유선 홈 네트워크 기술 - PLC

유선 홈 네트워크 기술 - PLC

유선 홈 네트워크 기술 - PLC(Power Line Communication)

저전력 통신(PLC)이란 전력선을 매체로 전력선의 전원파형에 디지털 정보를 실어서 전송하는 통신 방식을

일컫는다. 즉, 일반 가정이나 사무실에 전기를 공급하는 전력선을 이용해서 음성과 문자 데이터, 영상 등을

전송하는 신기술로 가정의 어느 곳에나 산재되어 있는 전기 배선 자체를 통신 수단으로 이용함으로써

사용자가 장비의 사용을 위해 자연스럽게 전기를 꼽는 행위로만으로 통신망을 연결시켜주고, 전력선을 통해

장비간의 통신을 가능하게 해주는 기술로서 1920년대부터 연구돼 왔다. 이 기술이 무엇보다도 관심을 끄는

이유는 전력선이 가정내의 거의 모든 곳에 연결이 되어 있고, 대부분의 가전 장비 사용을 위해서는 전기가

필요하기 때문이다.

 

비교적 저속의 연결인 전력선 연결 기술은 가전 장비의 제어를 위한 데이터의 양이 많이 않았기 때문에

계속적인 관심을 얻고 있으며, 최근에는 LAN 정도의 속도로 데이터를 전송할 수 있는 기술이 개발되어

잠차 그 사용 영역을 넓혀 가고 있다.

 

전화선 없이 전기 플러그만 꽂으면 초고속 인터넷 통신은 물론 인터넷 전화(BoIP), 홈 네트워킹,

홈 오토메이션, 원격 검침에 이르기까지 다양한 활용이 가능하다. 현재 가정에서 흔히 쓰는 전류는

주파수 60Hz 대역이고, 전압이 220볼트이다. 전력선 통신은 전력선에 흐르는 50Hz의 저주파 전력선

신호에 고주파 신호를 전송하는 기술로, 통신 신호를 고주파 신호로 바꾸어 전송하고, 고주파 필터를

이용해 신호를 분리 수신하는 방식을 사용한다.

 

이는 주파수 대역별로 저·중속 PLC와 고속 PLC로 구분되는데, 저·중속 PLC는 저주파수 대역에서 20Kbps

이하의 전송 속도로 주로 가전 기기 제어, 원격 검침, 홈 네트워크 등 초기 시장 형성의 주축을 이루고 있다.

반면 고속 PLC는 고주파수 대역에서 1Mbps 이상의 속도로 전송이 가능한 기술로 향후 기술적인 성숙도

여부에 따라 BPLC(Broadband Power Line Communication), 즉 광대역 PLC로 발전할 수 있을 것으로

기대하고 있다. 이를 위해서는 고압 전력선에 신호를 실어 장거리 통신이 가능토록 하기 위한 기술 개발과

이를 구현할 수 있는 고속 모뎀 기술 개발이 필요하다.

 

전력선을 타고온 통신 신호는 변압기 주변에 설치된 라우터와 주택내에 설치된 모뎀을 통해 전력과 통신

신호가 분리, 최종 사용자가 전력선을 타고온 통신 서비스를 이용할 수 있게 되는 것이다. 전화선을

이용하는 ADSL의 경우도 이와 마찬가지로 전화선의 낮은 주파수로는 음성을 전달하고, 높은 주파수로는

데이터 통신에 이용한다.

 

이러한 전력선 통신은 기존 광통신 케이블망을 이용한 초고속 인터넷 서비스 설비 비용의 60~70%만으로

사용할 수 있으며, 회선 사용료를 거의 낼 필요가 없어 통신 요금도 크게 줄어든다는 장점이 있다. 또한

별도의 배선 공사가 없이 가정에 이미 깔려있는 전력선을 사용해 홈 네트워킹을 구현할 수 있다. 일반

사업장에서도 비용 부담이 큰 근거리 통신망(LAN)을 별도로 설치할 필요가 없다. PLC 기술의 경우

현재까지 전세계적으로 관련 기술의 표준이 확립되어 있지 않다. 표준화와 관련하여 2000년에

미국의 '홈플러그(Home plug)', 유럽의 'PLC Forum', 한국의 'PLC Forum-Korea'가 구성되는 기술

선점 차원의 국제 표준화 작업이 추진되고 있다.

