PLC기술동향 및 향후과제
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PLC
기술
동향 및 향후 과제
전력선통신 기술이 이제 막
시장에 뿌리를 내리기 시작하고 있다. 지난 10년
동안 IT강국으로서의 체면 유지는 네트워크 인프라 덕분이라 할 수 있을 만큼 나름대로 성공한 케이스라
할 수 있다. 하지만 헌재에 안주하여 기술개발에 소홀하거나 투자를 게을리 하면 영광은 한 순간에
그치고 만다. 향후 IT 인프라의 일익을 맡을 PLC 기술은 오래전부터 연구되어 왔지만 진화속도가 더딘 것이 사실이다.
그 원인은 전력선에 파고드는 Noise로 인해 통신품질은 물론 전송속도와 거리제한을
해결할 핵심 칩 기술 개발이 쉽지 않았기 때문이다. 개념적인 이해를 돕기 위해 PLC 기술의 일반적인 개발 현황과 적용 사례, 향후 적용 방안에
대해 약술했으며 관련 자료는 한전과 한전KDN 및 전기연구소 세미나 자료를 활용하였다. 이제 막 꿈틀거리는 PLC 기술 중 핵심 칩 기술은 선진국에 비해
열세를 면치 못하고 있다. 하지만 나름대로 표준화 작업과 시장 선도를 위한 정부의 강력한
의지는 PLC(Power Line Communications) 기술개발과 시장 활성화에 커다란
활력소가 되어 지금의 추세대로 정부와 산업계 그리고 연구소가co-work을 한다면 우리는 IT강국의 신화를 지속적으로 누릴 수 있을 것이다.
1. 서론
우리나라는 강력한 IT인프라를 기반으로 지난 10년간
IT강국이라는 신화를 창조해 냈다. 우리가 일궈 낸 신화의 밑바탕에는 국가 기간망인
네트워크 인프라 덕분이라는 것은 누구도 부인할
수 없는 사실이다. 내친김에 정부에서는 차세대 기간망으로
BcN(Broadband Convergence Network)을 구축하여 다가오는
유비쿼터스 사회에서 재도약의 발판을 마련하고자 하고 있다. 유비쿼터스 시대에서는 언제, 어디서나 어떠한 Device로도 누구나 移動 중에도 접속이 가능한
인프라를 바탕으로 구현된다. 즉 이동 중에도 자유롭게 가정의 가전기기를 원격제어 할 수 있어야 하고
귀가 하여서는 다양한 홈 네트워크 서비스를 통해 삶의 질을 높일 수 있어야 한다. 이는 곧 다양한
네트워크 인프라를 필요로 하게 되며 그 한 축이 電力線을 이용한 통신 방식인 PLC라고 할 수
있다. 본 고에서는 PLC 기술의 현주소를 살펴보고 향후
시장 활성화를 위한 접근 방식을 살펴보고자 한다.
2. PLC
기술
동향
가. PLC 개념
“전력선통신”
즉 PLC라 함은 전력선을 매체로 전력선의 전원파형(60㎐)에 디지털 정보를 실어서 전송하는 통신 방식을 일컫는다.
(그림 1)에서 나타낸 바와 같이 전원파형에 데이터를 함께 실어 보내는 통신
방식이다[1].
이와
같이 전력선에 흐르는 50Hz 또는 60Hz의 저주파
전력선 신호에 고주파 신호(~30MHz)를 전송하는 기술로 주파수
대역별 통신 속도는 <표 1>과 같다.
<표 1>에서 나타낸 바와 같이 저ㆍ중속 PLC는 저주파수 대역에서 20kbps 이하의 전송속도로 주로
가전기기 제어, 원격검침, 홈 네트워크 등 초기시장 형성의
주축을 이루고 있다. 반면에 고속 PLC는 고 주파수
대역에서 1Mbps 이상의 속도로 전송이 가능한 기술로 장거리 구간에서는 아직 시장
형성을
이루기에는 기술적으로 미성숙 단계에 있다. (그림
2)에서는 일반적인 PLC 구성도를 나타낸다.
나. 국내외 기술개발 현황
PLC 기술은 미완의 기술이라고
할 만큼 아직 성숙되지 않았다. 하지만 그 가능성은 충분히 엿볼 수 있는 미래의 중심 기술로 자리
잡아가고 있다. PLC 기술이 성숙되지 못한 원인을 살펴보면 첫째로 변압기의 특성상 1차측과1) 2차측2) 간에 전력선이 단절되어 있다는데 큰 원인이 있다. 무선통신이 아닌
유선통신에서 선(Line)의 단절은 신호를 전송할 수 없는 치명적이 취약점이다. 또한 변압기가 60Hz에 맞도록 설계, 제조되었기 때문에 수 MHz의 고주파 신호가 제대로 전송될 수
없는 단점을 안고 있다. 따라서 이를 해결하기 위한 대안으로 특수한
Bypass 설비가 필요하게 되고 고압 전력선에 고주파 신호를 인가하기 위해서는
(그림 3)과 같이 커플러라는 장비를 이용해 변압기를 우회하는 방법을 사용하고 있으나
이는 비용측면에서 상당히 부담스러운 방법이다[2].
