전자계량기(eMeter)에서 한 걸음 더 나아가 ‘스마트 전기계량기’로 진화하면, 환경 친화적인 진정한 홈 네트워크를 갖춤으로써 비용을 절감하고 엔터테인먼트와 일상생활의 편의성을 개선하여 가정을 ‘스마트하고 즐거운 나의 집’으로 변모시킬 수 있다.

스마트 홈 네트워크에 연결할 수 있는 기기들이 급격히 늘고 있다. 이와 같은 새로운 스마트 장치가 스마트 홈 네트워크에 합류하면서 미래를 그린 애니메이션의 주인공 조지 젯슨(George Jetson)이 살고 있는 주택과 비슷한 집을 기대해볼 수도 있게 됐다.

사람들에게 전자계량기가 알려지기 시작한 것은 5년 전부터다. 사람들이 전자계량기에 관심을 갖는 이유는 명료하다. 전자계량기를 이용하면, 전통적인 기계 방식의 계량기보다 빠르고 저렴한 비용으로 전기 사용량을 알 수 있을 뿐 아니라, 판독 수치도 더 정확하게 알 수 있기 때문이다. 전력회사가 전자계량기를 사용할 경우 발생하는 장기적인 비용 절감 효과는 조직 전체의 인프라를 업그레이드하는 데 소요되는 많은 비용을 상쇄한다. 게다가 일부 정부의 지원과 장려금까지 덤으로 얻을 수 있으니 전자계량기로 교체하는 것은 ‘그리 어렵지 않은 결정’이다.
최초의 전자계량기는 전력회사의 요구 및 전반적인 목적에 따라 다양한 유형의 통신용 혹은 전기 사용량 측정용(도량형) 아날로그 디바이스를 내장하거나 별도로 갖춘 TI의 초저전력 MSP430 MCU와 같은 8비트 혹은 16비트 마이크로컨트롤러(MCU)를 기반으로 했다.
전자계량기는 초창기에 사용량을 추적함으로써 전력회사에 전기사용량 정보를 전송하는 간단한 원리만으로 새로운 혁명을 일으켰다. 오늘날에는 기존의 전기통신 인프라와 스마트 홈 네트워크를 연계하여 안전 및 편의 기능을 제공하는 여러 가지 가정용 가전기기를 연결하는 것이 보편화되었다. 에너지 비용은 가장 중시되는 사항이며, 네트워크화된 전자제품까지 보편화되면서 스마트미터와 스마트 홈 네트워크가 그 어느 때보다도 절실해졌다. 요컨대 사용자의 필요사항을 충족하려면 스마트그리드와 스마트 홈 네트워크가 새로운 수준으로 진화해야 한다.
스마트 홈 네트워크에 연결할 수 있는 기기들이 급격히 늘고 있다. 간단한 인터넷 검색만으로도 스마트 홈 커넥티비티와 호환되는 전기계량기, 수도계량기, 가스계량기를 손쉽게 찾아볼 수 있다. 그러나 이제 공업용 제품과 소비자 제품은 HVAC(Heating, Venting and Ar Conditioning), 조명 조절, 보안, 연기 감지 경보, 전기자동차 충전, 그리고 다수의 스마트 가전기기(예: 사용자가 가정 내 에너지 사용량을 확인하거나 인터넷으로 레시피를 검색하거나 실시간으로 TV를 시청할 수 있는 터치스크린이 부착된 냉장고)를 비롯한 여러 분야에 활용될 수 있다. 이와 같은 새로운 스마트 장치가 스마트 홈 네트워크에 합류하면서 미래를 그린 애니메이션의 주인공 조지 젯슨(George Jetson)이 살고 있는 주택과 비슷한 집을 기대해볼 수도 있게 됐다. 물론, 가정부 로봇인 로지(Rosie)까지 기대하는 것은 아직 무리다.
진정한 스마트 홈 네트워크의 잠재력은 무엇일까? 잠재력은 주로 주택 소유자에게 달려있지만, 고도의 사용자 친화적인 홈 네트워크로 하루가 다르게 발전하는 추세다. 배전망(electricity grid)이 단절된 분야나 시절에는 전력회사가 승인을 받은 후에야 가정이나 기업에 접근해서 가전기기 사용량, HVAC의 설정 및 ‘기타 활동’과 같은 항목을 조정하여 절전 시기에 전기 사용을 억제하거나 전기 수요 절정기에 추가 요금을 부과할 수 있었다. 편의성이란 범주에 속하는 기타 활동으로는 외출 중일 때 스마트폰이나 컴퓨터로 집의 온도조절, 창문이 열려 있거나 잠겨 있지 않은 경우 주택 소유자에게 경고 메시지 발송, 또는 노부모의 모니터링 등이 포함된다. 스마트 홈 네트워크의 가능성은 무궁무진하다.



