전송 악조건과 채널 특성 극복이 PLC의 핵심사실 PLC는 전력선을 매체로 통신하기 때문에 통신용 케이블이나 광섬유를 이용한 데이터 전송에 비해 구현이 어렵다. 특히 높은 부하와 간섭 현상, 잡음, 가변하는 임피던스(Impedance)와 신호 감쇄 현상 등의 특수한 환경을 극복하고 제한된 전송 전력을 통해 데이터를 전달해야 하는 어려움이 따른다. 전력선을 통해 발생하는 노이즈는 ▲전동 모터와 같이 비동기적으로 발생하는 노이즈 ▲60Hz의 정수배의 주파수에서 발생하는 고조파 노이즈(Harmonic Noise) ▲전자기기의 스위치를 연결하거나 끊을 때 발생하는 독립적인 임펄스(impulse) 노이즈 등이 존재한다. 이처럼 전력선 통신은 채널의 열악한 환경과 채널 특성을 파악하고 이를 해결하기 위해서는 아래와 같은 다양한 기술을 적용하는 과정이 필요하다. ①노이즈 환경에서 전력선을 매개체로 데이터를 주파수에 실으려면 반드시 다른 형태의 신호로 바꿔주는 과정이 필요하다. 즉 모듈레이션(Modulation)이라고 불리는 일련의 주파수 변조 과정을 통해 주파수에 데이터를 싣는다. 또한 데이터를 받는 송신측에서 원하는 통신 신호만을 받아들이고 필요하지 않은 대역의 신호를 제거하려면 송신측에 프리필터(Pre-Filter)라는 장치를 사용한다.②전력선을 통신 매개체로 활용하려면 원하는 통신 신호만을 받아들이고, 각종 노이즈 신호는 제거하는 기술과 주어진 환경에서 최대의 신호 전력이 목적지에 전달할 수 있는 방안들이 필요하다. ③전력선과 통신 신호를 결합하는 커플링(Coupling) 기술을 이용해 전력선에 통신 주파수를 싣게 되는데, 전송된 통신 신호를 실어주거나 이를 다시 분리하는 기술로는 프론트 엔드 스킬이 이용되기도 한다. ④데이터 통신의 에러율을 줄이려면 데이터를 코드화된 부호체계로 바꿔줘야 한다. 이때 필요한 기술이 바로 채널 코딩(Channel Coding)이다. 바로 이 과정에서 전력선 통신 모뎀 개발 회사들은 자사의 코딩 기술을 적용하게 된다. 액세스 분야에서 최근 이슈가 되고 있는 속도 문제를 향상하고, 열악한 전력선 채널의 속성을 극복하기 위해 다양한 신호 변조와 복조 기술이 이용된다. ⑤신호 패킷 충돌로 인해 낭비되는 시간과 대역폭을 줄임으로써 안정적으로 통신 신호를 고속 전송하기 위해서는 이더넷의 액세스 방식인 CSMA/CD 방식을 이용하거나 토큰 패싱(Token Passing) 방식을 이용하기도 한다. 고속 PLC 기술의 희망「라스트마일 솔루션」PLC 기술은 크게 액세스 기술과 홈오토메이션 기술로 나뉜다. 이 가운데 액세스 기술은 ▲22KV급 이상의 고압 전선을 이용한 고전압 수준과 ▲22KV급의 고압전선을 이용한 중간전압 수준 ▲일반 가정용 220V와 110V급의 저전압 수준의 기술로 구분할 수 있다. 고압선을 이용한 전송 기술은 현재 ETRI에서 개발을 추진하고 있으며, 중전압과 저전압 기술 개발은 국내 PLC 업체들을 통해 이미 진행중이다. 특히 이 가운데 저전압 수준의 액세스 기술 분야가 최근 많은 관심을 끌며, 첨여 업체들이 늘고 있다. 데이터 전송 속도에 따라서는 저속 60bps~10Kbps, 중속 10Kbps~1Mbps, 고속 1Mbps~10Mbps로 구분되며, 이에 따라 중·고속은 데이터 통신용으로, 저속은 제어용으로 통신 목적을 나눌 수 있다. 고속 PLC 기술을 응용한 액세스 분야는 최근 전화선을 이용한 모뎀의 통신 속도(56Kbps급)보다 약 20배 빠른 1~2Mbps급 테스트를 마친 상태로, 올해 말까지 10Mbps의 전송 속도를 지원할 수 있을 것으로 보인다. PLC 네트워크는 현재 모든 가구에 전력선이 보급돼 있어 현존하는 인프라 중 가장 광범위한 네트워크를 구성하고 있다는 평가를 받고 있다. 