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홈 및 빌딩제어를 위한 KNX 네트워크의 프로젝트 추진 방안(1)

건물 및 빌딩에 대한 제어 및 관리 시스템에 대한 비중이 날로 높아가고 있다. 냉난방은 물론 조명, 환기, 접근 통제 제어 등에 대한 비용과 이들을 최적의 조건으로 통합 제어하는 방안이 새로운 과제로 부각되고 있다. 또한 끊임없이 증가하는 에너지 사용을 최적화하는 방안도 적극 모색중이다. 이에 건물 및 빌딩 제어를 위한 개방형 표준 네트워크인 KNX(KONNEX)가 부각되고 있다.

1. 계 획

고객의 요구에 알맞게 KNX 인스톨레이션을 셋업할 수 있도록 하기 위하여, 개별적이면서 세심한 계획이 필요하다(HOAI ㅡ 건축가의 법규 및 엔지니어의 비용; Ordinance on Architects’ and Engineers’ Fee ㅡ를 참조: 페이즈 2, 프리계획).

모든 기능을 포함하는 프로세스를 계획하는 전문가는 모든 후속하는 대화 프로세스(프로젝트 디자인, 커미셔닝, 테스팅 및 서류화)의 속도를 더 빠르게 하고, 시간과 돈을 절약하며, 계약 파트너 사이에 오해를 방지한다.

제 1 단계는 고객의 니즈를 결정하고 결과적인 필요조건을 규정하는 것이다. 필요조건은 비구조화 방식이거나 또는 점검리스트 형태로 기록되어야만 한다. 필요조건(시스템 필요조건)을 근거로 하여, 시스템 컨셉(기능적인 명세)이 계획의 결과로서 개발된다.

KNX 시스템은 계획하는 동안 여러 가지 가능성이 서로 다른 방식으로 규정된 필요조건을 충족하도록 한다. 시스템과 장치의 지식은 최적 인스톨레이션 컨셉을 입안하기 위한 기본적인 필요조건이다.

발명가/고객에 의해 프리젠테이션, 협의 및 승인을 갱신한 후에, 시스템 컨셉은 실행 계획 단계(HOAI 를 참조: 페이즈 5) 동안, KNX 인스톨레이션의 프로젝트 디자인으로 변환된다.

KNX 인스톨레이션의 계획은 일반적인 코드의 실행에 따라서 수행된다. 파워 시스템의 경우, 오퍼레이팅 에이전시의 지역 기술의 연결 필요조건(TAB)이 고려되어야만 한다. 예비 전력, 안전 조명, “파일럿 조명” 등을 계획하는 경우, 관련 기준 및 스페시피케이션이 지켜져야만 한다.

고객의 필요조건 결정
고객의 필요조건은 주거형 특성 및 기능형 빌딩에 관련한 필수 작업의 영역에서 서로 다르게 결정된다. 서로 다른 콘택트도 또한 포함된다. 주거형 빌딩에 있어서, 필수 대화는 고객, 그 다음 주로 최종 사용자와 직접 수행된다. 반면, 기능형 빌딩에 있어서, 대화는 전체적인 계획에 책임을 지는 건축가와 플래너가 집행한다. 주요 프로세스는 다르지 않다.

KNX 시스템 덕분에, 종래 기술에서는 증가된 비용과 노력을 가지고 간신히 실행되었던 많은 기능이 실행될 수 있다. 그 기능은 많은 경우, 고객/건축가/플래너 에게는 잘 알려지지 않았다. 이러한 기능 및 관련 장점에 대한 윤곽은 실제적인 보기를 사용하는 것이 가능하다면, 계획을 협의하는 동안 분명하게 개략적으로 잡혀야만 한다.

인스톨레이션 구조의 디자인
고객의 필요조건을 결정하고 난 뒤, 무엇이 KNX 시스템을 통해 제어되고, 어디서 어떻게 이것을 수행해야만 하는지 또는 KNX 시스템이 특정한 지역에서 인스톨되지 않아야 하지만 나중에 문제없이 리와이어링을 할 수 있도록 프리와이어링(prewiring)을 제공하는 것을 정의한다.