두 번째로 고속으로 신호를
전송하고자 할 경우 전송거리가 1Km 내외에 불과한 거리상의 한계 때문이다. 따라서 전송거리를 늘리기 위해서 중간 중간에 고출력 PLC
증폭장비를 설치해야 하는 단점이 있고 이는 향후 기술개발 과제의 현안이 되고 있다. 먼저
기술개발 현황을 핵심 칩 개발 사례 중심으로 살펴보고자 한다.
핵심 칩을 제조 회사별로
살펴보면 <표 2>와 같다. <표 2>에서 보는 바와 같이 우리나라는 24Mbps급 칩을 개발하고 200Mbps급 칩 개발을 추진하고
있으나 선진국과 비교하여 아직 기술적인 열세를 면치 못하고 있다[3]. 핵심 칩은 퀄컴의 CDMA 사례에서 볼 수 있듯이 반드시 확보해야 할 기술임에 틀림없다.
퀄컴과의 계약 내용을 살펴보면 휴대폰 판매액의 5.25%를 로열티로 지급하고
있으며 2007년부터는 0.5% 상승한 5.75%의 로열티를 지급해야 하는 실정이다. 이는 지난 2002~2004년까지 3년 동안 무려 1조 4천억이라는 막대한 로열티를 고스란히 갖다 바친
셈이다. 문제는 향후 휴대폰이 카메라 내장, MP3P 등
고가 휴대폰으로 진화할 것인바 판매가격 대비 일정률을 로열티로 지급해야 한다는데 문제가 있다. 퀄컴
칩에서 살펴본 바와 같이 핵심 칩 보유가 얼마나 중요한 것인가는 새삼 강조해도 지나치지 않다. 따라서
선진국과
기술
경쟁에서 살아 남기 위해서는 기술적인 투자와 연구에 올인할 필요가 있다. 또한 고속 PLC분야에 대해 국내의 규격을
비교해 보면 <표 3>과 같다. <표 3>에서 보여주는 바와 같이 중소기업이 칩 개발을
하고 있으나 고속 PLC칩은 아직 선진국 수준을 따라잡기에는 역부족임을 알 수 있다.
다. 저ㆍ고속 PLC 기술 현황
PLC
기술은 크게 저속과
고속으로 나눌 수 있다. 우선 저속은 원격제어, 원격검침
분야에 활용이 이루어지고 있으며 비록 초기단계이지만 비교적 시장 적용이 활발하게 이루어지고 있다.
반면에 고속 PLC 분야는 이제 실증단계에 있고 향후 기술적인 성숙도 여부에
따라 BPLC (Broadband Power Line Communications) 즉 광대역 PLC로 발전할 것이며 이를 통해 통신 시장에서의 일대 지각변동을 조심스럽게 점쳐볼 수도 있다. 고속 PLC통신이 가능하기 위한 선결 과제는 고압 전력선에 신호를
실어 장거리 통신이 가능토록 하기 위한 기술개발과 이를 구현할 수 있는 고속 모뎀 기술개발이 필요하다.
저ㆍ고속 PLC 기술개발 현황은 <표
4>에서 나타낸 바와 같이 각각 응용 분야가 다르지만 고속 PLC 기술이 성숙되면
고속 분야와 저속 분야의 역할이 분명해 질 것이며 특히 저속 PLC분야는 나름대로 저가격을 앞세워
원격제어용으로 자리 잡을 것이다.
라. PLC 기술 표준화 동향
PLC
기술은 아직 국제표준으로
자리 잡지 못하고 있다. 그 원인은 시장성이나 기술적인 측면에서 아직 성숙되지 못한 데 있다고 할 수
있다. <표 5>에서 나타낸 바와 같이 국가별로
표준화를 진행하고 있지만 아직 확정되거나 뚜렷한 우위를 점하는 표준은 등장하지 않고 있다. 표준화가
더딘 또 하나의 이유는 다수 기업들의 이해관계가 걸려 있고 아직 시장의 수요가 많지 않아 참여도가 저조한 것도 한 원인이다. 다행히 우리나라에서는 산자부 기술표준원에서 국가 표준을 제정하여 국회통과를 기다리고 있고 2005년 안에 국회통과가 되면 2006년에는 국가 표준으로
정착하게 되어 국내 PLC 산업의 조기 상용화를 유도할 수 있고 세계시장을 선도할 수 있을 것으로
보인다. 즉 표준의 장악은 곧 세계 시장의 선점우위를 보장할 수 있는 보증수표라 할 만큼 중요한데
시의 적절한 대응이라 생각된다.
