스마트홈을 구축하기 위해 알아야 기본적인 내용들(스압주의)

안녕하세요~ 레이군입니다.

오늘은 그동안 다루지 않았던, 기본 개념에 대한 정보들을 모아서 풀어보려고 합니다.

이 부분이 너무 넓은 범위에 대한 이해를 요구해서, 가볍게 풀어서 설명드릴 능력이 부족해서 미뤄왔습니다만..

아무래도 전체적인 맥락을 알아야 할 것 같아 좀 지루한 시간이 될 수도 있지만 한번 진행해 보려 합니다.

사진 등을 첨부해서 이쁘게 만들어볼까 했으나, 능력 부족으로 텍스트만 한가득인 점..... 죄송합니다 ㅠ.ㅜ

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글의 내용이 매우 길 것으로 예상되지만, 결국은 전부 필요한 부분일 테니 차근차근 읽어보세요~

한 가지 부분에 대한 세부적인 내용이 아니라 포괄적인 이해를 목적으로 하는 글이니 만큼

생략된 부분이나 간소화 시켜 설명하는 부분도 있을 테니 읽고 나서 궁금하신 부분은 검색을 해보세요~

아마 각 부분에 대해 매우 자세하게 설명된 글들이 있을 겁니다.

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시작하며.

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스마트홈 구축을 진행하다가 보면, 다양한 용어를 마주하게 됩니다.

그중에 가장 많이 들어보셨을 건, IoT, 스마트홈, 스마트싱스, 홈어시스턴트, zigbee, wifi... 뭐 이런 거겠죠?

이 중에 IoT나 스마트홈이라는 건 개념에 대한 것이고

스마트싱스, 홈 어시스턴트 등은 플랫폼에 대한 이야기이며

Zigbee나 WiFi는 통신 방식에 대한 것입니다.

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이 부분들에 대한 이해를 진행하다 보면, 스마트홈 구축에 대해 전반적인 내용을 알게 되실 겁니다.

물론 이건 제 의견이고, 사람마다 어떤 방식으로 공부하는 게 효율적인지는 다 다를 테니...

한번 스쳐 지나간다는 느낌으로봐주시면 되겠습니다.

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기본에 대하여

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이쪽 세계에 발을 들이면서 가장 많이 들어보셨을 건 아마도.... 홈 IoT 또는 스마트홈 일 겁니다.

홈 IoT란, IoT 즉 Internet of Things(사물인터넷) 의 Home 버전인 거죠.

보통 사물인터넷(인터넷 이라고 쓰지만, 사실 통신이 가능한 모든 장치를 통칭하는 걸로 쓰이고 있죠) 이라면

휴대폰과 연동하는 웨어러블 밴드나 체중계 같은 것부터 시작해서 상당히 다양한 걸 의미하는데요

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이 중에 홈 IoT라고 불리는 건 보통 가전제품 및 전자제어 장치나 센서들을 의미합니다.

대표적으로는 전등이나 스위치, 플러그, 전동 커튼부터 시작해서 온도조절기, 공기청정기, 선풍기, 냉장고, 세탁기..

이런 전자기기뿐만 아니라 온습도나 미세먼지, 이산화탄소, 움직임, 조도, 누수 등을 체크할 수 있는 센서들과

보안을 위한 CCTV라든지 화재경보기, 가스차단기 등등..

가정에서 사용할 수 있는 거의 모든 게 홈 IoT라고 볼 수 있습니다. 물론 지원이 되는 기기여야 하겠죠.

이것만 홈 IoT라고 할 수 있는가? 그건 또 아닙니다.

휴대폰을 홈 IoT 목적으로 쓸 수도 있고, 스마트밴드도 사용할 수 있지요.

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이런 홈 IoT 장비들은, 그 자체만으로는 별로 쓸모가 없습니다.

대부분 앱으로 제어할 수 있으니 휴대폰이나 음성명령으로 제어할 수 있겠지만,

이 단계가 딱 스마트홈 구축의 첫발, 홈 IoT도입의 1단계 라고 보시면 됩니다.

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그런 홈 IoT장비들에게 활력을 불어넣어줄 수 있는게 바로 홈 오토메이션, 즉 자동화 입니다.

특정 조건이 발생하면 -> 지정된 동작을 실행하라 라는 If -> Then 부터 시작해서

특정 조건이 발생했을때 -> A조건이 활성화 되어있으면 -> B동작을 실행해라 가 될수도 있고

시나리오에 따라서 정말 다양한 걸 할 수 있는게 바로 홈 오토메이션 인데요

이것까지 구현되어야 진정한 스마트홈 이라고 볼 수 있겠네요.

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그냥 IoT장치만으로 직접 제어해서 쓰는것도 충분한 스마트홈 아니냐구요?

물론 일반적인 관점에선 그렇지만.... 원래 인간의 욕심은 끝이없고....아시죠?

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크게 아날로그 / 홈 IoT / 스마트홈 으로 분류해서 예시를 들자면(픽션입니다...!)

숫자 50개를 더하기 해야 한다고 가정할때

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아날로그 : 숫자를 다 종이에 쓴 다음, 암산 or 주판 등으로 계산

홈 IoT : 숫자를 엑셀에 입력해 두어 보기도 편하고 정리도 잘 되어 있지만, 계산기 어플을 실행해서 하나씩 더함

스마트홈 : 엑셀에 정리한 숫자를 =sum(x:y) 함수를 사용해 한번에 계산

대충 이런느낌 이랄까요?

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자 그러면 본격적으로 시작해 봅시다!

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스마트홈 구축을 위해 필요한 것들

먼저 위에 설명드린 스마트홈을 구축하기 위해선 크게 3가지가 필요합니다.

1. 플랫폼

2. 장치

3. 통신수단

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플랫폼은, 스마트홈 구축을 위해 필수적인 머리 역할을 담당합니다.

머리 없이 움직일 수 있는 사람은 없죠?(물론 다른게 없어도 안되지만) 스마트홈도 마찬가지 입니다.

정말정말정말 중요한 역할이예요!

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장치란, 스마트홈을 구축하고 동작시키는데 필요한 홈 IoT용 장치들 입니다.