네트워크 구성에 필요한 비용이 거의 들지 않는다는 장점은 투자자들과 관련 사업자들의 관심을 끌기에 충분하다. 국내외적으로 해외 유수의 전력회사들과 통신업체들, 그리고 네트워크 관련 업체들이 전력선 사업에 전력하고 있다. 국내에서 PLC 네트워크가 주목받는 또다른 이유 가운데 하나는, 라스트마일(Last-mile) 솔루션을 통해 기존 네트워크의 사각 지대에 인터넷 서비스를 제공할 수 있는 대안을 제시하고 있기 때문이다. 다시 말해 초고속 인터넷 사업을 통해 국내 아파트 단지를 중심으로 ADSL, 케이블, LAN이 보편화됐다고 하지만 아직까지 이들 네트워크가 미치지 못하는 구간이 존재하며 이 구간을 전력선 네트워크를 통해 연결할 수 있다는 주장이 힘을 받고 있다. 고속 PLC 액세스 망 엿보기PLC를 구성하는 네트워크를 간단히 살펴보면 하나의 저전압 변압기로부터 전압을 공급받는 다수의 가구와 각 가정에 여러 대의 PC를 연결하는 네트워크로 이뤄졌다. 보통 AC 220V 또는 110V 저압 전력선을 사용하는 다수의 가정은 건물 내부의 변압기에서 옥내의 분전반을 거쳐 콘센트를 통해 전력을 공급받는다. 즉, 최종 사용자에 장착된 PLC 모뎀이 플러그를 통해 콘센트에 연결되며, 이는 다시 분전반에 위치한 PLC 게이트웨이에 연결되고 최종적으로 변압기에 위치한 PLC 라우터를 거쳐 인터넷 백본에 연결됨으로써 인터넷 접속이 가능하다.이 때 PLC 라우터는 백본 네트워크와 연결, 전력선을 이용해 분전반에 위치한 PLC 게이트웨이까지 데이터 패킷을 전송해주는 역할을 수행한다. 이 과정에서 PLC 사업자들은 기존 인프라를 그대로 이용하기 때문에 네트워크 구성 비용을 절감할 수 있을 것으로 기대하고 있다. PLC 게이트웨이는 PLC 라우터로부터 전송된 신호를 중계(Repeating)하며, 다수의 가구와 각 가정내 곳곳의 콘센트로 스위칭한다. 따라서 콘센트에 코드를 꼽으면 PLC 모뎀을 통해 홈네트워킹이 가능하다. 이로써 거주지역 내 가구들과 연결된 LAN을 구축한 셈이 된다. 국내에서도 서초구에 마련된 전력선 통신 인터넷 마을과 독일 하노버 CeBIT 전시장을 연결하는 테스트가 이뤄진 바 있다. 이곳에서 테스트한 PLC 기술은 인터넷 가입자 네트워크 통합 시스템을 응용해 실제 환경에서 구성한 것이다.
저속 PLC 오래 전부터 기술 개발돼저속 PLC 기술은 주로 홈오토메이션 분야에 적용되고 있다. 이 기술은 집안에 있는 조명기기 스위치를 켜고 끄거나, 가스 밸브를 잠그고, 집안 내부를 모니터링하는 등 다양한 가전기기들을 제어하는 기술로 발전해 왔다. 국내에서도 이런 기술이 적용된 사이버 아파트가 내년 초에 등장할 것으로 보인다. 저속 PLC 분야는 액세스 분야보다 오래 전부터 관련 기술 개발이 진행돼왔다. 1978년 피코 일렉트로닉스(Pico Electronics)사가 'X10'이란 전력선 통신 프로토콜을 처음 발표하면서부터 전력선 통신의 역사는 시작된다. 전력선이라는 매체를 이용해 가전 기기를 액세스하고 제어하기 위한 통신 규약 즉, 프로토콜 중심으로 PLC 기술 개발이 본격화되기 시작했다. 현재까지 논의되고 있는 프로토콜로는 ▲회사 이름을 딴 X10 ▲세계적으로 가장 많은 PLC 솔루션을 보유하고 있는 에실론의 'LONWORKS' ▲국내 PLC 업체인 플래넷이 주창한 'Z-256'과 ▲EIA(Electronic Industries Association)가 1992년 발표한 'CE-BUS(Electronic Industries Association)'와 ▲인텔로직스의 'DPL' 등이 있다.