IoT와 패시브하우스

안녕하세요. 3.2L 인증주택에서 쾌적한 겨울을 보내고 있는 건축주입니다. IoT라는 단어는 아마 많은 분들이 들어보셨을거라 생각합니다. 저도 집을 지으면서 IoT를 가장한 몇가지 잔기술을 저희집에 적용해보았는데 의외로 꽤나 많은 분들께 질문을 받다 보니 제가 알고 있는 범위에서 간단하게나마 글을 써보고자 합니다.

시중에는 IoT 디바이스라고 불리는 많은 물건들이 팔리고 있습니다. 대기 전력을 차단해준다는 스마트 플러그부터 각종 조명류까지 다양한데, 그 종류를 대충 나열해보자면 다음과 같습니다.

• 스마트조명: 조명을 원격으로 제어할 수 있으며 색온도와 밝기 조절(디밍)이 가능한 제품도 있습니다.
• 각종 센서류: 사람을 감지하는 모션센서나 재실센서, 조도센서, 창문 등이 열렸는지를 확인하기 위한 열림 감지 센서, 누수감지 센서, 온습도 센서, 연기감지 및 일산화탄소 센서 등이 있습니다. 이런 센서류는 스스로 뭔가 하지는 않고 트리거 역할이 되는 경우가 많습니다. 사람의 움직임을 감지하면 조명을 켠다던지 하는 식으로 말이죠. 배터리 타입으로 동작하는 센서가 대부분이지만 일부는 DC 전원을 필요로 하는 경우가 있기 때문에 사전에 미리 위치를 잡아두는 것도 좋습니다.
• 컨트롤러: 단순히 접점을 붙였다 떼었다 하는 릴레이 제품부터 스마트 조명 스위치, 스마트 플러그, 심지어 보일러 온도 조절기 등 시중에 다양한 제품들이 많이 출시되어 있습니다.
• 커튼 및 블라인드 제어: 기존의 모터에 연결해서 사용하는 제품부터 모터까지 일체형으로 나온 제품도 있습니다.
• 그 밖에 원격으로 통신이 가능한 도어벨, 도어락, 카메라와 가전제품에도 “스마트”라는 이름을 붙여 휴대폰에 연결이 가능한 제품이 쏟아져 나오고 있습니다.

이렇게 기능만 나열해서는 무슨 일을 할 수 있는지 잘 모르기 때문에 보통 제조사에서는 “시나리오”라는걸로 자사 제품들을 어떻게 활용할 수 있는지 알려줍니다. 아래는 무단으로 가져온 예시입니다.

• 어둠 속에서 움직임이 감지되면 스마트 벽 스위치가 자동으로 조명을 점등합니다. 장시간 움직임이 감지되지 않으면 스마트 스위치가 자동으로 조명을 소등합니다.
• 우리 아이가 방에 있을 때, 여름이면 허브에 내장된 IR 리모컨 기능이 자동으로 에어컨을, 겨울이면 플러그에 연결된 가습기가 자동으로 켜집니다.
• 방문자가 도어벨을 누르면 월패드 또는 스마트 폰을 통해 방문자를 확인하고 한 번의 터치로 문을 열 수 있습니다.
• 재실 모드에서 외출 모드 버튼을 한 번 터치하면 모든 장치를 끕니다. 전체 조명이 꺼지고 입구의 조명은 잠시 후에 꺼집니다. 커튼이 닫히고 TV와 냉·난방기가 꺼지며, 집 전체의 보안 시스템이 작동합니다. 위험이 감지되면 즉시 경보 메시지를 스마트 폰으로 전송하고 지능형 카메라가 스냅샷을 찍어서 전송합니다.
• 주변 온도를 감지하고 춥거나 덥지 않도록 자동으로 에어컨이나 보일러를 작동시켜서 항상 쾌적한 온도를 유지합니다. 또한 주변 공기질을 감지하고 공기청정기나 전열교환기를 작동하여 깨끗한 공기 상태로 관리합니다.