전자기기나 스위치, 전등, 플러그, 각종 센서같은것들 말이죠.

사람으로 치면 눈, 코, 입, 손과 발과 같죠.

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통신수단은, 플랫폼과 홈 IoT용 장치를 이어주기 위한, 혹은 홈 IoT용 장치들 끼리 이어주기 위한

혈관과 같은 역할을 합니다.

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플랫폼

플랫폼 이라는건, 간단하게 생각하면 생태계 라고 할 수 있습니다.

애플 장비들을 모으다 보면 그 연동 편의성 등에 빠져서 벗어날 수 없는것 처럼

어떤 그룹을 이루는 큰 틀이라고 할 수 있습니다.

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삼성의 SmartThings(이하 ST)도 있고, 오픈소스인 Home Assistant(이하 HA)도 있고..

애플의 홈킷, 샤오미, 투야 등도 생태계 라고 볼 수 있죠.

요즘 국산 IoT장비들이 많아지면서, 시하스, 다원 등도 여러가지 장비를 연결 할 수 있습니다.

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[IoT/Tips] - 이쯤에서 생각해보는 tuya(헤이홈),샤오미 / ST / HA 등 플랫폼에 대하여.

이쯤에서 생각해보는 tuya(헤이홈),샤오미 / ST / HA 등 플랫폼에 대하여.

[IoT/Tips] - 홈 IoT의 가장 기본, 플랫폼 이란? / 스마트홈 구축시 생각할 것들

홈 IoT의 가장 기본, 플랫폼 이란? / 스마트홈 구축시 생각할 것들

 

 

플랫폼의 특장점 등에 대해서 간략히 설명한 글이 있으니 한번 참조해 보시구요,

복잡한 자동화를 구성하지 않는다면 ST나 HA같이 (상대적으로)어려운 플랫폼 대신에

샤오미나 투야같은 저렴하면서 구성하기 쉬운 플랫폼으로 접근하시는것도 괜찮습니다.

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다만, 내가 뭔가 맘에 안드는게 있다면 수정해서 쓰는 성격이다..

좀 어려워도 공부해서 더 편하게 쓰는걸 원한다..

한 회사의 장비가 아닌 다른것도 연결해서 쓰고 싶다..

이것도 일종의 취미생활이다...

라고 생각하신다면, 처음부터 각잡고 ST나 HA등을 파보는걸 추천드립니다.

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폐쇄적인 플랫폼이라고 볼 수 있는 샤오미나 투야 등은 일단 제외하고,

ST나 HA쪽 위주로 설명을 드리겠습니다.

보통 ST나 HA를 두고, 통합 플랫폼 이라고 이야기 하는데요

이건 자사의 제품(HA는 자사라는게 없지만..) 뿐만 아니라, 표준만 지킨다면 타사의 제품도 연결이 가능하며

지원만 한다면 클라우드 방식으로도 사용할 수 있습니다.

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전부 연결만 할 수 있다면 이런것도 가능하죠.

창문에 달아둔 투야 도어센서가 열렸을때 - 샤오미 공기청정기의 미세먼지가 일정 수준 이상으로 높아지면

-> 필립스 휴 벌브를 빨간색으로 켜고 -> 구글홈 에게 창문을 닫으라는 방송을 시킴

이렇게 각자 다른 회사의 제품들도 한번에 관리나 자동화에 사용할 수 있게 됩니다.

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물론 연결을 할 수 있느냐 / 연결의 난이도는 어떠냐 의 문제가 있긴 합니다만..

이 부분은 앞으로 개선되어 나가겠죠.

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플랫폼에 대해 알아야 할건 매우 많지만, 한번에 이해하기엔 양이 많기때문에...

그때그때 필요한 부분에 대해 검색해서 공부해보시는걸 추천드립니다.

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아예 샤오미나 투야같은 플랫폼으로 선정하시는게 아니라 ST나 HA계열(혹은 허비탯, 피바로 등등등) 로 가신다면

꼭 하나만 사용할 필요는 없고 정했다고 못 바꾼는것도 아니니 하나씩 공부하며 진행해 보시는것도 좋습니다.

물론 장비의 선택등으로 인해 중복투자가 발생할 수 있으니 이런부분은 감안하셔야겠죠.

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장치

스마트홈을 구성하는 장치는 정말정말 여러가지가 있습니다.

집안에 고정되어 있는것들로는 조명, 스위치, 플러그, 멀티탭, 전동커튼, 전동블라인드, 보일러 등이 있고

가전으로는 TV나 에어컨, 공기청정기, 세탁기, 건조기, 식기세척기, 로봇청소기 등도 연결이 가능하고

그 외에도 휴대폰의 상태나 웨어러블 밴드 등에서 값을 불러와 활용할수도 있습니다.

모션, 도어, 온습도, Co2, Co, tVOC, 미세먼지, 초미세먼지, 조도 센서등 다양한 센서가 존재하며

카운터센서나 휴대폰의 wifi상태, 블루투스 비컨 등으로 재실감지를 할수도 있죠.

분전반에 측정기를 설치해서 전력사용 현황을 모니터링 하거나, 태양열 발전기의 발전량을 체크할수도 있고

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이런 장치들은 상용으로 판매되는 것들이 대부분 이지만, 능력자들은 직접 만들어 쓰기도 합니다.

ToF센서를 이용한 카운터센서 같은게 대표적이고, 이산화탄소, 미세먼지, 온습도 등을 모아서 만들수도 있습니다.

esphome이나 espeasy, 혹은 아두이노도 사용할 수 있지요.

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이런 각종 장치와 센서같은걸 활용해서 무엇을 할 수 있을까요?

홈 IoT의 기초단계라고 할 수 있는 휴대폰이나 음성명령 등으로 기기를 제어할 수 있고,

센서나 각종 상태값을 토대로 여러가지 자동화를 할수도 있습니다.

