우리의 생활 속에서 많은 부분을 연결하고 있는 블루투스(Bluetooth)가 변화하고 있다. 이제는 더 이상 단순히 무선으로 음악을 듣거나 기기에서 몇 미터 떨어져 통화하는 개인 네트워 크가 아니다.

블루투스 5의 시대가 열렸다. TI가 속한 글로벌 연합에서 개발된 표준으로, 블루투스 5 기술은 건물 자동화에서 산업용 제어에 이르기까지 다양한 애플리케이션에서 무선 커넥티비티를 획기적으로 향상시킨다.

TI의 스마트 커넥티비티 솔루션 마케팅 비즈니스 매니저 올리비에 모니에(Olivier Monnier)는 “우리를 제한하는 것은 우리의 상상력이다”라고 하면서 “블루투스 5 표준은 현재의 시장 구도를 깨뜨리는 지각 변동을 일으킬 것”이라고 말했다.

설계자는 바로 블루투스 5 제품을 설계할 수 있다. TI는 업계 최초로 인증을 받은 블루투스 5 소프트웨어를 출시함으로써, TI의 SimpleLink 무선 마이크로컨트롤러 기술과 블루투스 5 소프트웨어를 통합해 기업들이 제품을 빠르게 내놓을 수 있게 했다. 이 강력한 시스템은 4배의 전송 범위, 2배 빠른 속도뿐만 아니라, 데이터 용량이 800% 증가한 연결도 구축할 수 있다.

올리비에 매니저는 “고객은 TI의 하드웨어와 소프트웨어를 사용해 애플리케이션을 개발하고 바로 생산에 들어갈 수 있다”고 덧붙였다.

이처럼 향상된 성능으로 블루투스는 오디오 플레이어, 스포츠 시계와 같은 개인용 전자 기기에서 산업용 모터, 가정용 네트 워크와 같이 까다로운 용도에 적용되는 기술로 확장될 것이다.

확장된 네트워크

블루투스 표준은 근거리 통신, 와이파이(Wi-Fi), Sub-1GHz 네트워크를 비롯한 여러 무선 커넥티비티 기술의 하나로, 근거리에서 기기를 연결하는 데 널리 이용되고 있다. 하지만 이전의 블루투스 표준은 본질적으로 어려움을 갖고 있다. 애플리케이션은 지속적으로 저전력을 요구하며, 전송할 수 있는 데이터량은 제한적인데다 가까운 거리에서만 연결이 유지된다.

블루투스 5는 위의 모든 부문에서 획기적인 향상을 제공하 는데, 저전력 성능은 더욱 향상되어 보다 긴 배터리 수명을 제공한다. 전송 범위는 1.5km까지 확장됐으며, 대용량 데이터를 무선 연결을 통해 전송할 수 있다.

무한한 기회

블루투스 5의 기술 향상은 가정용 네트워크, 자산 추적, 산업용 센서 네트워크 및 모터 드라이브를 포함한 다양한 애플리케이션에서 광범위한 기회를 창출할 것으로 예상된다.

이러한 성능 향상은 빌딩 자동화, 가정용 네트워크, 환자 모니터링 및 기타 의료용 기능, 자산 추적, 산업용 센서 네트워크 및 모터 드라이브를 포함한 다양한 애플리케이션에서 광범위한 기회를 창출할 것으로 기대를 모으고 있다.

올리비에 매니저는 “사람들은 과거보다 많은 애플리케이션 에서 스마트폰과 태블릿 같은 손 안에 있는 기술을 이용하기를 원한다”고 하면서 “개인 네트워크에서 집안 전체로 범위를 확장해 건물의 센서를 모니터링하고 조명이나 게이트웨이를 제어하며 그 범위를 확장하고자 한다”고 말했다.

이어 “산업 환경에서 일하는 사람들은 유지 보수와 잡음, 진동에 대해 중요하게 생각한다”라고 하면서 “모터가 제대로 작동하는지 걱정된다면, 이제는 태블릿이나 스마트폰으로 연결해 빠르게 모터의 상태에 대한 정보를 확인하고 수리가 필요한지 여부를 알 수 있다. 블루투스 5는 산업 환경에서 장벽을 허물고 새로운 혁신을 위한 기회를 열어줄 것이다”고 덧붙였다.

또한 블루투스 5는 비콘 기술과 같은 향상된 애플리케이션을 구현해 도시에서 시각 장애인이나 큰 공항에서 게이트를 찾는 여행자에게 방향을 알려 주거나, 스포츠 경기장에서 음식을 주문하는 관람객들을 위해 위치 정보를 제공할 수 있다. 전력 회사는 미터를 다시 설계하지 않아도 전기미터에서 에너지 사용에 대한 상세한 정보를 알아낼 수 있으며, 연기 감지기는 스마트폰이나 태블릿에 배터리 교체시기를 알릴 수 있다.

끝으로 올리비에 매니저는 “블루투스 5는 블루투스가 지금껏 이용되던 방식에 근본적인 변화를 가져올 것이다”라고 하면서 “시장은 준비되어 있으며, 소비자의 기대감이 커지고 있다”고 말했다.