 

한편 정보 통신부가 2004년 10월부터는 PLC를 허용하겠다고 밝히고, 또 450KHz 이하의 저주파로만

제한되어왔던 이용 주파수 대역도 30MHz 이하까지 확장키로 결정함에 따라 PLC가 활성화될 전망이다.

 

 가) 일반 가정에서의 이용

일반 가정에서는 브로드 밴드 회선의 주택내 설치나 그 외의 통신 기기나 가전제품 등 단말이 되는 기기와

서로 네트워크로 상호 연결시키는 것으로 홈 네트워크, 홈 시큐리티 및 에너지 관리 등에의 이용이 기대되고

있다.

 

  ① 브로드밴드 회선의 택내 연장

주택내에서는 PLC 모뎀을 설치하는 것으로 LAN환경의 구축이 어려운 장소에 LAN 환경을 용이하게

구축할 수 있으며, 특후 무선 LAN의 전파가 벽 등의 영향으로 사용할 수 없는 경우에는 매우 유력한

브로드밴드 회선의 주택내 설치 수단이 된다.

 

  ② 홈 네트워크에의 이용

에어컨, 세탁기, 냉장고, 전자 렌지 등을 멀리 떨어져 있는 장소에서 휴대 전화, PDA등 개인용 단말기를

이용하여 원격 제어하거나, 이상 시나 긴급 시에 필요한 경보를 제품 측에서 소요자에게 자동적으로

메시징하거나, 텔레비전과 PC를 연계시켜 하드디스크 레코더로 녹화한 영상 콘텐츠를 별실의 PC에서

보거나, 휴대 전화로 텔레비전의 녹화 예약도 원격으로 조정이 가능하게 되는 홈 네트워크의 이용이

가능해진다.

 

  ③ 홈 보안

외출했을 때 자택에 설치한 카메라나 센서로 주거의 보안 상태나 각종 기기의 동작 상황을 확인하거나,

불법 침입 또는 화재 등 긴급상황을 자동으로 감지하여 인근 소방서나 경찰서 등 필요한 곳에 연락하여

적절한 조치를 취하게 하는 등 최근의 많은 사회 활동으로 인해 주택을 비우게 되는 시간이 많아짐으로써

필요성이 점차 증대되고 있는 홈 시큐리티에 이용할 수 있게 된다.

 

  ④ 에너지 관리

전기, 가스, 수도 등의 미터를 네트워크에 접속할 수 있으므로 자택에서 소비하고 있는 각종 에너지의

양을 감시하여, 자동적으로 기기를 제어하는 것으로 에너지 관리에 이용할 수 있게 된다.

 

 나) 맨션 등 집함 주택에서의 이용

아파트 등 공동 주택에서는 최근, 브로드밴드 인터넷 환경이 정비된 이론바, [초고속 인터넷 아파트]가

주목을 받고 있다. 이러한 아파트에서는 통상 MDF(Main Distrivuting Frame : 주배선반)실에 브로드밴드

회선이 인입되어 그곳에서 각 세대에 통신선으로 인터넷 서비스가 제공되고 있다. 신축되어지는 공동 주택

에서는 건축 과정에서 미리 통신선을 설치할 수 있지만, 기존의 공동 주택에서는 인터넷 환경을 구축하기

위해 신규로 통신선을 설치하는 것은 상당히 곤란하다. 그 때문에 이미 설치되어 있는 인프라를 활용해야

하고 이 경우 텔레비전용 동축 케이블이나 VDSL(Very high bit rate DSL) 등의 전화선을 이용하는 경우와

같이 PLC도 유력한 엑세스 수단이 된다. 각호까지의 전기 배선은 공동 주택내의 전기실에 집약되므로 고속

PLC 모뎀 등 필요한 설비를 공동 주택의 전기실에 설치하여 외부와의 브로드밴드 회선을 접속하게

함으로써 각 세대별 신규 배선이 불필요하며, 각 세대로의 손쉬운 인터넷 제공이 가능해진다.

