광대역 전력선통신(BPLC) 기술 개발 및 추진 현황

전력선통신 기술은 이미 각 가정에 구축되어 있는 전력선을 매개로 하여 사용하는 간편한 통신 방법으로 스마트 홈 오토메이션을 위한 기술로 각광받고 있다. < 편집자 주>
최근 전력선통신(PLC; Power Line Communication) 기술은 광대역 전력선 통신까지 가능하게 되었다. 전력선 기반의 200Mbps급 이상의 PLC 모뎀 기술의 개발은 스마트 홈 네트워크 시스템에서도 별도의 케이블 포설없이 다양한 멀티미디어 서비스 활용이 가능하다는 장점을 가진다. 디지털 홈 네트워크 기반을 조기에 구축하고 국민생활에 디지털 라이프 실현을 앞당기는데 기여할 것으로 가정내 유비쿼터스 환경을 조성하는데 PLC 기술은 상당한 공헌을 할 것으로 기대된다. 또한 시스템 구축에 소요되는 비용절감이 가능하여 건축비용의 가격경쟁력을 확보하는 역할도 톡톡히 할 것이다.
복잡한 빌딩과 건물이 산재한 도심구간에서의 케이블 작업은 환경저해, 교통체증, 사고위함 등 많은 불편이 뒤따르고 그로인해 발생되는 비용 또한 천문학적인 투자가 수반된다. 따라서 전력선 기반시설을 정보통신의 수단으로 사용할 경우 국가차원에서도 예산절감 등 효율적인 망구축이 가능하다.
우리의 일상생활에 함께하는 PLC 기술은 유비쿼터스 센서 네트워크 기반으로 발전되어 물리공간과 전자공간의 u-Business 환경을 제공하는데 크게 기여할 것이다.
이는 삶의 질 향상을 가져와 윤택하고, 풍요롭고, 편리하며, 안전한 생활이 되도록 지원하는 우리생활의 일부분이 될 것이다. 전력선은 단순한 전기의 수송수단이 아니라 정보와 전기가 융합되어 우리 인체의 동맥과 같은 역할을 제공할 것이며, 미래 인간생활을 윤택하게 하는 최고의 정보교환 수단으로 발전할 수 있을 것이다.
전력선 통신에서의 과제
PLC 기술은 전력선을 이용해 데이터를 전송하는 기술로 일반적으로 사용하는 전기선으로 인터넷에 접속할 수 있다는 장점을 가진다. 특히 기존 무선랜을 사용할 때 보다 벽과 같은 음영지역이 없기 때문에 홈 네트워크의 핵심기술로 인정받고 있다.
이러한 PLC 기술은 크게 저속과 고속으로 구분된다. 저속 PLC 기술은 원격제어 및 검침 분야에 활용되고 있으며, 초기단계임에도 원격검침 시장을 중심으로 기술적용이 빠르게 확산되고 있다. 고속 PLC 기술은 실증단계에 머물고 있으나, 기술의 성숙도에 따라 BPLC(Broadband Power Line Communication) 기술로 발전하고 있다.
고속 PLC 통신이 가능하기 위해서는 고압전력선에 신호를 실어 장거리 통신이 가능하게 하기 위한 기술 및 고속 모뎀 기술이 필수적이다. PLC 기술은 아직까지는 미성숙된 기술이라고 할 수 있다. 그러나 그 가능성은 충분하여 미래의 중심 기술로 자리잡아 가고 있다. 현재 문제가 되고 있는 가장 큰 원인은 변압기의 특성으로 1,2차측 간에 전력선이 단절된 것에 있다. 유선통신에서 선이 단절되었다는 것은 신호를 전송할 수 없다는 것을 의미한다. 이를 해결하기 위해서는 특수한 Bypass 설비가 필요하게 되고 고압 전력선에 고주파 신호를 인가하기 위해서는 커플러 장비를 통해 변압기를 우회하는 방법이 고려된다.
또다른 문제로는 고속으로 신호를 전송하고자 할 경우에 전송거리가 1Km내외에 불과하여 거리상의 한계가 있다. 전송거리를 늘리기위해서는 중간에 PLC 증폭기를 설치해야 하는 단점이 발생하며, 이것이 향후 기술개발의 주요 과제가 되고 있다.
광대역전력선통신(BPLC) 응용분야
PLC는 기존에 구축된 전력선을 통해서 통신을 하기 때문에 저렴한 구축 비용과 설치의 용이성, 접근편의성 등의 장점으로 많은 응용 서비스 영역을 확보해 나가고 있다. 국내 PLC 산업은 정책적으로는 표준화 문제의 합의와 기술적으로는 칩개발 및 고속 PLC의 기술적 개선작업을 통해 2010년에는 200 Mbps급까지 상용화가 추진될 것을 목표로 적극적인 정부의 지원과 연구개발이 추진중이다.
PLC의 응용분야로는 전력계통 감시제어(송변전, 배전설비 등의 전력계통 보호 및 감시제어), 원격검침시스템(전력, 가스, 수도 등의 원격 검침 데이터 자료 수집 및 취득), 산업자동화(빌딩자동화, 비상문 개폐장치, 선박자동화, 가로등 제어 등의 전 산업 분야에서의 자동화 시스템), 홈 네트워크(조명제어, 가스밸브 제어, 전원차단 등 단순제어와 가전기기의 네트워크화를 통한 원격 제어 및 모니터링), 전력선 가입자망(전화 및 VoIP, 인터넷 홈쇼핑, 홈뱅킹, 화상회의, 원격교육, 원격진료 등 인터넷 서비스) 등이 있다.
