"글로벌 설비시스템 키워드는 ‘글로벌·표준화·개방성·연결성’ 등으로 정리할 수 있습니다. 설비시스템 통합, 자동제어, 통신을 위한 국제표준 프로토콜인 KNX는 이와 같은 트렌드를 만족하며 이미 세계 수백개의 기업이 활용하고 있을 정도로 성능과 효용이 검증됐습니다"

스마트시티는 기후변화 억제, 환경변화 적응, 효율적 도시운영 등 수많은 도시문제의 대안으로 제시되고 있다. 또한 침체된 대한민국 경제를 살릴 미래 먹거리산업으로서의 가치도 크다.

이와 같은 스마트시티의 핵심은 초연결성·융합이다. 이는 4차 산업혁명시대의 핵심기술이라는 점에 전문가들의 의견이 일치하고 있다.

이에 따라 미래 스마트시티 경쟁력, 나아가 국가경쟁력을 위해서는 도시를 구성하는 인프라, 건축물, 기기 등이 얼마나 효율적·효과적으로 연결돼 네트워크를 구성할 수 있는가가 중요하다.

국내에서도 이와 관련한 많은 노력들이 이뤄지고 있지만 상이한 통신프로토콜에 따른 제약과 기업보안 명목으로 제어시스템 접근을 과도하게 차단하는 등 국가·도시적 차원의 네트워크화는 아직 더딘 상황이다.

유럽·북미지역에서는 이를 극복하기 위해 KNX를 적극 도입해 포괄적으로 활용하고 있다. 프로토콜의 종류인 KNX는 국제표준을 따르고 있으며 개방성을 원칙으로 한다. KNX인증이 부착된 제품, 솔루션이라면 어떤 것을 붙이더라도 즉각 네트워크에 연동할 수 있으며 외부 접근을 허용해 효과적으로 제어할 수 있다.

이윤희 KNX한국협회 회장을 만나 KNX의 개념과 개방성이 중요해지는 미래사회에서의 경쟁력을 들었다.

■ KNX의 개념은
최근 세계적 설비시스템 트렌드변화의 키워드는 지역(Local)에서 글로벌 & 표준화로, 폐쇄성에서 개방성 & 보안으로, 스마트에서 스마트 & 연결성으로 옮겨가고 있다. 이는 지속가능 성장과 인류의 존속을 위한 당연한 변화다.

최근 급격한 도시화에 따른 자원고갈, 온실가스 문제를 해결하기 위해 건물에너지관리, 녹색교통, 스마트그리드, 신재생에너지 등의 솔루션이 필요해지고 있다.

KNX는 국제표준인 ISO/IEC, 유럽표준인 EN, 미국표준인 ANSI/ASHRAE, 중국표준인 GB/Z 등을 만족하는 주택 및 빌딩제어용 개방형 표준 프로토콜이다. 즉 KNX인증을 획득했다면 건축물에 설치되는 어떠한 솔루션·제품이라도 상호연동되며 품질을 온전히 확보할 수 있다는 의미다.

최근 건축물에 각종 설비·기기를 제어하는 BEMS나 스마트홈 솔루션이 적용되고 있지만 각 사별로 별도의 규격이나 장치를 활용하고 있어 연동이 불가능하거나 연결되더라도 최대한의 성능을 발휘할 수 없다는 점이 문제로 지적되고 있다.

KNX는 개방성과 표준화에 따라 △빌딩을 위한 총체적인 에너지절감 솔루션 △친환경차 충전제어 △총괄 네트워크로의 시스템통합 △신재생에너지 통합제어 등의 기능을 구현할 수 있다. 조명, 차양, 출입통제는 물론 BEMS, HVAC설비, 모니터링, 원격제어가 가능하며 가전제품과 홈IoT도 연동할 수 있어 미국, 유럽 등을 중심으로 차세대표준으로 이미 널리 활용되고 있다.

KNX는 이미 세계 수백개의 기업이 활용하고 있을 정도로 성능과 효용이 검증됐다. 스마트시티를 구축하기 위한 최적의 표준이 바로 KNX다.

