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[기술특집/국내편] PLT(전력선통신)와 적용 방안
2009-06-03

국내외 중전기기 업체별 최신 기술

PLT(전력선통신)와 적용 방안


LS산전㈜ 전력솔루션사업본부 마케팅팀_권순재
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개 요

최근의 사회적 이슈와 발맞추어 21세기의 핵심성장산업으로 ‘그린비즈니스’산업이 부각되고 있다. 세계 각 나라에서 ‘그린비즈니스는 미래의 신성장동력’이라며 과감한 투자 활동을 펼치고 있으며, LS산전㈜을 비롯한 일부 기업을 중심으로 에너지 절감 및 친환경을 주제로 한 그린비즈니스 육성을 위해 투자를 아끼지 않고 있다.
본고에서는 통신 산업의 그린비즈니스로 대두되고 있는 ‘PLT(전력선 통신)’의 개요 및 적용 분야에 대해 다뤄보고자 한다.

PLT(전력선 통신)

1. 정의
PLT(Power Line communication Technology)란 전기가 공급되는 전력선을 활용하여 데이터를 전송하는 전력선 통신 기술을 의미한다.
기본 원리는 기존 전력선(AC 전원선)을 통신 매체로 하여 변조(Modulation)된 고주파 데이터 신호(디지털 정보, 수십 ㎑~수십㎒)를 전력선에 실어 송신하고, 고주파 필터를 이용해 따로 신호를 분리 및 복조(Demodulation)하는 방식으로 이루어진다(<그림 1>, <그림 2> 참조).

2. 구분
PLT는 통신 속도에 따라 저속 ㆍ 중속 ㆍ 고속 통신으로 구분된다. 또한 전송 속도에 따라 적용 대상이 구분되는데, 그 이유는 적용 대상별로 필요한 데이터량이 다르며 이에 따라 요구되는 속도도 달라지기 때문이다.

3. 장단점
PLT는 전력선이 포설되어 있는 곳이면 어디든 추가 배선 없이 통신을 가능케 한다는 점이 가장 큰 매력이다. 따라서 전용 통신선을 필요로 하는 전용선 통신방식에 비해 약 20% 이상 경제적이며 효율적인 통신방식이다. 또한 별도의 통신선로 매립 ㆍ 매관이 필요 없어 친환경적이며, 시공 기간 또한 대폭 단축할 수 있다는 이점이 있다. 반면 PLT는 전력선을 통신매체로 하기 때문에 부하 간섭과 노이즈가 심할 수 있다는 단점이 있으나, 근래 몇 년간 전력선 통신 칩(Chip) 및 칩셋(Chipset)의 비약적 발전을 바탕으로 이러한 문제점들을 상당 부분 해소했다.

4. 표준 동향
전력선통신 표준은 저속 및 고속 전력선통신 표준으로 구분할 수 있다.
저속 부분은 그동안 X-10社의 제품을 Defacto-Standard로 인정하고 사용해왔다. 그러나 최근 미국의 론웍(Lon-works)社는 자동화, 제어 및 빌딩관리용 ISO/IEC 14908 국제 표준을 승인 받았고, 유럽의 KNX社는 홈 전자시스템용 ISO/IEC 14543 국제 표준을 승인 받는 등 저속 부문의 전력선통신 국제 표준은 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다.
또한 AMI(Advanced Metering Infrastructure)와 관련해 미국에서는 HPA(HomePlug Powerline Alliance)와 Zigbee Alliance가 Smart Energy 2.0에서 전력선통신에 대한 표준 수립을 진행하고 있고, 유럽에서는 PRIME(Powerline Related Intelligent Metering Evolution) 프로젝트에서 전력선통신에 대한 표준 수립을 진행한 바 있다.
고속 전력선통신은 HPA, UPA(Universal Powerline Association), CEPCA(Consumer Electronics Powerline Communication Alliance), OPERA(Open PLC European Research Alliance), ETSI(European Telecommunications Standards Institute), IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers), ITU(International Telecommunication Union)의 표준화 기관에서 국제적인 전력선통신 표준화 작업을 수행하고 있다.
고속 전력선통신의 표준화는 EMC 관련 국제 표준과 통신 방식에 관한 국제 표준으로 구분할 수 있다. EMC 표준은 고속 전력선통신 신호가 기존의 무선통신 시스템에 영향을 최소화할 수 있는 EMC기준을 제정하는 것으로 미국, 캐나다, 호주, 한국 등에서는 EMC 출력 값이 기준 레벨 이하이면 허가없이 사용 가능하다.
반면 유럽은 ESTI와 CENELEC(European Committee for Electrotechnical Standardization)에서 공동으로 표준화한 CENELEC 205A 기준치와 각 나라별로 지정되어 있는 EMC 기준을 동시에 만족해야 한다.
우리나라는 2005년 30㎒이하에서 사용되는 무선 서비스(해상 ㆍ 항공, 아무추어 무선, 방송, 공공통신 등)와의 간섭 측정 및 분석을 통해 옥내, 옥외에서 고속 전력선통신을 사용할 수 있도록 했다.
고속 부문에서는 특히 물리(Physical) 계층 및 MAC 계층의 통신방식에 대한 국제 표준이 활발히 진행 중이며, 특히 IEEE P1901과 ITU-T의 G.hn에서 주목할 만한 결과가 나왔다. IEEE P1901은 UPA, HPA, CEPCA, OPERA 등이 참여하고 있는 Working Group으로, 2008년 12월 단일화된 표준 초안을 승인했고 2009년 11월에 완성된 표준을 발표할 예정이다. 이에 앞서 ITU-T의 G.hn Working Group은 유선 홈 네트워크 표준으로 스페인 DS2社전력선통신 방식을 초안으로 승인했으며, 2009년 9월경에 표준 승인을 완료하고 2010년에 관련 제품을 출시할 예정이다.

