로써 처리 능력이 정해진 가정용 통신 기기라도 다양한 애플리케이션을 실행할 수 있다. 범용 홈 서버상에서 세 가지로 분류한 통신 미들웨어를 개발했다. 애플리케이션 개발 | 끝으로 서비스를 실제로 제공하기 위한 애플리케이션을 개발했다. 기기를 제어하기 위해 공통된 기능은 홈 서버상에서 구현했으며, 표시 단말 화면 등은 목적과 사용자 취향에 따라 여러 가지를 상정했다. 이 모두를 혼자 힘으로 제공하는 것은 어렵기에, 사용자를 포함한 외부 사업자의 개발력을 빌려 서비스를 확장하는 구조가 필요하다고 판단했다. 일례로 'Google maps'은 구글의 지도 서비스로, 레스토랑이나 관광 명소 등의 정보를 추가로 제공한다. 사용자는 인터넷상에서 커뮤니케이션을 무상으로 즐기고, 구글은 자사 사이트의 매력도를 높여 광고 수입으로 연결한다. 이러한 것은 웹상의 서버정보를 API(Application Programing Interface)라는 수단으로 외부에 명시함으로써 성립한다. 이를 주택에도 적용해 볼 수 있지 않을까 생각한 것이 '주택 API'이며, 공통 소프트웨어의 중요 기능 중 하나다.
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주택 API 개요 주택 API는 홈페이지를 열람하는 것과 같은 감각으로 집 안에 있는 가전과 설비 기기를 컨트롤하게끔 간단한 명령집으로 정의한 것이다. 예를 들어 'http://'뒤에 홈 서버의 IP 주소, 명령 구분(상태취득 : get, 제어 : set), 기기 ID(4번째 에어컨 : echonet.HomeAirConditioner_4), 마지막으로 상세 명령(온도 : RoomTemp)을 입력하는 도구다. 응답은 XML(Extensible Markup Language) 태그형식으로 회신되기에, 서비스 목적에 따라 정보를 골라내 재가공할 수 있다. <그림 5>를 예로 들어 <data type="value"></data> 사이에 있는 것이 에어컨 온도 정보(27℃)다.
스마트 하우스 관련 시스템 · 서비스, 세계 시장 조사
일본 후지경제는 일본 동북부 대지진으로 발생한 전력 수급 문제를 계기로 새로운 국면을 맞이한 '스마트 하우스'의 세계 시장을 조사했다. 이 조사에 따르면 2011년 스마트 하우스 관련 시장은 전 세계에서 2조 7,073억 엔 규모였다. 그중 일본 시장은 1조 2,443억 엔으로 전년 대비 116.3% 성장했다. 세계적으로 재생 가능한 에너지 보급이 활발한 가운데 미국처럼 전력망 강화와 정전감소를 목적으로 스마트 그리드를 도입하는 국가도 있으며, 그 일환으로 스마트 하우스도 함께 추진중이다. 이미 우수한 전력 인프라를 갖춘 일본의 경우, 재생 가능한 에너지 도입 증대에 따른 역조류 대응과 지구 환경 부하 경감을 위한 CO₂배출량 감축 등에 주안점을 두고 스마트 하우스를 추진해 왔다. 그러나 일본 동북부 대지진을 계기로 스마트 하우스를 둘러싼 시장 환경이 크게 바뀌었다고 후지경제는 분석했다. 주택 자체에서 에너지를 생산 · 저장 · 절약을 실현하는 스마트 하우스로 관심이 높아짐에 따라 다양한 사업자가 스마트 하우스 관련 시장으로 진입, 혹은 진입을 모색 중이라는 것이다. 2011년 일본 스마트 하우스에서 가장 큰 비중을 차지한 것은 스마트 가전으로, 전체 시장의 48%(5,954억 엔)로 나타났다. 뒤이어 주택용 태양광 발전 시스템(3,300억 엔), 가정용 히트 펌프 급유기(1,301억 엔)순이었다. 후지경제 관계자는"인터넷에 접속해 원격 조작 등을 할 수 있는 스마트 가전은 현재로선 인터넷 접속률이 낮은 수준이며, 외국 사례에서도 스마트 미터와 접속을 주主로 하나 아직 실용화에 이르지 못했다"라며,"그러나 중장기적으로 스마트 가전과 HEMS(Home Energy Management System)를 접속해 전력 시각화와 자동 제어를 해 나간다면 에너지를 효율적으로 관리할 수 있을 것이다"라고 전했다.