■ KNX의 작동방식은
KNX는 미래지향적인 지능형 건축기술인 BUS시스템을 토대로 하는 전 세계 기술표준이다. 다양한 유형의 실내·외 빌딩자동제어 작업을 동시에 연계해 제어하고 모니터링할 수 있다. 이를 통해 빌딩 자동제어분야의 자동화 수준 및 커스터마이징 수준을 격상시킨다.

또한 KNX시스템의 설계, 기동, 운영을 위한 단일 소프트웨어인 ETS(Engineering Tool Software)를 제공하고 있다. 이를 통해 제조업체와 독립적으로 모든 KNX제품들을 통합하고 운용해 KNX 기반 지능형주택 및 빌딩제어 설비를 설계·구성할 수 있다.

KNX BUS로 시스템 내 모든 디바이스들이 동일한 트랜스미션을 사용하며 이를 통해 데이터를 교환할 수 있어 BUS네트워크에 대한 접근을 규제할 수 있다. 또한 KNX시스템은 분산구조로 이뤄져 있어 중앙제어 유니트 없이 사용한다는 이점이 있다. 분산형구조를 통해 각 디바이스가 자체 마이크로프로세서를 갖추고 있어 한 디바이스가 고장나도 다른 디바이스는 계속 작동한다. 이와 같이 기능 유지에 편리하며 필요한 부분만을 정확히 수정·추가할 수 있다. 이론적으로 KNX시스템은 5만개 이상의 디바이스로 구성할 수 있다.

이와 같은 이점에 따라 투자자 및 건축물 소유주뿐만 아니라 설계사 및 시공사, 건축가 및 전기설비사에 이르기까지 모두에게 유용한 필수기술로 자리매김해 나가고 있으며 장기적으로도 보안을 보장한다.

또한 최종사용자인 거주자들도 KNX만의 고유한 기술력을 토대로 주택·건물의 각 구성요소를 중앙에서 연동해 개별적으로 제어하거나 혹은 원격으로도 원하는 시스템을 제어할 수 있다.

■ 건물에서 KNX의 역할은
주택, 사무용, 상업용 건물 등 KNX는 빌딩 자동제어를 통해 새로운 솔루션을 다양하게 사용할 수 있는 기회를 제공한다. 시스템별 패널을 따로 만들지 않고 하나의 터치패널만으로 모든 주택 및 건물용 어플리케이션을 제어할 수 있다.

조명, 블라인드, 냉난방공조, 환기, 동작·재실감시, 보안·알람, 스마트미터링 등 건물환경관리 및 에너지절감 관련설비는 물론 가정용품까지 제어하는 다양한 기능을 지원해 쾌적성, 안전성, 에너지절감, 효율성 등 사용자편의성을 최대한 보장할 수 있다.

■ 글로벌시장에서 활용성은
KNX는 국제표준(ISO/IEC 14543-3)뿐만 아니라 유럽표준(CENELEC EN 50090 및 CEN EN 13321-1) 및 중국 표준(GB T 20965), 미국표준(ANSI/ASHRAE 135)과 같은 인증을 받고 등록돼있다.

KNX인증 제품은 상호연동성 및 운용성을 전 세계적으로 보장하며 주거용 및 상업용 건물의 세계적 자동제어 표준으로 자리매김해 나가고 있다. 실제로 전 세계의 주택 및 빌딩제어분야에서 KNX를 이용하고 있다.

수백만개의 KNX설비가 유럽뿐만 아니라 아시아 및 미주 등에서 사용되고 있다. 현재 전 세계 400여곳이 넘는 KNX회원사들이 KNX인증을 받은 7,000여종의 다양한 애플리케이션 도메인 제품군을 제공하고 있다. 현재 190여개국에 협회가 설립됐고 7만여곳의 파트너기업, 400여 곳의 글로벌 KNX 트레이닝센터가 활동하고 있다.