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퇴근해서 집 앞에 도착하면, 도어락 잠금이 해제된다

- 재실감지를 위한 장치 및 블루투스 비컨등을 활용하면 가능

방이나 화장실에 들어갈때 불이 켜지고, 나오면 꺼진다

- 도어, 모션, 카운터센서 등과 스마트전등 or 스위치 조합으로 가능

집에서 나갈때 눈,비 소식이 있을경우 우산을 챙기라고 알려주기

- 외출준비를 감지할 수 있는 센서의 구성 or 외출버튼 등으로 가능

세탁이 완료되면, 건조기 돌리라고 알려주기

- 세탁완료를 감지할 수 있는 세탁기 or 스마트 플러그의 전력사용량 추이로 활용

기상시간, 일출/일몰등에 맞춰 커튼을 열고 닫기

- 전동커튼, 필요시 스마트밴드 or 슬리핑센서 등을 활용

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활용할 수 있는게 정말 많습니다.

별로 필요 없는거 아닌가? 라고 할 수 있지만... 그렇게 생각하신다면 스마트홈을 구축할 의미가 없긴 하죠.

어차피 대부분은 수동으로 할 수 있는거니까요.

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이렇게 다양한 장치가 있지만, 장치들을 선택할때는 몇가지 주의사항이 있습니다.

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1. 내가 사용할 플랫폼과 호환이 되는가?

2. 우리집과 호환이 되는가?(or 설치할 수 있는가?)

3. 장치의 연결방식은?

4. 내가 원하는 기능을 하는 장치인가?

5. 문제가 발생했을때는?

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내가​ 사용할 플랫폼과 호환이 되는가?

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가장 중요한 부분인데요, 내가 사용하는 플랫폼과 호환이 되는 장치여야 연결이 가능합니다.

우리집은 전체적으로 샤오미 베이스 인데, 투야 장치가 맘에 든다고 구입하면...아마 연결이 안될거예요.

ST나 HA로 구축했다고 해도, 마찬가지로 모든 장치를 지원하는게 아닙니다.

WiFi를 베이스로 하는 장치라면 API공개여부에 따라 연결 가능성이 다르고, 연결 방법도 다르구요

API공개된 장치가 아니라도, 클라우드 방식으로 연결할 수 있기도 하구요.

여튼 무슨 수를 쓰던 연결만 할 수 있다면, 사용할 수 있는거겠죠?

이걸 알려면 각종 커뮤니티나 구글등에 해당 장치와 플랫폼의 연결유무를 검색하신 다음, 구매하셔야 합니다.

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우리집​과 호환이 되는가?(or 설치할 수 있는가?)

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이건 가장 많이 경험할 수 있는게, 전등 스위치 교체 입니다.

3선식, 2선식... 중성선이니 콘덴서, 최소부하 등등... 뭔소린지 모르실 수 있습니다.

국내에 있는 주택의 대부분은 스위치박스에 중성선 시공이 안 되어 있습니다.

일반적으로 좌/우(혹은 상/하)로 딸깍 하는 전등 스위치는, 중성선이 들어갈 수 없는 구조 입니다.

(물론 100%는 아닙니다. 혹시 이너릴레이 등으로 동작시키는 스위치로 이미 연결되어 있을수도...)

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우리집 스위치 뜯어보니 선이 3개 연결되어 있는데, 3선식 아닌가요?

딱 한가지만 기억하세요. 3선식을 사용하는 전등스위치는, 무조건 극성 표시가 들어가 있습니다.

뜯어 봤는데 전선 연결하는곳이나 설명서 같은거에 N / L 이런게 써있다? 그러면 3선식 입니다.

물론 전열 / 전등이 같이 있는 스위치의 경우, 전등부분의 결선도에 N이 보여야 합니다. 보통은 전열에만 있어요.

아무 표시가 없다? 선이 몇개가 연결되어 있던 그건 3선식이 아닙니다.

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이런식으로 집안의 배선상황에 따라 설치할 수 있는 장치의 종류 자체가 달라질 수 있고,

일반적인 전자제품처럼 그냥 콘센트만 꼽으면 동작하는 것들도 있지만

스마트홈의 근간을 이루는 제품들은 말 그대로 집을 뜯어야 하는 경우가 많기때문에

해도 되는지(전월세 등) / 할 수 있는지(전기작업에 대한 기본적인 이해) 까지 고려해야 합니다.

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장치​의 연결방식은?

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이러한 장치들이 통신을 하기 위해선, 당연히 통신을 위한 방식이 존재합니다.

무선통신 이라면 WiFi가 가장 먼저 떠오르지만, 스마트홈 쪽에선 Zigbee나 Z-wave 등을 더 자주 사용합니다.

물론 뭐가 좋다, 뭐가 나쁘다 라는건 없습니다. 각 통신 방식별로 장단점이 존재하거든요.

이건 이따가 통신방식 에서 알아보기로 하고..

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여기서 가장 중요한건, 내가 어떤 방식으로 구성할것인가? 입니다.

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WiFi로 장치들을 싹 깔아놨는데, zigbee방식의 센서를 저~ 멀리 설치하고 싶다고 합시다.

처음부터 zigbee구성을 생각했다면 중간중간에 설치할 스위치, 플러그 등을 zigbee방식으로 설치했을테니

자연스럽게 메쉬 네트워크가 형성되어서 멀리 있어도 통신 안정성이 높아졌을겁니다.

하지만 wifi로 구성했거나, z-wave로 구성했다면 zigbee망을 위해 별도의 리피터를 달아야 하겠죠.

이러면 비효율적이겠죠? 물론 그렇게 한다고 문제가 있는건 아닌데 중복투자가 될테니까요.

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물론 zigbee나 z-wave는 별도의 허브역할 장치가 필요하니 이 부분에 대해서도 인지를 하셔야 합니다.

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내가​ 원하는 기능을 하는 장치인가?

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이게 뭔말인고 하니..

플러그를 구매했는데, 전력량 측정 기능을 원했지만 구매한 제품은 해당 기능을 지원하지 않을수도 있습니다.

미세먼지 측정이 된다고 해서 구매했으나, 연결할 플랫폼 에서는 해당 기능을 지원하지 않는 경우도 있구요

온도 변화를 잘 모니터링 하고 싶어 구매했는데, 업데이트 인터벌이 20분일수도 있고

모션센서를 샀더니 감지 후 무조건 1분은 감지상태가 유지된다던가....