유용한 정보를 사용하고 구조적인 조건의 고려하에, 바람직하게 도면을 사용하여, 인스톨레이션의 구조를 이해하는 것이 가능하다.

특히, 이들은 다음과 같은 것이다:

 다른 네트워크(인터넷/LAN)에 대한 가능한 연결을 포함한 최적의 전송 미디어를 선택

 라인 및 에리어에서의 인스톨레이션 분할과 커플러와 게이트웨이의 사용

 KNX 장치의 형태, 기능 및 디자인 선택

 알맞은 보호 장비의 선택

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 환경의 한정

 와이어링 시스템의 스케치

그 밖의 정보는 계획과 프로젝트 디자인에 관한 후속하는 다른 여러 장에서 찾을 수 있다.

비용 추정
인스톨레이션의 구조를 제안한 다음, 초기 비용의 추정을 수행해야 한다. 계획, 장치, 인스톨레이션 및 커미셔닝 비용 이외에, 변형 및 확장 가능 비용이 고려되어야만 한다. 이들은 KNX 인스톨레이션에서 어떤 문제없이 간단하고 빠르게 실행될 수 있다.

프로젝트 디자인

KNX 시스템의 기능은 개별적인 버스 장치나 그 장치의 상호 작용으로 실행될 수 있다. KNX 인스톨레이션을 구성할 수 있으려면, 버스 장치의 전기적이고 기계적인 특성과 그 조정 가능한 파라미터를 구비한 어플리케이션 프로그램이 알려져야만 한다. 프로젝트를 디자인하는 동안, 우선 필요한 기능을 방마다 고려할 필요가 있다. 모든 방의 버스 장치가 구성된다면, 조명 값 스위치, 조명을 위한 중앙의 OFF 기능, 시간 스위치 등과 같은 서로 다른 방의 기능을 관찰하고 또한 이에 해당하는 장치가 선택된다.

1) 센서의 선택 및 배치

만약 계획 단계에서 기능이 커버되지 않았다면, 동작 지점들(센서들)은 고려하에 방안에 한정된다. 이렇게 하기 위하여, 기능의 형태 및 수를 고려해야 한다. 이러한 기능 형태는 예를 들면, 스위칭, 디밍, 블라인드 제어, 우선 순위, 값 전송, 라이트신 등이다. 어떤 동작 지점에서 어떤 기능을 수행해야만 하는 지에 의해 고객의 필요조건이 결정되며, 필요한 기능의 수는 고객의 필요조건에 따라 결정된다.

프로젝트 디자인을 하는 동안, 많은 버스 장치는 예를 들면, AC 239V 보조 파워 서플라이를 필요로 한다는 것에 주목해야 한다. 대기 조건 즉, 외부 영향(온도, 먼지, 습도)도 또한 고려되어야 한다.

필요조건에 따라서, 장치는 기능성을 가진 것으로 예를 들면, “디밍(dimming)” 기능을 가진 2-폴드 푸시 버튼으로 선택된다.

모든 다른 기능들 예를 들면, 창문 모니터, 시간 스위치 등을 위한 이진 입력을 관찰하여, 이에 부합하는 장치를 선택해야만 한다.

2) 액추에이터의 선택 및 배치

할당된 액추에이터 기능을 조사하여 이에 부합하는 장치를 선택하는 것이 권장되고 있다. 분배 보드, 플러시-장칙 및 표면-장착 장치에 삽입하기 위한 장치는 물론 가 천정에 인스톨링하기 위한 장치가 이용가능하다.

사용되는 장치는 주로 구조적인 조건에 따라 그 형태가 좌우된다.

후속하는 요인이 장치를 선택하는데에 결정적인 역할을 한다.

 장치는 억세스하기 쉽게 배치되어야 한다.
 확장할 수 있는 공간이 충분해야 한다.