3.
국내 적용
사례
PLC
기술이 장거리를 전송할 수
없다는 단점과 변압기를 우회할 수밖에 없다는 한계를 가지고 있지만 나름대로 활발하게 기술개발 및 시범사업화가 진행되고 있다. 우선 시범 사례를 중심으로 PLC 적용 현황을 살펴보면 먼저 핵심
칩 기술 확보를 위해 산자부 중기거점 기술개발 사업의 일환으로 50Mbps급 고속 PLC 핵심 기술 확보를 추진하고 있다. 우선 국내 적용 사례를
살펴보기로 하자. PLC기반 원격검침 및 부가서비스 사업이 한전을 중심으로 활발히 추진되고
있다. 적용 사례는 <표 6>과 같으며 구체적인 구성도는 (그림 4)와 같다[4].
4.
향후 과제 및 시장 접근
방안
PLC를 이용한 시장은
전력회사를 중심으로 활성화될 수밖에 없는 한계가 있다. 대부분 신 기술이 출현하는 초기에는 사업자와
기술 개발자의 시각이 다르다. 사업자는 기술이 미흡하다는 이유로 참여를 기피하거나 기술이 뒤따르지
않아 시장 적용이 어렵다고 볼멘소리를 하지만 반대로 기술개발을 담당하는 연구소나 기업들은 먹거리 즉 시장만 있으면 얼마든지 따라갈 수 있다고
불만 섞인 목소리를 내고 있다. 즉 사업성만 있다면 기술은 금방이라도 가능하다며 시장 활성화가 더딘
책임을 서로에게 떠넘기고 있는 실정이다. 우선 시장 활성화를 위한 방편으로 먼저 기술적인 한계를
극복해야 한다. 그 대안으로 Last mile을 중심으로
한 원격검침, 원격제어 분야의 초기 시장을 활성화해야 할 것이다.
이를 위해 현재의 인프라를 최대한 활용한 다양한 사업모델을 도출하여 사업화하는 것이 중요하다.
구체적으로 그 구성도를 살펴보면 (그림 5)와
같다. 우선 Last mile은 PLC 방식을 이용하되 고압 전력선 구간은 기존 광 인프라를 이용하여 장거리 전송의 한계를 극복하고 변압기
통과가 어려운 문제를 피해 나가는 방법이라 하겠다.
시장 활성화를 위한 두
번째 해결 방안은 저전력 저가의 소형 모뎀을 개발해야 한다. 그 전제는 당연히 저가의 핵심 칩
확보임에는 틀림없다. 아무리 기술이 좋아도 가격 경쟁력으로 인한 약점은 시장에서 외면당할 수밖에
없다. 예를 들면 블루투스와 같은 무선 통신 기술이 시장에 뿌리내리지 못한 사례를 보아 알 수 있듯이
여타 기술 간의 경쟁에서 살아남기 위해서는 가격이 최우선 조건이다. 이러한 두 가지 해결 방안을
조화롭게 구사한다면 아직 정보통신 인프라가 낙후된 후발 개도국에는 최적의 대안이 될 수 있다.
5.
결론
PLC
기술은 향후 기술발전
여하에 따라 통신 시장에 일대 지각변동을 일으킬 만큼 커다란 잠재력을 갖고 있다. 따라서 핵심 칩
개발을 주도하는 기관 또는 기업이 선택과 집중을 통해 전념하도록 국가적인 지원이 절실한 실정이다. 칩
개발기관이 생존을 위해 칩 개발 외에 부가적인 사업을 수행한다는 것은 그만큼 경쟁력을 저하시키는 낭비요인이 되기 때문이다. 칩 개발 기관이나 기업들이 안심하고 핵심 기술개발에 전념할 수 있도록 정부에서는 칩 개발과 PLC 사업 활성화를 위해 다양한 유인책을 제시하여야 할 것이다.
예를 들면 세제 감면 혜택을 통해 기업들이 기술개발과 사업에 전념할 수 있는 토양을 갖추어주고 기업이 생존을 위해 한눈팔지 않도록
지원이 절실한 시점이다.
<참 고 문 헌>
[1] KEPCO 기술세미나 자료
[2] KEPRI 기술세미나
자료
[3] PLC 기술현황 및 전망 (한전KDN 내부보고자료)
[4] PLC 적용 실증사례(한전KDN 내부보고자료)
1) 1차측: 고압 전력선을 입력으로 받는 단자로 보통 3,300V 이상 22.9kV의 전력이 흐름
2) 2차측: 1차측의 고압 전류를 가정이나 공장에서 사용하는 220/380V로
강하된 단자