장치의 동작 부분은 문제가 없지만, 세부적인게 내가 원하는것과 다를 수 있습니다.

그렇기 때문에 구매전엔 항상 검색을 해서 장치의 장단점을 파악하고 구매하셔야 합니다.

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문제가 발생했을때는?

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스마트홈을 구축하면서 신경써야할건 참 많지만, 그중에 가장 크리티컬한건...

서버가 죽거나, 공유기나 외부 통신망이 죽거나, 허브가 죽거나 이런 경우 입니다.

장치 자체가 죽는 경우도 있겠지만, 이건 뭐 스마트홈 뿐만 아니라 모든 경우에도 크리티컬이니까요.

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이게 왜 중요한가?

문제가 생겼을때도 집안에서 뭔가 할때는 정상적으로 생활할 수 있어야 하기 때문입니다.

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가령 전등을 제어하고 싶은데 스위치 바꾸기는 어렵고 중성선 뽑기도 어렵고...

그러다 보니 간단하게 전등쪽에 릴레이를 달아서 연결했다고 칩시다.

릴레이를 zigbee로 할지 wifi로 할지 RF로 할지 뭐 다양한 방법이 있겠지만...

이걸 잘 동작되게 자동화로 만들어서 불 켜고 끄는걸 신경쓰지 않고 살다가 갑자기 허브가 죽거나 공유기가 죽어서

자동화가 동작되지 않아요... 혹은 음성명령으로 제어가 불가능해요... 그러면 이 전등은 어떻게 켜고 끄나요?

RF리모컨이 있다면 그나마 괜찮겠지만, 리모컨 항상 옆에두고 살거 아니죠.

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왠만하면 전등(특히 방, 거실, 주방 등 메인으로 쓰는 곳)계열은 직접 제어 가능한 스위치로 하시는게 좋습니다.

물론 우리가 생각하는 직접적인 제어랑, 홈 IoT에서 동작하는 스위치랑은 개념이 좀 다릅니다.

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일반적으로 스위치가 똑/딱 하는 스위치 위치에 따라 전원선을 붙였다/떼었다(릴레이) 하는거라면

홈 IoT용 스위치는 버튼 + 릴레이로 구성된 어샘블 장치라고 보시면 됩니다.

즉, 버튼부는 일반적인 자동화 구성용 버튼, 릴레이 부분은 마찬가지로 일반적인 IoT용 릴레이 인데

이 두개를 합쳐서 버튼이 눌리면 => 릴레이를 동작시킴 이라는 자동화를 내장한걸 하나의 패키지로 파는거죠.

그렇기 때문에 자동화(펌웨어)의 문제가 발생할수도 있고, 버튼부의 문제나 릴레이의 문제가 발생할수도 있어요.

물리적인 버튼은 전원공급/차단만 신경쓰면 되는데, 이건 더 신경쓸게 많죠.

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​

그리고 문제는 아니지만, 상태반영의 중요성도 있습니다.

IR이나 RF로 제어하는 장치의 경우, 어떤 작업을 해라 라는 신호만 보냅니다.

그 작업이 정상적으로 실행 되었는지 여부는 확인이 불가능하죠.

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가령, IR리모컨으로 에어컨을 켜라 => 켜질수도 있지만, 그 순간에 IR블라스터가 가려지거나 하면 안켜지겠죠.

집 밖에서 에어컨 켜기 명령을 내려두고, 시원해졌을 집을 기대하며 도착했는데 안 켜져있다면....? ㅠ.ㅜ

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에어컨의 가동부위에 도어센서를 부착하던가, 에어컨의 전력공급량을 체크할 수 있다면 상태를 알 수 있겠죠.

물론 IR이나 RF가 아닌 상태반영이 되는 장치로 구성하는게 더 좋긴 합니다만...이건 뭐 선택이죠.

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혹시 스마트 + 스마트로 구성을 하려고 하지는 않는가?

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가장 자주 하시는 질문중에 하나이기도 한데요, 물리적인 제어를 위해 스위치도 스마트 스위치로 하고 싶고

전등은 색온도나 밝기 조절등이 가능한 스마트 전등을 쓰고 싶고...

그래서 스마트 스위치 + 스마트 전등으로 구성을 하면 어떨까? 라고 하시는데

기본적으로 스마트홈의 장비는 24시간 통신이 되고있어야 합니다.

물론 나는 안 쓰니 꺼놔도 된다(공유기, 모뎀등을 야간에 꺼두는 분들도 계시니) 라고 하시면 꺼도 되지만...

그로인해 발생하는 문제는 있을수도 있고, 없을수도 있습니다.

끊긴 장치를 계속 스캔 시도, zigbee리피터 역할의 장치를 껐다면 메쉬 재구성 등 말이죠.

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문제가 발생하지 않고, 관련 내용을 잘 이해하고 있다면 스마트+스마트 구성도 괜찮습니다.

하지만 왠만하면 추천드리지 않습니다.

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아참, 이와 비슷한 얘기로... 아파트 현관 근처에 부착되는 일괄소등 스위치의 사용도 주의하셔야 합니다.

일괄소등 이라는게 크게 일반적인 스위치를 사용하는 방법과 월패드를 제어하는 방식 두가지가 있습니다.

스위치를 누르면 - 월패드로 신호를 보내서 모든 전등을 끄기 라는 방식이라면 큰 문제는 안됩니다.

(물론 이 경우, 일반적으로 전등스위치를 교체하지 않고 RS485신호를 따기때문에 아마 신경 안 쓰셔도...)

그보다 많이 쓰는건 전등 스위치로 가는 메인 라인을 차단하는겁니다. 전통적인 좌우 딸깍 스위치라면 다 이거예요.

​

당연히 이런 일괄소등 스위치를 끄면 - 스위치 전력 자체가 끊어지므로 - 스위치가 오프라인 됩니다.

기억하세요. 왠만하면 스마트홈 장치는 24시간 전원공급 + 네트워크 연결!

​

​

통신수단

스마트홈 구축에 사용되는 통신수단은 여러가지가 있습니다.

거대기업들이 연합하여 만들고 있는 matter를 기대하지만, 아직 시판되지 않았기에...

지금 사용중인 통신방식에 대해 간략히 이야기 해보려 합니다.