■ 스마트시티·녹색건축과의 연계성은
최근 도시들은 인구증가, 원자재공급 감소, 기후변화에 따라 향후 수년 내 다양한 문제에 직면할 전망이다. 도시는 전 세계 에너지소비량의 2/3, 총 물 소비량의 60%, 온실가스 배출량의 70%를 차지하고 있으며 이 수치는 지속 상승하고 있다. 이미 세계 인구의 50% 이상이 도시에 거주하고 있고 2050년까지 70%로 상승할 것으로 예상된다.

이에 따라 기후변화, 환경오염 문제해결의 성패는 도시에 달려있다고 해도 과언이 아니다. 가장 중요한 과제는 지속가능한 도시를 개발하는 기술력 및 지속가능한 건축물을 설립하는 기술력이다.

또한 문제를 개선하기 위해서는 건축물뿐만 아니라 운송·교통수단, 에너지생산설비 및 인프라까지 모두 고려하는 기술솔루션이 필요하다.

KNX는 이와 같은 전반적인 솔루션을 지속가능한 도시, 건축물과 어떻게 통합하고 상호작용하는지 제시한다.

미래의 빌딩은 에너지효율적이며 스마트그리드를 통해 주변환경과 통신하게 된다. 건축물의 지속가능성 추세에 따라 개별 건물들의 에너지효율화가 필수적이다. 건물의 에너지관리시스템은 스마트미터로 정량적으로 감시될 것이며 이러한 정보를 바탕으로 건물 자체뿐만 아니라 전체 지역 또는 도시 전체의 에너지효율을 개선할 수 있다.

KNX는 스마트미터링, 전기자동차, 에너지효율 향상, 발전관리, 부하관리, 건물 간 통신 등을 위한 도시솔루션을 이미 제공하고 있다.

또한 도시인프라 차원에서도 서로 다른 건축물 간의 에너지사용을 연계한다. 현대사회에서 인프라의 중요성이 커지고 있지만 에너지공급과 관련한 모든 문제를 극복할 솔루션은 제한적이다.

최근 대체에너지로 재생에너지 사용이 증가하고 특히 분산발전이 증가하면서 다양한 분야의 개별솔루션을 단일한 통합솔루션으로 규합할 필요성이 높아지고 있다.

이에 대해 KNX는 ICT와 IP·인터넷을 사용해 도시건물을 하나의 건물인 것처럼 개별 사이트에 연결하는 솔루션을 제공하고 있다. 또한 광(光)전압 시스템과 풍력터빈에서 발생하는 전력공급의 변동성 문제를 해결하는 부하관리 솔루션도 갖추고 있다.

■ 스마트미터링을 특히 강조하는데
에너지관리는 관점에 따라 건축물 또는 도시 등 여러가지 다른 방식으로 정의할 수 있다. 건축물에서의 에너지관리는 전기, 열 등 유용한 에너지를 절약하고 가스 및 물의 소비를 줄이는 데 도움이 된다.

이와 같은 에너지관리의 첫 단계는 사용자가 스스로 자원을 어떻게 사용하고 있는지 의식할 수 있게 하는 것이다. 현재의 소비행태에 대한 명확한 정보를 얻을 수 있는 사람들은 에너지, 물 등 자원을 보다 신중하게 사용하게 된다.

현재 이와 같은 정보를 얻기 위한 표준기술은 공급업체가 제공하는 전기생산 및 소비량, 냉난방 자원소비량 및 수도소비량 등이다.

KNX는 스마트미터링시스템 구축에 용이해 수많은 요소들로 구성된 계측시스템의 안정성을 높일 수 있다. 이를 통해 사용자는 소비·지출에 대한 투명성을 높일 수 있고 응용프로그램별 스마트미터링 솔루션에서 사용할 수 있는 광범위한 KNX미터 및 전류감지 액추에이터도 사용할 수 있다.

보다 적극적인 방법으로는 소비량뿐만 아니라 내·외부의 환경조건을 모니터링할 수 있다. 에너지소비 데이터를 시각화하는 것만으로는 건물의 효율성을 극대화하기에 충분하지 않다.