누구나 이런 이야기를 이미 들어본 경험이 있을 것이다. 그림 2를 보면, 아마도 디즈니랜드에서 만든 ‘미래의 집(House of the Future)’과 같은 곳을 방문했던 기억이 떠오를 것이다. 전자계량기를 스마트 전자계량기(Smart eMeter)로 업그레이드해 단일 네트워크에서 다중 네트워크로 발전하는 것도 그림 2와 같은 집을 만들 수 있는 한 가지 방안이다. 과거에는 전력회사에 사용량 정보를 전송하는 데 지그비(ZigBee)와 같은 단일 무선 네트워크나 전력선통신(PLC)이 필요했다. 그러나 다수의 장치를 연결하고 실제로 그 장치를 조작할 수 있는 능력을 갖추려면 네트워크가 동시에 교신할 수 있도록 각 네트워크의 상위 계층에 다중 네트워크를 구축해야 한다. 예를 들어, Wi-Fi, 1.0 GHz 이하, 2.4 GHz 및 이더넷(Ethernet)을 모두 동일한 시스템에서 사용할 수 있다. 이를 위해서는 고도로 정교한 소프트웨어를 사용해야 한다. 최근 들어 멘토 그래픽스(Mentor Graphics)나 그린 힐즈(Green Hills)와 같은 소프트웨어 개발업체의 고성능 실시간 운영체제(RTOS)나 안드로이드, 리눅스 또는 윈도우 임베디드 CE 같은 고급 운영체제(HLOS)가 활발하게 개발되고 있다. 이런 운영체제를 나날이 늘어나는 소프트웨어와 연계하여 다양한 통신방식을 수용하면, 대용량 임베디드 플래시메모리 및 외장형 메모리 인터페이스나, 심지어 TI의 32비트 마이크로프로세서(MPU) 솔루션인 시타라 ARM 코어텍스-A8나 ARM9 MPU과 더불어 TI의 스텔라리스 ARM 코어텍스-M3 MCU와 같은 32비트 MCU를 기반으로 하는 내장형 스마트 홈 시스템을 손쉽게 구현할 수 있다.
ARM 코어텍스-A8은 스마트 홈에 사용하기 적합한 다양한 기술을 통합한 최초의 프로세서다. 이것에 통합된 기술로는 트러스트존(TrustZone) 보안 기술, Thumb-2 명령어 세트, 빠르고 효율적으로 자바(Java)를 실행할 수 있는 Jazelle-RCT 등이 있다. 코어텍스-A8은 이런 기술 외에도 다양한 마력을 지원하는 유연성 덕분에 임베디드 스마트 홈 시스템에 적합하다.
기술발전을 촉진하는 데 기여하는 것은 비단 ARM 뿐만이 아니다. TI를 비롯한 주요 반도체 제조업체 역시 자사의 기술을 통해 스마트 홈 기술 발전에 일조하고 있다. 또한 ‘콤보 IC’가 등장하면서 스마트 홈 기술이 새로운 국면에 접어들 청신호로 여겨지고 있다. 인터넷 호환 애플리케이션이 스마트 홈 네트워크에 연결된 다양한 기기들의 콘텐츠가 풍부한 미디어(rich media content)를 공유할 수 있는 슈퍼스칼라 콤보 프로세서(superscalar combo-processor)도 이미 등장했다. 다수의 콤보 IC가 시판 중이지만, 그 중에서도 블루투스/Wi-Fi와 블루투스/WIMAX/Wi-Fi가 대표적인 콤보 IC에 해당한다.



