스마트 홈

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1. 개요2. 구성 요소

2.1. 플랫폼

2.1.1. 오픈 플랫폼2.1.2. 폐쇄형 플랫폼

2.2. 허브2.3. 센서2.4. 액추에이터2.5. 스마트 가전

3. 작동 원리

3.1. 통신 프로토콜

3.1.1. 인터넷3.1.2. Zigbee3.1.3. Z-Wave3.1.4. Matter

4. 문제점5. 서비스 중인 스마트홈 서비스

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1. 개요

스마트 홈(Smart home)은 네트워크로 통제하는 집 단위의 통신 환경이다.

가정에서 사용되는 설비나 가전을 대상으로 하며, 삼성전자의 SmartThings처럼 IoT 플랫폼을 가정용으로 구현하거나 이동통신 3사와 구글 등의 인터넷 기업이 일반 소비자를 대상으로 하는 서비스를 시작했거나, 시작하려고 하는 상황이다. 1980년대 후반 부터 가정의 화재 및 보안 분야 부터 상용화가 시도 될 정도로 생각 보다는 오래된 개념이다.

단순히 인터넷에만 연결되었다고 해서 스마트 홈인 것은 아니다. 온오프라인에서 진행되는 수 많은 교양 토크 쇼 및 강의에 나오는 유명한 스타 강사를 비롯하여 많은 사람이 인터넷만 연결되면 IoT 및 스마트 홈 제품이라고 혼동하고 있는데,[1] 중요한 것은 인터넷이 아니라, 인터넷 환경을 포함한 다양한 네트워크 환경에서 만들어지는 집의 구성요소 간의 상호작용이다.

기술 수요가 있는 부분은 가정용 전기/가스/수도 사용량 원격검침, 화재나 누전 경보기, 침입/출입 감지 센서, 노인이나 환자의 긴급호출 등 범죄나 사고 방지 보안센서류, 아파트 등의 안내방송 문자 전송 등이 있다. 노인이나 아이들, 범죄자의 위치를 전송하는 미아방지 비콘이나 위치추적 발찌도 IoT 기술을 응용할 수 있다.

2. 구성 요소

2.1. 플랫폼

데이터를 처리하고 명령을 내리기 위한 서버와 사용자의 스마트폰 등에 서비스를 제공하기 위한 앱으로 구성되어 있다. 삼성전자의 SmartThings, LG전자의 ThinQ, 구글의 홈, 애플의 HomeKit 등이 해당된다.

2.1.1. 오픈 플랫폼

기술 표준을 준수하는 모든 제품을 연결 가능한 개방형 플랫폼. 표준이 아니더라도 구동에 필요한 드라이버가 있다면 직접 설치하여 연동이 가능하다. 제조사를 가리지 않고 다양한 기기를 연결 가능하다는 점과 강력한 자동화 기능, 능력만 있다면 누구나 드라이버를 제작해 배포할 수 있다는 강점을 가진다. 하지만 이런 오픈 플랫폼을 제작하기 위해서는 플랫폼 회사의 연결성, 호환성에 대한 기술 수준이 높아야하며, 정해진 기기만 연결 가능한 폐쇄형 플랫폼에 비해 안정성이 상대적으로 떨어지고, 소스코드에 대한 회사의 간섭이 덜해 코드 파편화가 일어날 수 있다는 단점이 있다.

오픈 플랫폼에도 폐쇄형 플랫폼과 비슷하게 플랫폼이 제공하는 정식 데이터모델과 API로 연결하는 방법이 있는 플랫폼 모델도 있다. 이러한 오픈 플랫폼은 오픈 플랫폼이면서도, 폐쇄형 플랫폼처럼 쓸 수도 있다.

SmartThings가 이런 플랫폼 모델을 시장에 최초로 도입하여 상용화한 예이며 스마트 홈에 입문하는 입문자들에게는 사용이 쉬우면서도, 코어 유저들에게도 자유도가 높아 많은 스마트홈 유저들에게 지지를 받고 있다.

2.1.2. 폐쇄형 플랫폼

제조사에서 미리 정해진 제품만 연결 가능한 플랫폼. 오픈 플랫폼과 달리 연결 가능한 기기와 연결 불가능한 기기가 명확히 구분된다. 플랫폼 기업의 통제권이 강해 다른 서비스와 기기를 공유하지 않고 독자적으로 쓰는 특징이 있으며 이로인해 호환성이 매우 떨어져서 기기를 사용할 수 있는 자유도가 오픈 플랫폼에 비해 매우 제한된다는 단점이 있다.

HomeKit, 구글 홈 등 시장에 유통되어있는 대부분의 플랫폼이 폐쇄형 플랫폼이기 때문에 스마트 홈에 입문하는 입문자들이 쉽게 접할 수 있다. 기술 수준이 높은 대기업이나 빅테크 기업에서도 폐쇄형 플랫폼을 채택하는 경우가 많아 스마트홈 시장의 파편화가 커지고 있다.

2.2. 허브

플랫폼에 따라 브릿지, 게이트웨이 등의 이름으로 불리기도 한다. 스마트 디바이스들은 Wi-Fi 등의 널리 알려진 무선 규격 외에도 Zigbee, Z-Wave, Matter 등의 저전력 무선통신 기반을 사용하는데, 허브는 이러한 프로토콜을 지원하여 기기들이 서로 통신할 수 있도록 만들어준다. 또한 SmartThings나 허비텟, Home Assistant 같이 허브 자체에서 데이터 처리가 가능한 플랫폼의 경우 서버의 역할을 겸하기도 한다.