사실 이 내용들만 봐서는 별로 스마트해보이진 않습니다... 게다가 일부 기능들은 이미 예전부터 잘 사용하고 있던것이기에 별로 놀랍지도 않습니다. 하지만 겉으로 보이는 동작은 동일해 보여도 사실 내부 작동 원리는 좀 다릅니다. IoT 라는 어원에서도 알 수 있듯이 사실 각각의 장치가 네트워크로 연결되고 기록되며 네트워크를 통해 제어할 수도 있다라는게 가장 큰 차이거든요. 사용자가 집에 없어도 휴대폰 등의 디바이스를 통해 각각의 장치를 직접 제어할 수 있고 나아가서는 소프트웨어로 만든 다양한 조건에 따라 여러 장치를 유기적으로 제어할 수도 있다는 것이죠..

비록 인증주택에 3개월 남짓 거주한 짧은 경력이지만 패시브하우스에서는 나름 유의미하다고 생각하는 IoT 장치 몇가지를 추려봤습니다.

1. 외부 전동 블라인드

   외부 블라인드가 냉방/난방 부하에 큰 영향을 준다는건 협회 게시판을 찾는 모든 분들이 아실거라 생각합니다. 블라인드는 무선 리모컨으로 제어되는 제품이 대부분인데 특히 여름철에 블라인드를 내린다는 걸 깜빡 잊고 장시간 외출하면…상상하기도 싫습니다. 가장 쉽게는 휴대폰을 사용해 블라인드를 제어할 수도 있고, 날씨 예보, 실내 온도, 심지어 태양의 입사각 등 다양한 조건에 따라 자동 제어 로직을 만들수도 있습니다. 어차피 소프트웨어이므로 만들기 나름입니다.

2. 환기장치와 복사냉난방

   협회 필터박스를 통해 정화된 공기가 환기장치를 통해 1년 365일 계속 실내로 유입되고 복사냉난방이 적용되었다면 항온항습에 가까운 실내 환경이 만들어지기에 능동적으로 제어할 필요가 없을 수도 있지만, 에너지 사용량을 좀 더 줄이는 최적화를 위해 실내외 온/습도에 따라 히트펌프 또는 보일러를 제어하거나 외출시에는 환기장치의 풍량을 최소한으로 조절할 수도 있습니다. 이건 잡자재 정대표님과 같이 개발하고 있는 소프트웨어가 완성되면 좀 더 자세히 설명드릴 수 있을 것 같습니다. 일괄 소등 스위치를 “외출 스위치”로 그 의미를 확장하여 이 스위치를 누르거나 또는 휴대폰의 GPS 신호가 집으로부터 멀어지면 자동으로 외출로 인식하여 모든 조명이 꺼짐과 동시에 블라인드를 올리거나 내리고 환기장치의 풍량을 최소한으로 줄이는 시나리오도 상상할 수 있습니다.

3. 공기질 측정 센서 & 에너지미터(+태양광)

   이미 시중에 이런 센서류는 참 많지만 제가 선택한 제품은 측정된 공기질 데이터를 네트워크를 통해 수집할 수 있는 제품입니다. 실내의 온습도와 이산화탄소 농도, 포름알데히드 농도 등을 데이터베이스에 기록하여 실내 쾌적성을 가늠해보는 자료로 활용할 수 있지 않을까 라는 생각 때문입니다. 더불어 에너지미터도 비슷한 류의 제품을 선택하여 에너지 생산량과 사용량을 데이터베이스에 기록하면 같이 비교해 볼 수 있으니 더 재미있을 것 같더라구요. 참고로 저는 실내의 미세먼지 수치 모니터링을 통해 환기장치 필터 교체 주기를 파악하고 있습니다.