 버스 시스템의 호환성으로 인해 누릴 수 있는 장점이 230 V 시스템에 의해 제한되지 않도록 하기 위하여, 확장시 필요한 230 V 시스템의 배선을 확보해야 하며 쉽게 변형할 수 있어야 한다.

 230 V 시스템의 배선 루트는 가능한 짧게 유지되어야만 한다.

 케이블의 양과 케이블의 길이를 적게 유지하기 위해서는, 종종 몇몇 소형 분산형 분배 보드가 유리하다.

3) 분배 보드로의 삽입

분배 보드에 삽입하기 위하여, DIN 레일 장착 장치가 EN 50 022에 따라서 35 mm DIN 레일에 장착할 수 있다.

장치를 KNX 케이블에 연결하는데는 다음의 두가지 방법이 있다:

a) 버스 연결 터미널을 통해 버스 케이블에 연결하는 방법

b) 데이터 레일과 압력 콘택트 시스템을 통해 버스 케이블에 연결하는 방법.

버스 장치와 파워 장치는 분배 보드에 함께 인스톨된다. 초-저전압 SELV 또 PELV 가 아닌 모든 회로는 KNX 시스템(제 4.3 장)으로부터 절연되도록 보장되어야 한다. 개별적인 경우에는, 부가적인 커버 또는 분리 벽을 삽입할 필요도 있다. 안전한 분리를 보증하고 먼지로부터 데이터 레일을 보호하기 위하여 장치로 커버되지 않는 데이터 레일 부분에는 데이터 레일 커버가 필수적이다.

KNX 시스템을 가지고, 기존 기술에서 보다 더욱 쉽게 전기적인 기능을 수정하고 확장할 수 있어야 한다. 또 다른 버스 장치와 빌트-인 장치를 위한 충분한 공간이 있도록 분배 보드의 크기를 결정한다. 사용되는 토폴로지의 형태와 선택된 버스 장치의 디자인에 따라서 필요한 공간의 크기가 좌우된다. 디밍 액추에이터와 같은 높은 누전 손실을 가지는 장치는 분배 보드의 상부에 배치되어야 한다. 명료성을 향상시키기 위하여, 버스 장치와 종래의 전력 장치를 분리 부분에 배열하는 것이 좋다.

4) 표면 장착 및 중공(cavity) 장착

가 천정, 트렁킹 또는 루미나리에서, 플라스터(plaster) 위에 장치를 장착하기 위하여, 표며 장착 및 중공 장착을 이용할 수 있다. 특히, 가 천정에 설치하는 경우, 열의 집중을 막기 위하여 충분한 통풍이 보장되어야 한다.

5) 전송 미디어로서 버스 케이블

플러시 장착 인스톨레이션
플러시 장착 장치를 고정하기 위하여, DIN VDE 0606-1 또는 DIN49073-1에 따라서 나사가 있는 인스톨레이션 박스가 필요하다. 적어도 두 개 이상의 버스 케이블이 인스톨레이션 박스에서 분기된다면, 60mm 깊이 결합 벽 및 조인트 박스를 제공하는 것을 권장한다. 소켓-콘센트가 직접 콘텐츠에 대해 보호되거나 DIN VDE 스페시피케이션이 준수되었다면, 플러시 장착 버전에서 버스 장치와 공통 커버 아래의 소켓-콘센트의 조합만이 허용된다.

케이블 엔트리
KNX 시스템의 케이블 엔트리는 DIN 18015-3에 따라서 정의된 인스톨레이션 존에 있는 파워 케이블과 함께 수행된다.

천정 지향 및 마루 지향 케이블 엔트리도 역시 구조적인 조건에 따라서 가능하다.

개별적인 룸으로의 버스 케이블은 따로 따로 분배 보드(즉, 스타형 토폴로지)에 통하거나 방에서 방으로 순환된다. 라인 및 에리어로의 분할은 반드시 고려되어야만 한다. 빌딩 내 분배 보드(메인 및 하부 분배 보드)는 항상 버스 케이블과 접속되어야만 한다.