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WiFi

- 추가 장치가 필요 없다(대부분의 집에 무선공유기 정도는 있을것이므로)

- 쉽다(제조사 서버에서 제공하는 어플등을 사용해서 연결하기 편함)

- 저렴하다(모듈 자체가 싸서 그런지..)

- 신호가 강한편이다(2.4GHz 통신을 하는 것중 가장 강한편)

- 클라우드 방식이라면, 내 정보가 서버로 전송된다(편의를 위한 희생..)

- 로컬방식으로 연결 지원하는 장치는 생각보다 적다

- 전력소모량 때문에 배터리 구동방식 보다는 대부분 전원연결 방식(혹은 배터리 방식이라도 크기가 큼)

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Zigbee

- 라우터(리피터)를 여러개 추가하면 메쉬네트워크 구성을 통해 음영구간을 줄여서 안정적인 통신이 가능하다

- 저렴한 편이다(wifi보다는 좀 비싸지만, 그래도 괜찮은 편)

- 저전력 장치라서 배터리 하나로도 오랜시간 구동이 가능하다, 그래서 보통 센서들의 크기가 작은 편

- 연결할 메인 장치(허브, 코디네이터)가 필요하다(WiFi를 쓰기위해 무선 공유기가 필요한것처럼)

- 저출력 장치라서 리피터 보강이 되지 않으면 먼 거리에서 통신이 어렵다(wifi에 비해 상대적으로 짧음)

- ST의 경우, 정식지원 장치가 아니면 별도의 DTH설치가 필요하므로 해당 내용에 대한 이해 필요

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Z-Wave

- 연결 안정성이 높다

- 저전력 장치라 오래가고, 센서 크기가 작은편이다.

- 주파수 대역이 낮은편이라 장거리 / 장애물에도 통신이 원활한 편(zigbee에 비해 상대적으로)

- 연결할 메인 장치가 필요하다(Zigbee와 마찬가지로 허브역할을 할게 필요)

- 판매되는 국가별로 주파수가 달라서 허브 = 장치의 주파수가 일치해야 사용이 가능

- 가격이 상대적으로 비싼편이다

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​

간략히 정리하면 이정도 이지만, 더 많은 장단점들이 존재합니다.

스마트홈은, 반드시 하나의 통신수단으로 통일할 필요는 없습니다.

내가 원하는 장치가 wifi만 있다? z-wave용 장치의 성능이 좋다?

원하는걸 사용하시면 됩니다.

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다만 여기서 주의할건, 안정적으로 동작되는 장치인가(wifi라면 로컬지원, 커스텀 펌웨어 등)

사용할 수 있는 장치인가(z-wave의 국가별 주파수, 통신수단별 허브 보유 여부, DTH지원 등)

우리집 환경과 잘 맞는가(wifi의 통달범위, zigbee의 리피터 위치와 갯수로 인한 메쉬 구성능력 등)

이런 부분들을 고려하셔서 선택하셔야 나중에 후회나 중복지출이 줄어들거예요.

물론 없어진다고는 안했습니다... 인간은 언제나 같은 실수를 반ㅂ....

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그 외 스마트홈 구축시 확인해야 할 사항들

스마트홈 구축에 필요한 여러 사항들 중, 처음에 인지하고 있어야 할 것들에 대해 간략히 이야기 해보겠습니다.

엄청 여러가지가 있지만, 처음 시작할때 주의할점, 자동화 구성시 주의할점, 로컬과 클라우드 등을 나열해 볼께요.

그리고 ST와 HA, 그리고 네트워크 구성과 NAS, AI스피커에 대해 간략하게 필요한 부분을 정리하겠습니다.

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시작할 때 주의할 점

스마트홈을 처음 구축하면, 엄청 여러가지를 할 수 있을거라는 생각을 가지고 시작 합니다.

그리고 실제로 구축을 하다 보면, 내가 원하는걸 이루는건 정말 어렵다는걸 알 수 있게 됩니다.

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그래서 내가 원하는게 정확히 무엇인가, 그걸 하기위해선 뭐가 필요한가 를 알아야 합니다.

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음성으로 커튼 여닫기를 하고 싶다 - AI스피커와 연결 가능한 적당한 wifi커튼모터만 있으면 ok

일출/일몰시 커튼 여닫기를 하고 싶다 - 기본적인 자동화 지원하는 wifi방식 커튼모터면 ok(tuya 라던가)

근처에 설치해둔 버튼등으로 여닫기를 하고 싶다 - 연결 가능한 버튼 + 커튼모터 + 기본적인 자동화 플랫폼

시간과 온도나 조도에 따라 열림/닫힘 정도를 자동화 하고 싶다 - 지원 가능한 플랫폼 및 각종 센서 + 자동화 구성

이런식으로 됩니다.

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나는 가볍게 즐기면서 웹서핑만 하고 싶은데 초 고사양 게이밍 PC를 살 이유는 없죠?

반대로 내가 원하는건 게임인데, 경량 노트북을 사면 엄청 불편하겠죠(아예 안될수도 있고..)

그렇기 때문에 가장 좋은건, 시작하기 전에 내가 원하는게 뭔지, 그걸 하려면 뭐가 필요한지를 공부하는겁니다.

물론 이 과정이 쉽지는 않아요. 제로 베이스에서 시작하기에 스마트홈 이라는 분야는 알아야 할거 정말 많거든요.

하지만 원하는 것에 대한 키워드로 검색을 해 나가다 보면, 어느정도 윤곽이 잡힐겁니다.

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가장 먼저 구성해야할건 플랫폼의 선택, 그 다음은 장비의 지름, 그리고 연결 후 자동화 구성의 순서 입니다.

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이중에 장비의 지름은, 반드시 내가 구축할 플랫폼에서 사용 가능한지를 먼저 체크해야 합니다.

제조사의 설명? 알리 구매장비라면 별로 믿을만 하지 않습니다. 친절하지 않은 경우도 많구요.

블로그, 카페등을 통해 해당 장비가 내가 사용할 플랫폼에 연결이 가능한지 확인해야 하며,

그 장치를 연결하기 위해선 어떤식으로 작업해야 하는지 알아야 해요.