더 적은 에너지와 배선으로 환경데이터 수집하기

건물 자동화 알고리즘에 의한 환경 요인의 변화를 이해하면서 건물의 보안과 관련된 보다 많은 센서 데이터를 수집하고자 한다면 주변 환경으로부터 데이터를 수집하는 것이 도움이 된다. 하지만 건물에 센서를 추가할 경우 이들 장치에 전력과 통신을 제공하는 데 방대한 케이블 배선을 필요로 한다는 문제가 있다. 무선 센서를 탑재한 사물 인터넷(IoT) 기기는 이러한 배선 문제를 완화할 수 있다(배터리 수명 문제 해결 방법은 ‘IoT기기의 배터리 수명 연장하기’ 블로그 참조). 그러나 일부 애플리케이션은 여전히 배선이 필요하며, 주변광 센서와 도어 앤 윈도우 센서가 여기에 포함된다. 그렇지만 이러한 기존의 유선 애플리케이션을 무선으로 구현하는 방법은 생각보다 어렵지 않다.

상업용 건물에 사용되는 주변광 센서는 특정 공간의 빛의 세기를 감지하여 일정한 작업 공간에서 전체 주변광의 균형을 맞춘다. 일반적으로 광센서는 센서로 제어되는 조명에 선으로 연결된다. 무선 솔루션을 구현하려면 조명을 무선 커넥티비티를 통해 스마트 컨트롤러에 연결하고 창문 가까이에 무선 광센서를 설치한다. 또한 무선 감지 노드는 스마트한 시스템을 보다 손쉽게 구축할 수 있게 한다.

창문으로부터 들어오는 햇빛이 작업 공간을 밝혀줄 만큼 충분하지 않아 실내조명을 사용할 때 실내조명의 빛을 조절할 수 없다면 실내가 너무 밝을 수 있다. 가령 빛의 60%가 채광창과 창문을 통해 들어온다고 하면, 무선 주변광 센서 플랫폼은 빛의 세기를 감지해 나머지 40%의 빛을 생성하도록 인공 광원을 동적으로 조절할 수 있다. 인공 광원은 자연광이 존재할 때 전체 전력을 사용하지 않으므로 건물의 에너지를 절감할 수 있다(그림 1).

그림 1: 주변광 제어

무선 주변광 감지에 관심 있는 개발자는 TI의 Sub-1GHz 네트워크를 위한 에너지 획득 주변광 및 환경센서 노드 레퍼런스 디자인을 참조할 수 있다.

도어 앤 윈도우 센서 역시 곧 무선으로 구현하게 될 것이다. 현재 많은 산업용 및 건물 자동화 보안 시스템은 센서를 이용해 문과 창문의 개폐를 모니터링한다. 보안 시스템에서 중앙 모니터링 장치는 다중의 도어 앤 윈도우 센서의 정보를 바탕으로 알림과 경보를 발생시킨다. 하지만 이를 구축하기 위해서는 많은 배선을 설치해야 할 뿐 아니라, 모든 도어 앤 윈도우 센서를 배터리 전력으로 전환할 경우 배터리 교체에 대한 유지보수 비용이 증가하기 때문에 경제성이 떨어진다.

반면 도어 앤 윈도우 센서 애플리케이션은 주로 자석을 사용하여 문이나 창문이 열리고 닫히는 것을 감지한다. 일반적인 구성에서 자석은 문이나 창문에 내장되고, 센서는 문이나 창문 프레임에 부착된다. 센서와 자석은 문이나 창문이 닫힐 때 가까워지고 창문이나 문이 열릴 때는 서로 멀어지게 배치된다. 이들 센서는 주로 보안용 애플리케이션에 사용되기 때문에 탬퍼링 감지가 필요하다. 일부 구성은 여러 개의 센서를 사용해 자석 탬퍼링을 감지한다.

긴 배터리 수명을 제공하기 위해 TI의 10년의 코인 셀 배터리 사용시간을 제공하는 Sub-1GHz 저전력 도어 앤 윈도우 센서 레퍼런스 가이드는 초저전력 디지털 홀 효과 센서를 사용한다. (그림2 참조)

그림 2: TI의 도어 앤 윈도우 센서 레퍼런스 디자인의 블록 다이어그램

초저전력 디지털 홀 효과 센서 및 SimpleLink 무선 마이크로컨트롤러(MCU) 플랫폼에 의해 구현되는 이 레퍼런스 디자인은 배선이 필요 없고 배터리 수명을 극대화하는 도어 앤 윈도우 센서 솔루션을 제공한다.

점점 더 많은 건물 자동화 애플리케이션이 무선 센서 노드로 전환되면서, 배터리 수명은 중요한 요건이 되고 있다. TI의 초저전력 센서, 연산 증폭기, 무선 마이크로컨트롤러는 배터리로 구동되는 애플리케이션의 평균 전류를 낮추도록 돕는다.

출처: TI 코리아