마루 또는 더욱 큰 에리어는 포인트 대 포인트 연결로 (메인) 분배 보드와 접속되어야만 한다.

모든 시스템, 예를 들면 230/400 파워 시스템, KNX, TV 및 전화기는 빌딩(메인 분배 보드/터미널 하우징) 내 어느 한 위치에서 이용할 수 있어야 하므로 게이트웨이를 경유하여 이러한 시스템을 함께 연결한다.

6) 전송 미디어로서 파워 시스템

플러시 장착 인스톨레이션
DIN 49073-1에 따라서 나사를 갖춘 인스톨레이션 박스가 플러시 장치 장치를 고정하는데 필요하다. 이것은 60mm 깊이 결합 벽 및 조인트 박스를 제공하는 것을 권장한다. 플러시 장착 버전에서 메인 커플러(= 파워라인 KNX 버스 커플링 유닛)와 공통 커버 아래의 소켓-콘센트의 조합이 허용된다.

일반적으로, 안전에 관한 어플리케이션에서 파워라인 KNX의 사용은 제외된다(예를 들면, 병원에서 생명-유지 또는 생명-보조 기능, 호출 시스템, 신호화 시스템등). 왜냐하면 메인 작동(main-operated) 전송 미디어가 이러한 어플리케이션에서 허용되지 않기 때문이다.

파워라인 KNX 인스톨레이션의 구성은 오퍼레이팅 에이전시의 지역 기술 연결 필요조건(TAB)의 고려 하에서 일반적으로 인식된 코드의 실행에 따라서 수행된다. 230V 파워 시스템을 통해 전송을 수행하므로, VDE 0100 에 따라서 주요 규정이 유효하다.

센서블 라인 구조는 구성 및 프로그래밍의 개요를 유지하기 위하여 프로젝트를 디자인하는 동안 선택되어야만 한다. 적어도 255 개 파워라인 KNX 장치를 갖춘 큰 인스톨레이션의 경우, 밀봉 파워라인 KNX 라인이 형성되고 시스템 커플러를 통해 함께 접속되어야 한다.

그룹 스피커
그룹 스피커는 어떤 버스 장치가 텔레그램을 정확하게 수령했는지를 결정한다.

센더는 이러한 승인을 수신한 다음 적절한 텔레그램의 수령을 확인한다. 그룹 어드레스가 복수개의 액추에이터에 접속되어 있다면, 그룹 스피커를 할당했던 그룹 어드레스를 가진 하나의 액추에이터만이 응답한다. 즉, 그룹 스피커는 그룹 어드레스를 나타낸다.

단지 하나의 그룹 스피커만이 그룹 어드레스로 세트될 수 있다. 그룹 어드레스의 그룹 스피커가 액추에이터에 세트되고, 이러한 그룹 어드레스는 적색으로 표시된다(파워-프로젝트만).

그룹 스피커의 할당은 수동(ETS) 또는 자동(파워-프로젝트)으로 수행되지만, 수동으로 영향을 받게 될 수 있다.

신호화 측면에서 보면, 그룹 스피커를 가장 불리한 액추에이터에 할당하는 것이 장려된다. 이것은 가장 동떨어진 것은 아니다. 상이한 위상각을 가진 액추에이터는 공간 근접성에도 불구하고 훨씬 동떨어진 동일한 위상각을 가지는 액추에이터 보다 접근하기가 더 어렵다.

가능한 시퀀스를 나타내고 설명한다:

스위치 센서는 텔레그램 “라운지 조명: 오프”를 송신한다.

그룹 어드레스 “라운지 조명”은 세개의 액추에이터 – 플러시-장착 스위치 액추에이터, 플러시-장착 디밍 액추에이터 및 어댑터 플러그 – 에 할당되었다. 그룹 스피커는 단지 하나의 액추에이터에만 세트되고, 주로 표준 램프 어댑터 플러그는 그룹 어드레스(“라운지 조명”)에 세트되었다. 따라서 이러한 액추에이터만이 센더(스위치 센서)에 의해 수신된 승인을 송신한다.