적용 방안

LS산전㈜은 2008년 국내 유일의 전력선통신 원천기술 보유업체인 플레넷社(사장 김 철, www.planetsys.co.kr)를 자회사로 편입했다.
플레넷社는 우리나라, 미국, 유럽 등에서 전력선 통신 Core 기술 관련 특허 23개를 보유하는 등 총 46개의 지적재산권을 소유한 업체이다. 특히 그동안 전력선통신의 문제점으로 지적되어 왔던 전력선 통신의 신뢰성을 칩셋화를 통해 한층 업그레이드했다는 평가를 받고 있다.
LS산전㈜은 플레넷社의 자회사 편입을 통해 칩에서 응용 기술 및 제품까지 전력선통신 산업의 수직계열화를 구축했으며, 이를 통해 다음과 같은 부문에 전력선통신 응용 사업을 전개할 계획이다.

1. 지능형 조명 ㆍ 전력제어 시스템
지능형 조명 ㆍ 전력제어 시스템이란 빌딩, 관공서, 공장, 학교, 아파트 단지 등 공용부하의 조명 및 전력에 대한 개별 부하 상태 제어 및 감시 등을 수행하는 시스템이다. 기존에는 전용선을 기반으로 한 시스템 구축이 일반적이었으나 높은 비용 구조와 설계 변경에 따른 신속한 대응의 어려움, 기존 건물 시스템 구축 불가 등의 이유로 제한된 장소(Site)에서만 전개되어 왔다. 그러나 전력선통신 기반의 시스템 구축 시 이러한 문제점을 말끔히 해소할 수 있을 뿐 아니라, 사용자들의 에너지 효율성 증대 및 전기료 절감 등의 혜택을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
LS산전㈜은 자체 조명 ㆍ 전력제어 시스템 브랜드인 PINS(PLT Integrated Network System) 솔루션을 보유하고 있으며, 이를 통해 제주공항 내 활주로 항공등화 제어 사업 등에 참여하여 신뢰성을 검증받은 바 있다.

2. 지능형 가로등 제어 ㆍ 감시 시스템
지능형 가로등 제어 ㆍ 감시 시스템이란 옥외 조명시설(가로등)에 대한 개별 제어 · 감시 뿐아니라 전선의 노후화로 인해 발생되는 절연 파괴와 누전, 램프 및 안정기의 고장 유무를 실시간으로 감지하여 중앙에서 관제할 수 있는 시스템이다. 특히 에너지 절감에 대한 니즈(Needs)가 커지고 있는 가운데, 타이머(Timer)로 제어되었던 기존 방식에 비해, 연간 타임 스케줄(Time Schedule) 및 급작스런 기후변화에 따라 실시간으로 개별 가로등에 대한 제어가 가능해 에너지 효율화를 극대화 할 수 있다. 뿐만 아니라 가로등의 상태를 실시간으로 감지하기 때문에 누전으로 인한 인명사고 예방에도 효과적인 시스템이다.
이 시스템을 적용할 경우 일반 아파트 내 공용 부하(가로등, 지하 주차장 등)에 대한 감시 뿐 아니라, CDMA를 적용해 광역 가로등에 대한 관리도 가능하다.

3. 에어컨 순환 제어 시스템
에어컨 순환제어 시스템이란 다수의 개별 냉방기를 몇 개의 그룹으로 분할함으로써, 그룹별 순차적으로 냉방 효과의 저감 없이 일정시간 주기로 가동 및 중지를 반복해 전기에너지를 절약하는 시스템이다. 주로 콘도, 학교 등 집단건물 내의 많은 냉방기를 제어하는 데 적용하는 시스템을 말한다. 일반적으로 에어컨의 전력 소모는 실외기 비중이 90% 이상이다. 따라서 실외기를 냉방효과 없는 범위 내에서 컨트롤해 주면, 냉방효과는 기존과 같게 유지하면서 전기요금은 상당부분 절약할 수 있는 시스템이다.

4. 원격검침 시스템
원격검침이란 공동주택이나 사무실 등에 설치된 전기, 가스, 수도, 온수, 열량 등 각종 계량기 사용량을 원격지의 검침센터에서 자동으로 검침 ㆍ 관리할 수 있는 시스템을 말한다. 특히 우리나라와 같이 주거 ㆍ 상업시설이 밀집되어 있는 경우, 원격검침에 대한 효율성은 다른 나라의 경우보다 월등히 높다.
현재 일부 지역을 중심으로 한전국전력공사 주도의 ‘전력선 통신을 활용한 모자계기 검침 시스템 시범사업’이 전개되고 있다. 특히 플레넷은 시범사업의 성공적 수행을 바탕으로 신뢰성을 검증받은 바 있다. 향후 전력선 통신을 활용한 원격검침 사업은 효율적 에너지 관리 및 모니터링을 위한 그린 홈(Green Home) 산업의 핵심 축으로 성장할 것으로 예상된다.

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