국내에서 전력선 통신이 경쟁력을 확보할 수 있는 분야는 홈 네트워크 시장과 산업 자동화 및 전력가입자망 서비스 분야가 주목된다.
광대역전력선통신(BPLC) 모뎀칩 기술
수백 Kbps급의 저속의 PLC 분야는 상용화가 이루어져 홈 네트워크 시장에서의 활성화 초기단계로 일부 가전 및 조명제어 시스템에서 활용되고 있다. 수 Mbps급의 고속 PLC 분야는 수십 Mbps급의 PLC 칩셋이 개발되어 사용화를 앞두고 있다.
국내에서는 젤라인이 54Mbps PLC 칩셋 개발을 완료하였으며, 대부분의 업체는 해외로부터 모뎀 칩셋을 구매하여 모뎀만 제작하여 이를 활용한 고속 인터넷 시범서비스를 위한 실증시험 단계에 있다. 수십 Mbps급의 초고속 PLC 분야는 200 Mbps급의 프로토타입 개발이 완료되어 광대역 서비스를 위한 기반을 마련하였고, 해외에서는 스페인의 DS-2가 200 Mbps PLC 칩 개발을 완료하고 상용화를 추진중이다.
광대역 PLC 기술의 분류는 전송속도에 따라 저속(100 Kbps 이하), 중속(1 Mbps 이상), 고속(10 Mbps 이상)으로 구분된다.
해외 추진 현황
유럽 국가들은 2004년 시작된 OPERA(Open PLC European Research Alliance) 프로젝트를 통해 PLC의 사용화에 박차를 가하고 있다. OPERA 프로젝트는 2008년까지 진행될 예정이며, 유럽 전지역에 PLC의 구현과 확장을 목적으로 한다.
이 프로젝트는 유럽연합 PLC 포럼의 지원하에 추진되고 있다. EU의 적극적인 지지속에서 PLC는 유럽의 인구밀도가 낮은 농촌이나 산간지역의 정보화에 크게 기여할 것으로 전망되고 있다. 이러한 적극적인 정책 추진으로 유럽의 PLC 이용은 오는 2012년에는 2천만세대에 달할 것으로 보고 있다.
독일, 영국 등 서유럽국가의 전력회사들은 수년전부터 전력선을 이용한 멀티미디어 서비스를 준비해 왔다. 1997년에 1 Mbps급 전력선 가입자망을 발표하였으며, 그 이후 수 Mbps급 전력선 가입자망을 위한 제품들이 출시되고 있다. 유럽국가중 PLC 서비스가 가장 활발한 국가는 스페인으로 Endesa Net Factory사가 시장을 주도하고 있다. Endesa는 후발 통신 사업자와 손잡고 지난 2000년부터 PLC 서비스를 시작하여 현재 주요 도시를 중심으로 가입자를 확대하고 있다.
이탈리아는 2007년 전력시장의 개방에 대비한 생존전략으로 국영 전력회사가 1,450만 가구에 PLC를 이용하여 원격검침사업을 추진하고 있고, 이는 전체 가입자의 54%에 달한다.
미국은 지방정부 및 민영 전력회사들이 주축이 되어 차세대 수익원으로 PLC 인터넷 및 IP Meter 사업을 추진중에 있다. 현재 UPLC(United Power Line Council)가 중심이 되어 사용화 프로젝트 및 법률 보완 등을 주도중으로 2004년초에 PLC를 허용하는 법안을 발표하기도 했다. 미국 국내에서는 이미 75개 이상의 실증실험이 이루어지고 있으며, 현재 오하이오주에서는 현재 6만 가구에서 2006년말까지는 25만 가구까지 PLC 서비스를 제공할 예정이다. 또한 노스캐롤라이나와 사우스캐롤라이나주에서도 적극적인 가입자망 확대를 추진중이다.
PLC를 엄격히 규제해 왔던 일본은 도쿄전력의 고속 PLC 실험 설비를 인가한데 이어, 여러 전력 회사들이 실험의 인가를 받고 있어 산업계에 PLC 실험을 위한 움직임이 확대중이다.
중국에서는 PLC 시범서비스 이후 여러 지방 전력사와 소규모 ISP가 고속 PLC 제품들에 대한 실증실험을 진행중이며, 정보통신 담당부처인 MII의 비준에 따라 2006년부터 PLC 사업이 본격추진된다. 중국 서부지역 등 통신 인프라 환경이 열악한 지역에서는 전력선 전화(Voice over Powerline) 솔루션 도입이 가시화되고 있다.
국내 추진 현황
국내에서는 삼성전자와 LG전자가 각각의 PLC 프로토콜로 가전기기들의 홈 네트워크 서비스를 제공하고 있다. 또한 산업자원부는 최근 국내 시장의 안정적인 조기 정착을 통한 해외 시장의 진출확대를 위해 저속 PLC에 대해 서버의 신호변환을 통한 저속 PLC의 국가표준을 제정하였다. 고속 PLC는 최대 걸림돌이었던 전파법이 최근 개정되어 최고 30 MHz까지의 주파수 대역에서 활용이 가능해져 고속 PLC 상용화의 기대감이 높아졌다.
한국전력이 PLC의 상용화에 가장 큰 역할을 담당하고 있는 가운데, 한전KDN을 비롯한 관련기업 및 연구기관과 함께 적극적인 PLC 시범사업을 진행중이다.
아이씨엔 매거진 2007년 01월호