ST라면 DTH를 설치해야 하거나 개인서버에 connetor를 설치해야 할수도 있거든요.

자동화 구성시 주의할 점

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자동화를 구성하다 보면, 여러가지 난관에 부딛히는데요

이중 가장 많이 하는 질문은 '자동화가 동작되지 않는다' 일겁니다.

아직 우리가 원하는 바를 자동화로 완벽하게 표현하기란 어려울거예요.

그래서 지금은 자동화의 동작에 대한 이해가 필요합니다.

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라즈베리파이로 IoT 만들기 - 3편. HA .. : 네이버블로그 (naver.com)

HA에 관한 내용 이지만, 개념잡기엔 어떤 플랫폼이던 괜찮을테니 궁금하시면 한번 읽어보시기 바랍니다.

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ST나 HA 그 외 기타 플랫폼 모두 용어나 그런건 다르지만, 공통적인건 있죠

바로 자동화의 시작이 되는 트리거, 자동화의 끝인 액션 입니다.

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트리거는, 자동화가 동작을 시작하는 '순간' 입니다. 총의 방아쇠를 당길때 어느 순간 총알이 발사되는것 처럼

찰나와 같은 그 순간을 나타내며, 어떤 상태값이 -> 다른 상태로 변화하는 때를 의미합니다.

그 상태는 온습도나 시간, 조도, 재실유무 등등 변화가 가능한 값이라면 그 무엇이 될수도 있겠죠.

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그리고 액션은, 트리거가 당겨져서 자동화가 진행되면 어떤 동작을 할지 지정하는건데요

보통 플로우 방식이라 여러 명령이 들어가 있다면 위에서부터 하나씩 동작을 실행하게 됩니다.

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이제 자동화가 동작되지 않는다 라는걸 뜯어보면...

트리거가 되지 않는다 / 액션이 동작하지 않는다 로 나눠질 수 있겠죠.

로그를 볼 수 있다면 어떤게 문제인지 쉽게 알 수 있겠지만, 그러기 어렵다면 나눠서 테스트를 해보세요.

잘 동작되는 자동화/액션 부분을 복사해서, 문제있는 부분을 하나씩 넣어보는거죠.

(HA라면 자동화 실행 이라는 메뉴를 통해 트리거/컨디션을 건너뛰고 액션만 동작시켜볼 수 있겠죠)

물론 컨디션(ST에서는 선행조건) 까지 추가되면 좀 더 복잡해 지긴 합니다.

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자동화 라고 하지만, 이걸 자동으로 하기 위해선 꽤나 많은 노력이 필요합니다.

정말 간단한거라면 뚝딱 하면 끝나지만, 변수가 몇개 들어가면... 오류를 없에기 위한 시간이 훨씬 오래걸립니다.

그리고 사용자에 따라 습관이 다 다르기 때문에, 혹시모를 사태를 대비하셔야 합니다.

자동화 구성시 혹시 어떤상황이라면 어떻게 동작할까? 라는걸 생각하면서 구성하셔야 해요.

대충 만들었다가 크리티컬한거 오동작 하면 등짝이....​

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내가 원하는 자동화를 말하면, AI가 뚝딱 만들어주는 그런 시대를 기대합니다....언젠가 오겠죠 ㅠ.ㅜ

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자동화 구성시 주의할 점 - 2

자동화를 구성할때 중요한것중 하나는, 바로 연결할 장치의 동작특성을 이해하는것 입니다.

이건 정말 중요한 부분이거든요.

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한가지 예를 들어보겠습니다.

입문하실때 사용할 자동화를 구성할때 자주 하시는 질문중 하나가, 모션센서를 이용한 전등 자동화 입니다.

방(화장실) 에 들어가면 불이 켜지고, 나오면 꺼지고... 쉽죠? 딱 보기에도 쉬워보이는 자동화 인데요

여기서 사용하는 모션센서가 PIR 센서 라는것에 유의하셔야 합니다.

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PIR이라는건, 현 상태 대비 IR의 변화값을 측정해서 일정수준 이상이면 모션 이라고 인식하는 센서 입니다.

측정의 기준은 회사마다 다르겠지만 적당히 예를들어 보겠습니다.

1m앞에 있는 IR값이 1초에 5cm이상 이동하면 모션으로 인식한다 라는 알고리즘이 내장된 센서라면

1m앞에서 1초에 4cm를 이동하면 인식하지 못하겠죠?

거리가 멀거나 가까워지면 기준값은 당연히 변하겠지만 멀때는 더 많이 움직여야 인식이 됩니다.

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이게 왜 문제가 되는가?

불 켜는건 쉬워요. 모션이 인식되면 = 불 켜라

끄는건... 모션이 인식되지 않으면 = 불 꺼라? 잘 꺼지겠지만 의도치 않게 꺼지겠죠..

아니면, 모션이 인식되지 않은지 10분(혹은 30분) 이 지나면 = 불 꺼라? 이건 더 안정적으로 동작하긴 하겠죠.

현관처럼 특정한 목적(보통 지나가는 용도) 라면 모션 + 스위치 조합으로 매우 충분합니다.

하지만 방의 전등이라면, 해당 방의 용도부터 사용습관까지 고려해야 합니다.

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모션으로 예를 들었지만, 사용할 IoT기기별로 동작하는 특성이 있습니다

위에 예를 든 모션센서 에서도, 인식각도 / 동작 사이의 인터벌 / 인터벌 사이의 동작구조가 다를 수 있습니다.

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자동화를 구성할때는 시나리오를 쓰는게 매우 중요합니다.

그 자동화 시나리오엔 사용자의 생활습관이 포함되지만, 사용할 장치의 동작특성도 같이 고려를 해줘야 하는거죠.

장치들이 어떤방식으로 동작을 하는지 아는건 매우 중요한 부분입니다!

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로컬과 클라우드

스마트홈 구축을 하다보면, 로컬동작이니 클라우드니 이런 얘기를 많이 들어보셨을겁니다.

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로컬은 장치와 직접 통신하는 방식 입니다. 휴대폰에 연결된 블루투스 이어폰은 근처에서만 동작는것 처럼요.