만일 센더로부터 어떠한 승인도 받지 못한다면, 여기에는 몇 가지 이유가 있을 수 있다.

 텔레그램은 수령자에 도달하지 않았다(그룹 스피커와 함께).

 텔레그램은 수령자에 도달했으나 승인이 센더에서 도착하지 않았다.

승인이 수신되지 않으면, 단일 반복이 수행된다. 반복 텔레그램은 장치 자신이나 또는 리피터에 의해 송신된다. 따라서 각각의 장치는 리피트 텔레그램이 송신되는 경우 텔레그램 불일치를 방지하기 위하여 인스톨레이션 내에 리피터가 있는지 없는지 여부를 알아야만 한다.

파워라인 KNX 인스톨레이션을 구성할 때, 첫번째 의문점은 리피터가 인스톨레이션에 있는지 없는지의 여부이다. 리피터가 나중에 삽입되어야 한다면, 프로젝트는 이에 따라서 변형되어야만 한다. 그리고 리피터의 존재 여부를 알아차릴 수 있도록 모든 장치는 다시 프로그램되어야 한다. 프로그래밍 버튼을 누를 필요는 없다. 리피터와 위상 커플러는 결코 파워라인 KNX 인스톨레이션에 동시에 인스톨 될 수 없다.

후속하는 도면은 다음 몇 가지를 보여준다.

 어떤 승인도 수령자에 의해 송신되지 않는다면, 텔레그램은 반복된다.

 텔레그램 반복은 버스 장치 그 자신에 의해 수행되거나 또는 리피터에 의해 수행된다. 따라서, 인스톨레이션에 리피터가 있다면, 각각의 장치가 리피터 모드에서 작동하는 것이 중요하다.

 제 2 텔레그램 이후 승인이 없다면, 불필요한 버스 로드를 피하기 위하여, 송신 프로세스는 종료된다.

7) 전송 미디어로서 무선

KNX 무선 구성요소의 범위는 자유-필드 범위로 표시되고, 868 MHz 주파수 대역 내에 최대 허용 전송 전력은 물론 배터리-작동 장치의 경우 이용 가능한 제한된 전성 에너지로 인해 대략 100 m 로 알려진다. 무선 신호가 트랜스미터에서 리시버로의 루트에서 많은 영향을 미치는 요인들로 인해 감쇄되기 때문에, 자유-필드 범위는 빌딩 안에 완수할 수 있는 거리 보다 현저하게 크다.

무선 신호는 벽, 천정 및 가구를 뚫고 방해 받지 않고 통과하지 못하지만 관통하는 동안 감쇄되고 부분적으로 반사된다. 금속성 물체는 무선 신호를 차단하고 무선 새도우는 그 반대 측면에서 생산된다. 여기서, 직접 수령하는 것은 가능하지 않다. 반사는 포지티브 및 네거티브 효과를 모두 가질 수 있다. 반사는 직접 수령이 가능하지 않은 지역에서 포지티브 효과를 가진다. 반사된 신호와 직접 신호가 무선 리시버에서 일치하는 경우 반사는 분열된다. 상이한 루트를 통해 수신되었던 위의 두 신호의 작동 시간이 서로 다르기 때문에, 결과적인 공통 신호는 직접 수신된 신호와 비교하여 볼때 감쇄될 수 있다.

구조적 또는 다른 공간적 조건으로 인해 영향을 받는 팩터는 계획 단계동안 고려되어야만 한다. 따라서 무선 구성요소를 위한 인스톨레이션 사이트는 이러한 관점 하에서 주석 깊게 선택되어야만 한다. 인스톨레이션 사이트가 자유롭게 선택될 수 없다면, 양호한 무선 연결은 리피터를 사용하는 대부분의 경우 성취될 수 없다.

메인-작동 KNX 무선 구성요소의 경우, 메인 전압이 선택된 인스톨레이션 사이트에서 이용 가능하다는 것을 보장해야만 한다.

아이씨엔 매거진 2008년 12월호

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