에너지소비를 보다 최적화하기 위해서는 이와 같은 데이터 외에도 날씨, 실내온도, 창호개폐 여부, 재실여부, 공간활용도 등 관련데이터를 확인하고 활용할 수 있어야 한다. 즉 건물 사용자의 소비행태 및 소비감소 가능성에 대한 자세한 정보를 제공하는 것이다. 이를 사용할 수 있다면 수동이든 자동이든 에너지소비를 최적화하는 데 활용할 수 있게 된다.

KNX 솔루션은 에너지데이터를 수집한 뒤 이를 시각화하고 결과에 대응하는 자동화된 프로세스를 활용할 수 있다.

이와 같은 능동적인 에너지관리시스템을 구축함으로 써 사용자에게 소비데이터에 대한 지속적인 접근성을 제공하고 자동프로세스를 활용해 건물의 에너지효율성을 향상시킨다.

■ IoT를 활용해 업그레이드했는데
효율적인 온도제어, 전력관리 및 유동성 보장을 위해 KNX IoT기반의 섹터커플링(Sector Coupling: 분야별 결합)을 구현하고 있다.

이는 기존 KNX기술력에서 한 단계 진보한 것이다. 의미 있는 기후변화 대응목표를 달성하기 위해서는 전기사용, 발열 및 수송을 포함한 여러 분야에서 에너지소비량을 전체적으로 파악하는 것이 필수적이다.

건물의 에너지소비량이 많은 애플리케이션은 네트워크화 및 자동화를 통해 소비량을 조절 및 모니터링해 에너지효율성을 높일 수 있다. 그러나 이제 에너지관리는 에너지거래를 위한 광전송시스템과 향후 전기이동성을 위한 충전소를 포함한 여러 다른 분야에서도 사용될 수 있어야 한다.

섹터커플링은 친환경에너지 사용을 촉진하고 에너지 효율적 기술의 도입을 가속화해 화석에너지 소비를 줄이는 것을 목표로 다양한 분야를 스마트관리시스템과 연계시키는 것이다. KNX IoT를 사용하면 건물에 이와 같은 스마트에너지시스템을 설치할 수 있다.

섹터커플링이라는 용어는 지금까지 전기, 열 및 전자이동성 등 서로 독립적으로 적용되던 에너지산업분야를 네트워킹함으로써 재생에너지를 최적으로 사용하고 통합할 수 있다.

KNX설치 시 KNX IP를 통해 전기소비장치, 발전기, 난방, 에어컨 및 충전소를 포함해 에너지 소모량이 많은 모든 애플리케이션을 연결한다.

예를 들어 태양광발전, 에너지저장시스템(ESS)을 위한 유연한 충전 프로세스 및 부하관리를 모두 최적으로 조정할 수 있다. 이를 통해 향후 최대부하 초과를 방지하고 지속적으로 비용 최적화된 에너지흐름을 유지할 수 있다.

이미 배터리 충전장치를 갖춘 스마트주택에 자가발전태양광을 고려한 스마트에너지관리와 결합시키는 모델 사례도 보유하고 있다. 스마트홈의 에너지발전 및 충전관리에는 전기차를 위한 충전소와 일반적인 가전제품, 전기히터, 히트펌프시스템, 인버터가 장착된 태양광시스템이 포함될 수 있다.

KNX IoT기술은 에너지흐름을 조절해 자체 발전된 태양에너지를 비용 최적화해 사용할 수 있게 한다. 물론 다른 에너지생산설비도 그리드에 추가 연결할 수 있다. 개별 에너지섹터는 인터넷 프로토콜을 통해 결합되며 이 경우 KNX/IP 또는 Modbus/IP 인터페이스를 활용할 수 있다.

■ KNX협회 구성 및 역할은
1999년 5월 EIBA(European Installation Bus As-sociation) 및 EHSA(European Home Systems Association), BCI(BatiBUS Club International)라는 3개 협회들이 통합해 KNX협회(KNX Association)를 만들었다.