이 가운데 X10은 전등을 켜거나 끄는 라이팅 애플리케이션 시장의 2/3 정도를 점유하고 있는 프로토콜로, 역사가 오래된 기술이다. X10은 60bps 정도의 전송 속도를 낼 수 있으며 속도가 느리기 때문에 주로 단말 기기들을 제어하는 용도로 쓰인다. 하지만 단방향 통신만을 지원하기 때문에 가전기기를 제어할 경우 제어 여부를 확인할 수 없다는 점과 중앙에서 최대로 제어가 가능한 가전기기의 수는 256개에 불과하다는 점이 단점으로 지적되고 있다. 그러나 최근에는 양방향 통신을 지원하는 업그레이드 버전이 출시된 바 있다. 한편 9.6Kbps의 양방향 전송 속도를 지원하는 CE-BUS 프로토콜은 어떤 종류의 기기든 연결하기만 하면 바로 인식할 수 있는 플러그 앤 플레이 기능을 지원한다. 국내 기술로 개발된 iZ-256의 경우 9.6Kbps를 지원하고 현재 2~4Mbps 기술을 개발중이다. 이 프로토콜은 양방향 통신을 지원하며, 제어와 데이터 전송을 목적으로 하고 있는 Z-256은 최대 6만 5536개의 기기를 중앙에서 제어할 수 있다. 뿐만 아니라 X10과 호환 가능하고 플러그 앤 플레이 기능을 지원한다. 이러한 프로토콜 표준화와 상호 호환성 및 관련 기술 개발을 추진하기 위해 현재까지 미국의 홈플러그(HomePlug Alliance), 유럽의 PLC 포럼(PLC Forum), 일본의 에코넷 컨소시엄(Echonet Consortium) 등 세계 각국에서 지역별로 표준화 단체가 구성됐다. 국내에서도 전력선 통신 관련 업체와 기관으로 구성된 PLC 포럼을 중심으로 표준화 활동이 추진되고 있다. 속도와 주파수가 상용화의 열쇠PLC를 통한 고속 액세스가 상용화되기 위해서 풀어야 할 과제는 아직 많이 남아 있다. 관련 전문가들도 과부하에 의한 전파 방해, 기간의 흐름에 따라 시시각각 변하는 채널 특성, 통신법의 규제에 따른 제한된 주파수 대역의 할당, 가전기기에 의한 잡음 등의 문제들을 해결해야한다고 지적한다. 특히 전송 속도는 주파수에 비례하기 때문에 앞으로 현재 450KHz 이하로 묶어놓은 주파수 규제가 풀릴 경우 20~30Mbps대의 고속 전송도 가능해질 것으로 내다보고 있다. 현재 국내외 PLC 관련 포럼을 통해 주파수 규제를 해제하기 위한 다양한 활동이 전개되고 있으며 정통부에서도 이 문제를 긍정적으로 검토중이다.한국 PLC 포럼의 김요희 소장은 "홈네트워크를 구현하기 위해 필요한 기술로 유선 분야로는 홈PNA, IEEE1394, 이더넷, 전력선 통신 등과 무선 분야로는 블루투스와 Home RF, IrDA 등이 있다. 이들은 홈네트워크 분야에서 세력을 확장하며 치열한 경쟁을 거쳐 표준으로 자리잡게 될 것이다. 하지만 어떤 한 분야가 홈네트워크 시장을 독점하지는 않을 것"이라며, "각 분야의 시장은 고유한 특성을 가지고 각각 병행·결합하면서 독자적인 영역을 구축할 것이며 전력선 통신은 상호 보완적인 위치에서 홈네트워크 영역을 구축해 나갈 것" 이라고 내다봤다. 현재로선 PLC 네트워크의 상용화가 과연 언제쯤 이루어질 것인가에 관심의 초점이 모아지고 있다. 상용화에 앞서 전송 속도와 통신 장애 요소 등의 기술적인 문제를 지속적으로 보완하고 주파수 대역의 법적 제약이 해결된다면 주거지 네트워크를 형성하는 라스트 마일 솔루션으로서 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다. @[배워봅시다] IT 핵심용어 [배워봅시다] IT 핵심용어 ④ 디지털 워터마킹 [배워봅시다] IT 핵심 용어 ③ DoS [배워봅시다] IT 핵심용어 ② P2P [배워봅시다] IT 핵심용어 ① CDN