 

 다) 오피스 등에서의 이용

정보화의 진전으로 LAN 환경을 구축하는 것이 필수로 되어 있는 오피스 등에서는 전력선, 전화선, LAN

케이블로 여러 가지 배선이 폭주하고 있는 환경이다. 이러한 오피스 환경에서 레이아웃 변경을 하게 되면,

배선 변경에 엄청난 시간과 비용이 들지만, PLC로 LAN 환경을 구축하면, 배선이 간소화 됨과 동시에 매우

간단하게 레이아웃 변경이 가능해진다.

 

이상과 같이 전력선 통신은 많은 장점을 가지고 있다. 가정에서는 별도의 통신 케이블 없이 전원만 연결하면

어느 곳에서나 통신이 가능하여 전화선, TV 케이블, 광통신 케이블 등의 케이블이 사라지고 전력선 하나로

초고속 인터넷 통신은 물론이고 전화 서비스, IPTV 등의 이용이 가능해 방을 옮겨 다니더라도 별도의 배선

공사가 필요 없이 콘센트에 전원선만 연결하면 통신이 가능해진다. 이는 통신선 배선 걱정없이 각 가전

제품을 통합 관리할 수 있는 홈 네트워킹 구현에도 도움이 된다. 산업 분야에서는 전력선을 이용한 산업용,

가전용 전기용품과 통신이 가능해질 경우 원격 제어가 가능해져 전력 사용량의 자동 검침은 물론이고, 공장

자동화, 빌딩 자동화, CCTV 원격 감시 등이 훨씬 손쉬워진다. 그러나 기술적으로 극복해야 할 과제도

많이 안고 있다. 이를 정리해 보면 다음과 같다.

 

저·중속 PLC는 저주파의 대역에서 20Kbps 이하의 전송 속도로 주로 가전 기기 제어, 원격 검침, 홈 네트워크

등에 활용할 수 있지만 고속 PLC는 고주파수 대역에서 1Mbps 이상의 속도로 전송이 가능한 기술로 장거리

구간에서 전송이 어렵다. 이는 변압기의 특성상 1차측과 2차측간에 전력선이 단절돼 있는데, 무선 통신이

아닌 유선 통신에서 선의 단절은 신호를 전송할 수 없는 치명적인 취약점이다. 또한 변압기가 60Hz에 맞도록

설계, 제조돼 수 MHz의 고주파 신호가 제대로 전송될 수 없는 단점을 안고 있다. 따라서 이를 해결하기 위한

대안으로 특수한 바이패스 설비가 필요하게 되고 고압 전력선에 고주파 신호를 인가하기 위해서는 커플러

라는 장비를 이용해 변압기를 우회하는 방법을 사용하고 있으나, 이는 비용 측면에서 상당히 부담스러운

방법이다.

 

또한 고속으로 신호를 전송하고자 할 경우 전송 거리가 1Km 내외에 불과한 거리상의 한계 때문에 전송

거리를 늘리기 위해 고출력 PLC 중폭 장비를 설치 해야 한다. 즉, 전력선에 파고드는 노이즈로 인해 통신

품질은 물론 전송 속도와 거리 제한을 해결할 핵심 칩의 개발이 시급한 상황이다. 우리나라도 이와 같은

문제를 해결하기 위해 24Mbps급 및 200Mbps급 칩을 개발한 바 있으나, 해외 시장에 비교하면 아직

기술적인 열세를 면치 못하고 있다.