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한편, 후지경제는 2020년 스마트 하우스 관련 세계 시장을 11조 9,431억 엔으로 예상했다. 일본은 신축 주택을 중심으로 스마트 하우스를 추진해 2020년이면 3조 4,755억 엔 규모에 이를 것으로 봤다. 2020년 일본시장에서 가장 크게 성장할 품목으로 전력 스마트 미터, 스마트 탭, 가정용 리튬이온전지를 꼽았으며, 이 세가지는 2011년 현재 보급 전 단계에 있으나 스마트 하우스 구성에서 중요 품목으로 내다봤다. 또한, V2G(Vehicle to Grid)/V2H(Vehicle to Home)와 직류 급전 시스템, DR(Demand Response) 등도도입이 본격화되면 주택의 존재 자체가 달라질 것으로 전망했다.
[그림 8] 다이와하우스공업㈜와 SonyCSL이 함께 제안한 콘텐츠 개발 환경
이용 단말은 컴퓨터, 휴대전화, 포토프레임 등 인터넷 접속 기능이 있는 것이라면 종류는 상관없다. <그림 6>은 Apple사의 'iPhone'용 애플리케이션으로 개발한 집 안 통합 리모컨으로, 에어컨 리모컨이 'iPhone'상에서 재현되는 모습이다. <그림 7>은 마찬가지로 버튼을 누르면 그 시점의 소비 전력을 보여줘 가전 기기의 대략적인 소비 전력을 알 수 있는 애플리케이션이다. 이 외에도 여러 기기를 연계 제어할 수 있으며, 버튼 하나로 조명과 에어컨 전원을 꺼 방범 모드로 전환하는 '외출 버튼'등도 시험 제작했다.
향후 과제 '2010년도 지역 에너지 관리 시스템 개발 사업'에서 축전지와 태양광, Zigbee에 준거한 스마트 미터 등 에너지 기기로도 연구 개발을 넓혔다. 집 안을 네트워크로 연결하는 방법을 표준으로 갖추기는 했으나, 현재 대응하는 가전 · 설비 기기가 적다는 것이 가장 큰 과제다. 이는 기술보다도 공급 체제를 포함한 비즈니스 모델 면에서 과제라 하겠다. 2011년 7월 11일 가전 · 통신 등 대기업 10사가 'HEMS 연합'을 발족해 네트워크 가전 · 설비 기기보급을 위한 환경 정비 검토를 시작했다. 이 연합은 통신 규격의 통일화를 도모하는 단체로 보이나, 사실은 ▲다른 제조사 기기를 접속했을 때 생길 수 있는 책임 구분과 보수 체제 ▲악의가 있는 소프트웨어 유통을 막기 위한 인증 방법 ▲네트워크 경유로 기기를 제어했을 때 발생할 수 있는 개인 정보 보호법과 PL법 해석 등 하나의 상품과 서비스로 성립시키기 위한 체제 만들기에 주력한다. 그러나 이 모든 것을 아무리 잘 정비했다 하더라도 최종적으로 상품을 선택하는 것은 소비자다. 소비자가 스마트 하우스에서 이점을 느끼지 못한다면 보급은 어렵다. 따라서 에너지 제어를 목적으로 정비된 가전 · 설비 기기의 네트워크를 활용한 다양한 서비스를 창출해야 한다. 또한, 스마트 폰과 같이 매력적인 서비스를 계속 제공하기 위한 수단도 필요하다. 일례로 다이와하우스공업㈜는 소니 컴퓨터 사이언스연구소(SonyCSL)와 공동으로 공통 소프트웨어를 활용해 게임처럼 가전 기기를 제어하는 공개 실험을 했다. 게임을 통해 효율적인 가전 · 설비기기의 사용법을 익히는 등 에너지 절약에 '관리'라는 새로운 가치관을 넣고자 했다. 이러한 노력을 기업 한 곳에서만 전개하기란 어렵기에 다른 업종과 함께 수평 분업하는 형태로 시대가 점점 달라지고 있다.
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