나무위키에 문서로 등록된 허브나 관련 기기는 다음과 같다.

SmartThings Hub

SmartThings Hub V3

2.3. 센서

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집의 상태를 인식하여 플랫폼으로 전송하여 주는 장치이다. IoT 제품은 대부분 센서로 받아들인 정보를 이용하는 경우가 많기에 센서의 품질이 전체적인 성능을 결정하기에 센서가 매우 중요하다. 따라서 센서에 한해서는 초기부터 고가의 제품을 사용하라는 조언을 받기도 한다.

전원 공급은 케이블을 쓰는 경우와 교체형 배터리를 쓰는 경우로 나뉜다. 배터리 효율 문제나 연결 안정성 등의 이유로 인해 Zigbee, Z-wave, Thread, Matter, BLE, UWB같은 저전력 무선통신규격을 사용하는 경우가 많다. 저전력 무선통신규격을 사용하는 센서의 경우 허브가 필요하다.

스마트홈에 반드시 있어야하는 요소는 아니며 센서가 없는 스마트홈도 있다. 허브가 있는 플랫폼에서 주로 쓰인다.

가전에 장착된 센서의 데이터를 받아와 사용할 수도 있고, 특정 이벤트를 감지하기 위한 센서를 별도로 설치할 수도 있다. 일반 소비자가 구할 수 있는 대표적인 센서는 다음과 같다.

공기질 센서

온도 센서
습도 센서
공기질 센서 (Co2, 라돈 등)

조광 센서

조도 센서

재실 센서

동작 감지 센서
카운터 센서 (재실 센서)
레이더, 라이다 센서

보안 관련 센서

열림 감지 센서 (도어 센서)
연기 감지 센서
가스 감지 센서
누수 감지 센서
침입 감지 센서

2.4. 액추에이터

플랫폼의 명령을 받아 실질적인 동작을 수행하는 장치이다. 간단한 구성에서는 스마트 전등이나 스마트 멀티탭 등이 있으며, 고급 스마트홈에 사용되는 액추에이터로는 RGB 제어가 가능한 조광기, 전동 커튼과 블라인드, 스마트 분전반, 공기조화를 제어하기 위한 밸브 구동기와 에어컨, 자동으로 물을 뿌려주는 스프링클러, 차량의 위치를 감지하는 전동식 차고 등이 있다.

2.5. 스마트 가전

TV, 냉장고, 모니터, 프린터, 세탁기, 건조기, 스마트 스피커, 자동차 인포테인먼트 등의 가전제품 중에서 플랫폼에 연결되어 원격 제어나 데이터 수집 등이 가능한 가전제품.

3. 작동 원리

3.1. 통신 프로토콜

통신 프로토콜은 제품과 제품 사이의 통신에 쓰인다.

3.1.1. 인터넷

자세한 내용은 TCP/IP 문서 참고하십시오.
인터넷(Internet Protocol)은 인터넷 환경 구현을 위한 통신 프로토콜이다. 사물인터넷에 쓰이지만, 저전력을 요구하는 제품에 쓰이지 못한다. 고전력 제품이나, 클라우드 서버와 데이터 송수신을 하는 데에 쓰인다.

3.1.2. Zigbee

지그비(Zigbee)는 지그비 얼라이언스에서 개발한 저전력 무선통신 프로토콜이다. 국제 표준규격과 대역폭을 갖고 있다. 처음에는 사물인터넷용으로 개발된건 아니며, 현재 사물인터넷에서 쓰이는 통신 프로토콜이다. 대역폭은 2.4 GHz를 써서 Wi-Fi랑 Bluetooth와 같은 대역폭에 있다. 10m~20m 안으로 전파를 내보낼 수 있다.

자세한 내용은 지그비 문서 참조.

3.1.3. Z-Wave

지웨이브(Z-Wave)는 사물인터넷용 저전력 무선통신 프로토콜이다. 주파수가 나라별로 다르고, 초당 데이터 전송량과 전력 소모량이 지그비보다 작다. 처음부터 사물 인터넷용으로 개발되었으며, 지그비(Zigbee)보다 덜 쓰인다.

3.1.4. Matter

매더(Matter)는 사물인터넷용 컨버터/컴파일러/드라이버/클라이언트이다. 인터넷(Internet Protocol)환경에서 멀티 어드민 시스템을 도입해서 서로 다른 프로토콜 사이의 통신을 할 수 있게 하여 연결성이 높다.

4. 문제점

자세한 내용은 사물인터넷 문서 참고하십시오.

5. 서비스 중인 스마트홈 서비스

[1] 만약 이들의 말이 맞다면, 스마트 프린터기나 콘솔 게임기 또한 인터넷에 연결되어 있으므로 스마트 홈의 구성요소가 되어야한다. 또한, 전화회선은 인터넷 프로토콜의 일부이므로 집전화기나 아파트 인터폰조차 스마트 홈의 구성요소가 되어야한다.[2] Zigbee 동글 추가 후 Home Assistant 허브로서 사용 가능하다.[2]

스마트 홈

1. 개요

2. 구성 요소

2.1. 플랫폼

2.1.1. 오픈 플랫폼

2.1.2. 폐쇄형 플랫폼

2.2. 허브

2.3. 센서

2.4. 액추에이터

2.5. 스마트 가전

3. 작동 원리

3.1. 통신 프로토콜

3.1.1. 인터넷

3.1.2. Zigbee

3.1.3. Z-Wave

3.1.4. Matter

4. 문제점

5. 서비스 중인 스마트홈 서비스

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