스마트 홈 네트워크의 보편화를 촉진하는 또 다른 요인으로는 보안 향상을 꼽을 수 있다. 스마트 전력 그리드는 근사한 툴이지만 그에 수반되는 문제도 많다. 미국 정부는 테러리스트, 악의적인 해커, 혹은 위험을 유발할 소지가 있는 사람들로부터 스마트그리드를 보호하는 데 필요한 법규를 마련하느라 고심하고 있다. 전력망이 갈수록 스마트해지고 연결성도 향상됨에 따라 기존의 전력망에 비해 상당히 심각한 문제가 발생하고 있다.
스마트그리드를 클라우드로 이전하는 방법으로 보안문제를 해결하는 것도 한 방편일 수 있다. 아주 최근에 Verizon은 주요 스마트그리드 기술 개발업체들과 손잡고 클라우드 기반의 스마트 전자계량기 서비스를 제공하기로 했다고 발표한 바 있다. 클라우드로 이전하면, 보안을 확보하는 데 효과적일 뿐 아니라 선행 투자비용이 감소하기 때문에 전력회사에게도 유익이다.
국가의 노후화된 인프라 외에도 지구온난화를 억제하는 한편 모든 에너지를 더욱 현명하게 사용해야 하는 현실을 감안하면, 미국 정부가 동원할 수 있는 재정적 지원과 더불어 전자계량기나 스마트 전자계량기가 이상적인 해법이다. 2007년에 오바마 대통령은 현재의 전력 시설망을 스마트그리드 기술로 현대화하는 데 직접비 45억 달러를 편성하는 청정에너지 법안을 제정했다. 그 밖에도 디트로이트는 완전히 새로운 세대의 전기자동차를 양산할 준비를 마쳤다. 전기자동차가 실용화되면 모두에게 혜택이 돌아간다. 비단, 환경보호라는 뻔한 이유 말고도 전기자동차가 전기수요 침체기와 절정기 간의 격차를 최소화하는 효과를 유발하기 때문에 전력회사와 전기료 납부자들이 훨씬 더 행복해질 것이다.
전자계량기에서 한 걸음 더 나아가 스마트 전기계량기로 진화하면, 환경 친화적인 진정한 홈 네트워크를 갖춤으로써 비용을 절감하고 엔터테인먼트와 일상생활의 편의성을 개선하여 우리의 가정을 ‘스마트하고 즐거운 나의 집’으로 변모시킬 수 있을 것이다.

씬 머피(Sean Murphy)는 텍사스인스트루먼트 시타라 ARM 마이크로 프로세서 사업부의 FEE(Focus End Equipment)-상업용 HMI 책임자이다.
그가 담당하는 업무로는 상업용 HMI 애플리케이션과 관련한 새로운 솔루션 정의, 레퍼런스 디자인 개발, 시타라 ARM MPU 로드맵 작성 등이 있다.
머피는 TI에서 시타라 ARM MPU사업을 관리하는 제품 마케팅 책임자 외에도, 사업개발 책임자 겸 테스트 엔지니어로 재직하면서 테스트 엔지니어 MSP430, C2000, 스텔라리스 코어텍스-M3 마이크로컨트롤러 시장을 중점 관리하기도 했다. 머피는 텍사스 A&M 대학에서 전자공학 학사과정을 이수했다.