4. 욕실의 습도 센서

   약간 쥐어 짜낸거긴 하지만… 욕실의 습도 센서의 수치에 따라 환기팬과 환기장치의 풍량을 조절하는 소소한 제어도 해볼 수 있을 것 같습니다. 컴포벤트 환기장치의 습도 회수율이 생각보다 높아서 겨울철에도 실내 습도가 높아 제습을 해야하는 경우가 종종 발생합니다. 물론 복사냉방이 적용되었다면 겨울철에도 제습 모듈을 가동하면 되므로 아무짝에도 쓸데없는 시나리오이긴 합니다만 과도한 습기는 즉석에서 바로바로 배출해주면 좋으니깐요.. 제가 자주 환기팬을 켜고 욕실에 들어가는걸 깜빡해서 적어봤습니다.

그 이외에 패시브하우스와 관계 없이 주택이라면 요긴한 것들을 추려봤습니다.

1. 네트워크 카메라 & 초인종

   주택 특성상 CCTV를 설치할 수 밖에 없을텐데요 이것도 네트워크 카메라를 사용한다면 꽤나 편합니다. 모션이 감지되면 사물을 인식하고 녹화를 하며 휴대폰으로 알람이 오거나 실시간 라이브 스트림으로 CCTV를 보는 것도 이제는 흔한 풍경이 된 것 같습니다. 특히 저희집은 네트워크 초인종을 적용하여 휴대폰으로 방문객을 확인하고 대화를 할 수 있어 여러모로 편리했습니다. 이런 카메라는 보통 UTP 케이블을 통해 전원 공급(PoE)도 받으므로 배선이 훨씬 간단합니다.

2. 디지털 조명 제어

   층이 나뉘어져있다 보니 아무래도 조명 제어에 대한 요구가 생기더라구요. 단순히 원격으로 조명을 껐다 켰다 하는 것도 좋고 모션 센서나 재실감지 센서를 활용하는 것도 좋습니다. 또는 특정 시간에 특정 조명을 켜지게 한다던지, 특정 조도가 되도록 조명의 밝기를 지속적으로 컨트롤하는것도 가능합니다. 디밍이나 색온도가 조절되는 조명이라면 페이드인/아웃을 통해 감성 한스푼을 얹거나 밤에는 긴장감이 낮은 3000K 이하의 색온도로 조절하여 수면을 유도할 수도 있습니다. 제가 조명에 한이 맺힌 사람이라…이건 별도의 글에서 이야기해보겠습니다. 상황에 따라 전등 배선이 완전히 달라질 수 있거든요.

패시브하우스에 적용하기 곤란하거나 굳이 필요없다고 느끼는 제품들도 있는데요,

1. 도어 열림 감지 센서

   창문을 열 일이 정말 거의 없다보니 창문이 열려있는지를 감지할 필요도 없습니다..

2. 스마트 도어락

   겨울철에 도어락이 얼어버리는 문제가 종종 있습니다. 저희집 도어락도 지난 한파에 얼어버렸습니다. 이 때문에 마그네틱 락으로 전환을 생각해봤는데 기존 도어에 추가 타공을 해야 하는 문제 + 마그네틱 락 전원 공급을 위해 배선을 내려야 하는 문제 + 실내에서 “열림”버튼을 눌러야 락이 해제되는 익숙치 않은 정서적인 문제까지 겹쳐 일단은 보류한 상태입니다. 일부 도어락 중에는 물리적인 열쇠로도 열 수 있는 도어락이 있던데 앤썸 현관문에 달린 하이원시스템의 H-6400 제품이 목문/유리문 용으로 얇은 제품이다 보니 호환이 될지 모르겠습니다.

아파트와 같은 일반 주택과는 다르게 아무래도 패시브하우스는 외부의 변화에 대해 큰 영향을 받지 않는, 그 상태를 계속 유지하려는 건축물이다 보니 딱히 능동적으로 제어할만한거라곤 외부 블라인드가 전부라고 해도 과언이 아니긴 합니다. 다만 소소하게 이런 IoT 기술을 적용한다면 좋은게 왜 좋은지 정도는 좀 더 객관적으로 증명할 수 있고 이런 좋은 건축물에 살면서 건축주가 주의해야 하는 자잘한 귀차니즘을 약간이나마 해소해주거나 나아가서 에너지 사용량을 좀 더 최적화 할 수 있지 않을까라는 생각을 해봅니다…