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학교로 가는 IoT, 새는 전기를 잡아라!
첨단 재실감지 기술을 이용한 스마트 캠퍼스

학교로 가는 IoT, 새는 전기를 잡아라! 첨단 재실감지 기술을 이용한 스마트 캠퍼스

Smart Campus

2018년 9월 12일, 엔텔스 해외사업부에 인도네시아로부터 조금은 생소한 요청이 들어왔습니다.
인도네시아는 가장 추운 달의 평균기온이 18℃ 이상인 전형적인 열대성 기후 국가이며, 국립대학교인 University of Indonesia의 연간 전기요금이 수백억원 이상 소요된다고 합니다. 이 막대한 전기요금 지출을 IoT 기술을 이용하여 절감할 수 있는지 PoC(Proof of Concept: 개념증명) 프로젝트로 진행하자는 제안이었습니다.
덥고 습한 기후로 인하여 강의실에 설치된 에어컨을 내내 가동해놓다 보니, 빈 강의실에서 낭비되는 전력 비용이 심각하다는 대학 당국의 진단이 있었습니다. 이에 몇 개의 재실 감지 센서를 활용한 IoT 강의실을 구현하여, 강의실에 사람이 없을 시에는 자동으로 조명과 에어컨 가동을 중지시키고 사람이 감지되면 다시 가동하는 실시간 제어를 하기로 했습니다.

IoT 강의실 환경 구성

국내외 다양한 IoT 기술과 스마트홈 서비스 경험을 보유한 내부 R&D 팀이 구성한 솔루션은 아래 그림과 같습니다.

IoT 강의실 환경 구성

강의실 내 설치된 주요 IoT 디바이스 및 역할은 다음과 같습니다.

Microwave + PIR 센서: 1개의 마이크로웨이브 센서와 2개의 PIR 센서가 결합한 구성으로 주로 벽면 상단에 설치됩니다. 마이크로웨이브 센서의 센싱 반경은 평균 10~15m이며 PIR 센서는 5m 이내입니다. 보통 스마트홈 서비스에서는 PIR 센서만으로 충분하지만, 강의실의 면적과 재실 여부 정확도를 위해서는 두 개의 센서가 결합하여야 정확도가 향상된다고 할 수 있습니다. 마이크로웨이브 센서는 마이크로파가 물체에 반사될 때 상대속도에 따라 반사파의 진동수가 변하는 현상인 도플러 효과를 이용하며, PIR 센서는 인체의 표면 온도(20℃~ 35℃)에서 방사되는 적외선의 변화량을 감지하여 사람의 존재 여부를 감지하는 센서입니다.

적외선(IR) 센서 : 리모컨의 적외선 센서 원리를 이용하여 강의실 내의 에어컨이나 조명을 제어하는 룸 컨트롤러 역할을 수행합니다. 해당 대학의 경우 시스템에어컨이 아닌 스탠드 얼론 방식이 대부분이기 때문에 온도 조절이 어려워, 재실 여부에 따라 온오프 기능만 수행할 수 있었습니다. 그러나 시스템에어컨일 경우는 온도 조절을 포함한 다양한 제어 시나리오가 가능해집니다.

In-wall Switch : 기존 조명 설비를 교체 없이 유지하기 위하여, 벽면 조명 스위치 내부에 제어 모듈을 연결하고 IR 센서로부터 수신된 명령으로 조명을 온오프 제어를 시킵니다.

9-in-1 Multi-IEQ 센서 : 복합 환경 센서로써 온습도, 조도, 실내 미세먼지, CO2, VOCs, 소음, 연기, 동작을 감지합니다.

Room Controller(Z-Wave 게이트웨이) : 절전 목적 이외에도 화재/침입 감지를 위하여 도어/윈도 센서와 인도어 사이렌 등을 추가로 구성하였으며, 이 모든 디바이스들은 실내 Z-Wave 게이트웨이를 통해 백엔드의 엔텔스 KNEET 서버와 통신하는 구조입니다.

Service Platform(KNEET 4.0) :  엔텔스의 스마트홈 플랫폼 브랜드로써 디바이스 관리 및 제어를 위한 IoT 플랫폼(N-MAS), 실시간 룰엔진(CEP), 애플리케이션 인터페이스(Service-hub)로 구성되어 있으며 현장의 게이트웨이나 MQTT 방식으로 양방향 통신을 수행합니다.

최근에는 군부대의 현대화된 막사에 근무하는 병들이 긴급 출동이나 훈련 참가 시 실내 냉난방기기를 끄지 않는 사례가 빈번하게 발생하여, 스마트 캠퍼스와 유사한 솔루션을 검토하고 있기도 합니다. 전기요금에 대한 소비자 민감도가 전 세계 어느 나라보다도 낮은 국내 현실이지만 점차 유사한 솔루션에 대한 시장의 니즈는 지속적으로 커질 것이라 예상됩니다.

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