대표적인건 zigbee나 z-wave, 블루투스 같은것들이 로컬방식이죠.

wifi는 아닌가? wifi는 로컬통신이 가능한 장비가 있고 아닌게 있습니다. 그래서 미리 알아봐야 합니다.

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클라우드는 네이버나 구글 로그인을 생각하시면 됩니다. 어디에서나 인터넷만 연결되어 있으면 접속이 되죠.

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로컬은, 안정적이고 빠르지만 구축이 어렵고 문제발생시 내가 직접 처리해야 하는 경우가 많습니다.

클라우드는 연결과 관리가 편하고 안정적이지만, 그쪽 서버가 죽으면 우리집도 죽고 속도도 로컬보다 느립니다.

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클라우드 to 클라우드 방식으로 연결이 된다면 둘중 한곳의 서버만 죽어도 장비 제어가 불가능 합니다.

그래서 왠만하면 클라우드 방식은 혹시 문제가 생겨도 괜찮은 장비 위주로 연결하시는걸 추천드립니다.

물론 서버관리를 잘 하기때문에 보통은 문제가 없는데, 그건 보통때이고 언제나 문제는 발생할 수 있거든요.

몇달전엔 구글홈도 동작이 안된적이 있는 수준이니까요

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SmartThings

삼성의 SmartThings 로 보통 ST, 스싱 등으로 불립니다.

허브는 Zigbee와 Z-wave(정발인 경우 국내 주파수, 이베이, 아마존발인 경우 북미 주파수) 장치를 연결할 수 있고

wifi장치는 직접 연결이 되지 않습니다.

스타터킷에 포함된 플러그의 경우, 다원의 wif플러그로써 ST허브에 직접 연결되는게 아니라

클라우드 방식으로 연결됩니다.

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zigbee와 z-wave는 정식지원장치만 연결 되며, 그 외의 장치들을 연결하기 위해선

DTH라는걸 설치해줘야 합니다. DTH는 PC로 치면 장치 구동을 위한 드라이버 라고 생각하시면 됩니다.

DTH설치는 IDE사이트 에서 진행하며, 관련 내용은 장치명과 DTH등으로 검색하면 찾으실 수 있습니다.

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샤오미나 HA 등에 연결된 장치를 제어하기 위해선 별도의 커넥터가 필요합니다.

커넥터란 ST에 직접 연결이 안되는 장비를 중간에 중계해주는 서버라고 보시면 되죠. 일종의 번역기 같은거죠.

샤오미 장치 연결을 위한 미 커넥터를 예로 들면, 다음과 같이 동작합니다.

샤오미 장치(Wifi, BT) <-> Mi connector(Nas, 라즈베리파이, NUC) <-> ST

사실 동작구조는 더 복잡하지만, 대충 이런느낌 입니다.

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이걸 구동을 위해선 시놀로지+급 이상의 NAS 혹은 라즈베리파이 등 개인용 서버가 필요합니다.

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기본적인 자동화는 ST어플 내에서 이루어질 수 있으나, 조금 더 다양한 변수와 제어를 하기 위해서는

webcore를 사용하셔야 합니다.

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HomeAssistant

HA는 오픈소스 베이스로 지금 이 순간에도 발전하고 있는 플랫폼 입니다.

세계에서 사용자가 가장 많은 홈 IoT플랫폼이 아닐까 싶습니다만...

기본적으로 이건, 집안에 개인서버를 두는거라 서버 구축 / 관리를 직접 해야한다는 부담감이 있습니다.

시놀로지 +급 NAS나 NUC, 라즈베리파이 혹인 노트북이나 PC등으로 구동할 수 있는데

24시간 돌려야 하는 장비이니 만큼 보통 라즈베리파이나 NUC같은 소형장비를 주로 사용합니다.

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클라우드 보다는 로컬 베이스로 연결하는 형태여서 외부 문제(AWS가 죽는다던가) 에 좀 둔감한 편이고

로컬의 특성상 장치의 동작속도가 매우 빠른편이라 자동화 구성시 동작 만족도가 높습니다.

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설치 유형이 여러가지(HAOS, HA, HA core 등) 이며 각각의 장단점이 있고

각 유형별로 설치할 장치에 따라 또 설치방법이 나눠져서 초기 진입장벽이 높은편 입니다.

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기본은 wifi장비를 연결할 수 있지만, 추가적으로 zigbee나 z-wave 동글등을 설치해서

zigbee장치와 z-wave장치등을 직접 연결할 수 있습니다. 물론 블루투스도 가능하구요.

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HA에 장치를 연결하는 방법은, 장치별로 전부 다른수준이며 HA의 버전에 따라서 연결방법이 변하기도 합니다.

그래서 항상 공식 사이트를 확인해줘야 하는 번거로움도 존재합니다.

메이저 버전 업데이트가 1달에 1번꼴 인데, 바뀌는 부분들을 체크하는게 생각보다 쉽지 않습니다.

그렇다고 업데이트를 안 하기엔, 반년쯤 혹은 1년쯤 후에 재설치를 한다고 했을때의 부담감도 장난 아니죠.

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내가 이런쪽에 관심이 있고, DIY같은거 좋아하고, 취미생활의 일종이다 라고 한다면 도전해 볼만 합니다.

전 현재 3년 가까이 HA를 베이스로 스마트홈을 구축하고 있습니다.

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홈 네트워크의 기본

스마트홈 구축에서 사실 가장 먼저 이루어져야 할건, 집안의 네트워크 상황을 점검하는것 입니다.

보통 스마트홈 구축에 설명되는 내용들은, 통신사 모뎀 - 공유기 - 스마트홈 장치 순으로 구성된걸 기준으로 합니다.

모뎀 - 공유기 - 공유기2 - 장치 이런식으로 중간에 공유기가 하나 더 추가된다던가

모뎀 - 공유기 - 장치 1

ㄴ 공유기2 - 장치 2 이런식으로 서로 다른 공유기에 연결된 장치라면 메뉴얼대로 동작되지 않을 수 있습니다.

왜냐면 공유기 하단은 / 공유기 상단과 별도의 네트워크라고 봐야하기 때문입니다.