세계 KNX상표의 소유주체인 KNX협회는 벨기에에 기반을 둔 비영리 글로벌협회다. 조명제어, 셔터제어, 난방, 환기, 에어컨, 에너지관리, 계량, 모니터링, 오디오·비디오, 가전제품 등 KNX기반의 가정용 및 건물제어용 장치의 제조기업회원사들을 비롯해 연관서비스 공급업체(유틸리티, 통신 등) 회원사들이 함께 활동한다.

KNX협회의 목표는 ‘스마트홈 및 빌딩자동제어솔루션’분야에서 KNX 국제표준을 개발하고 촉진하는 것이다. 모두에게 개방된 오픈형 프로토콜인 KNX표준을 사용하는 협회의 전 세계 회원사 및 제품들을 원동력으로 스마트홈 및 빌딩제어분야의 세계시장을 개방해 보다 효율적이면서도 미래지향적인 지능형건축 인프라의 점유율을 높이고 있다.

현재 상업용건물에서 주력으로 사용하는 KNX를 주택시장으로 확장하는 것을 목표로 안정적이고 경제적인 단일시스템기술을 개발하고 있다. 프로토콜, 미디어, 구성모드, 애플리케이션의 다양화와 고도화로 지속적인 개선을 추구하며 IoT를 지향함으로써 확장성을 도모하고 있다.

또한 통신연동 및 애플리케이션 간 상호운용성에 대한 원칙을 일관성있게 유지하기 위해 △테스트방법을 포함한 모든 시스템요구사항의 표준화 △KNX관련시스템 등의 지적재산권 관리 및 상표권 확립·발행 △시스템호환성, 연동 및 상호운용성을 보장하기 위한 H/W, S/W, 서비스인증시스템 설정 △국제 HBES/BACS 표준화기구 등에 KNX표준을 소개하는 등 국제표준 입지강화를 위한 홍보 △공통엔지니어링도구 S/W인 ETS 및 기타 KNX관련 도구 개발·관리·판매지원 △건설업자·설계자·시공자 등 각 건축분야 전문사용자를 위한 공인교육훈련 △KNX표준 기술개발 △KNX표준 관련 박람회, 컨퍼런스, 저널발행 등 홍보활동 등을 수행한다.

■ KNX한국협회는
KNX한국협회는 2012년 2월 8개의 회원사가 참여해 발족했다. KNX 국제표준기술을 통해 한국의 주택 및 빌딩 자동화시장에 진입했으며 각종 전시회, 홍보, 기술세미나 등으로 KNX시장 확대를 위해 활동하고 있다.

전 세계적으로 폭발적으로 증가하고 있는 KNX기술을 통해 KNX한국협회와 회원사는 주택 및 빌딩자동화분야의 기술진보와 에너지절감시스템 보급으로 시장에 기여하기 위해 노력하고 있다.

매년 스마트그린빌딩엑스포, Automation World, IBS전시회 등 상·하반기 각 1회 이상 빌딩자동화와 관련된 전시회에 참가하고 있으며 연간 4회 이상 기술세미나와 포럼을 개최하고 있다. 또한 KNX트레이닝센터를 갖춰 기술인력 배출에도 힘쓰고 있으며 KNX 유저클럽을 결성하고 지원하는 한편 아주대, 상명대 등 KNX 기술파트너와 산·학협력을 추진하고 있다.

■ 국내 주요 KNX적용 사례는
세계적인 확산추세에 따라 국내에서도 적용사례가 늘고 있다. 대림산업의 프리미엄 공동주택인 아크로포레스트 280세대에 KNX기반으로 냉난방공조, 조명, 블라인드, 월패드, 대기전력차단시스템을 연동하는 프로젝트가 추진되고 있다.

또한 △롯데월드타워 고층부 레지던스 △세종정부청사 2-1구역 조명시스템 △제주신화역사공원호텔 전체시스템 등이 KNX기반으로 구축됐으며 600객실 규모의 송도의 모 호텔에도 설계가 진행 중이다.

특히 서울 삼성동, 평창군, 성남 운중동 등 최근 건축되고 있는 고급형 단독주택이나 타운하우스를 중심으로 KNX를 이용한 자동제어, 스마트폰 연동시스템이 인기를 끌고 있다.