아파트 복도(모뎀) - 공유기(현관문) - 장치(각방) 으로 이루어져 있으면, 현관문 안에선 소통이 가능하지만

그 안쪽에 공유기 2(방 하나를 쉐어하우스로 임대) 를 놓으면 거긴 또 다른 프라이빗 공간이니 소통이 어렵겠죠.

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집이 커서 공유기 1개로 모든 방을 커버하기 어려워요 / 유선 포트가 더 필요해요 라면...

메쉬 WiFi구성, 별도의 AP(공유기 아님)추가 등으로 커버 / 유선 스위칭허브(공유기 아님) 추가 등을 해야 합니다.

공유기는 네트워크당 1개만.. 이걸 기본으로 생각하셔야 해요

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물론 공유기 여러개 쓸 수 있습니다. 충분히 구조를 익히신 상태라면 여러개 쓰는거 문제 없어요.

스마트홈에서 어떤건 권장하지 않아요, 왠만하면 이렇게 하세요 라고 하는건, 선택적인겁니다.

다 고려해서 그럼에도 불구하고 사용하는건 충분히 가능해요. 공유기 2개 3개 연결하는것도 마찬가지죠.

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NAS? 꼭 필요한가?

NAS...흔히 웹하드 라고 생각할 수 있는 네트웍 스토리지 인데요

스마트홈 세계에서 왜 NAS가 핫한가?

시놀로지의 +등급 장비들에서 사용 가능한 DSM의 추가기능인 도커 패키지 설치로

스마트홈에 필요한 여러가지 서비스를 돌릴 수 있기 때문입니다.

이쪽분야에 관심이 있다면, 대부분 IT에도 관심이 있으실테고

그러면 보유중인 데이터의 백업과 공유에도 충분한 관심이 있고, 그 끝으로 NAS를 들이는 경우가 많습니다.

그런데, 이왕 살 NAS에 스마트홈을 구축할때 쓸 수 있는 각종 서비스를 돌린다? 이건 못참죠!

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일반적으로 ST에 연결되는 장치들은 zigbee나 z-wave이지만, 클라우드 방식의 계정연동도 지원합니다.

하지만 그걸 떠나서 개인용 서버를 가지고 있다면, mi connector를 사용해 샤오미 장치도 연결할 수 있고

ty connector를 사용해 투야 장치도 연결할 수 있습니다.

이걸 하려면 상시로 동작시킬 서버가 있어야 하고, 라즈베리파이 등의 서버를 별도로 구축하지 않더라도

시놀로지 +급 NAS에선 이 서비스를 사용할 수 있거든요.

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그러면 스마트홈을 구축하기 위해선 꼭 시놀로지 +급 나스를 구입해야 하는가?

이건... 사용자 성향에 따라 다르겠습니다.

ST위주로 돌리신다면 상시 구동해야할게 각종 커넥터류 인데, 이왕 NAS를 살때 +급으로 하시는게 좋겠죠.

관리도 편하고 여러모로 좋습니다. 정보도 꽤나 많구요.

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HA위주로 돌리신다면, 솔직히 +급 NAS 보다는 중급 NAS에 차액으로 NUC를 들이시는걸 추천드립니다.

시놀 +급 NAS에서 HA Supervisor가 원활히 잘 돌아갔는데, 최근 DSM7.0 이후부터는 몇가지가 안됩니다.

그걸 커버하기 위해 VM을 올리기도 하는데, 메모리 사양도 더 필요하고...추가하고 공부할게 늘어나죠.

이미 가지고 계신 장비라면 활용할 방안을 모색하시는게 좋겠지만,

스마트홈을 HA로 구축할꺼야! 그러면 +급 NAS를 사자! 는 아닌것 같아요.

무작정 지르지 마시고, 용도와 목적을 생각해서 지르세요...

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(물론 스토리지와 사양은 클수록, 높을수록 좋은거....아시죠? 내가 뽐이 오는 성격이다 라고 하면 한방에 끝판왕...)

AI스피커에 대하여

스마트홈 구축의 파트너, AI스피커는 사실 선택의 폭이 넓지 않습니다.

국산 홈 IoT장비들은 클로바, 카카오 이런것들까지 지원하지만 ST나 HA등으로 구축하고 있다면

제대로 사용 가능한 스피커는 구글홈 시리즈와 갤럭시홈 시리즈 밖에 없거든요.

그와중에 갤럭시홈은 판매를 안 하기 때문에 중고장터 매복 말고는 방법이 없구요.

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여튼, 이런 AI스피커를 사용함에 있어 주의하실점이 있습니다.

바로 스피커가 알아듣는 말이 무엇인지를 정확히 인지하고, 명령어를 정확히 전달하는거죠.

구글홈을 예로 들면, 거실 첫번째 라는 전등을 만들고 다음과 같이 발화를 합니다.

"헤이 구글, 거실 첫번째 전등 켜"

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그러면 어떻게 될까요? 죄송합니다, 장치가 아직 설정되지 않았습니다. 라는 식으로 말합니다.

왜냐면, 첫번째 와 첫 번째는 띄어쓰기가 다르기 때문이죠....

전등 이름을 거실 첫번째 가 아닌 거실 첫 번째 로 만들면, 정상적으로 동작합니다.

이건 구글홈의 알고리즘이 아직 부족한게 아닐까, 이정도는 유도리 있게 넘어가줘야 하는게 아닐까 싶긴 한데...

여튼 극단적인 예를 들었지만, AI스피커는 기본적으로 사용자의 말을 받아 분석해서 실행하는 절차를 거치는데

여기엔 발음으로 인한, 띄어쓰기로 인한, 기타 다른 요인으로 인하여 내 의도와 다르게 인식될 수 있습니다.

구글홈 같은 경우, 우측 상단의 프로필 아이콘 - 내 활동 으로 진입하시면

발화한 내용 - 결과를 표시해 주기 때문에 이 부분을 참조하시면 좋습니다.

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그리고 방 설정을 해두었다면, 보통 명령이 입력된 스피커가 있는 방에서 장치를 찾습니다.

다른방에 있는 장치를 제어하려면, 방 이름 + 장치명 형태로 명령을 하시면 되죠.

아예 장치의 이름을, 방 이름 + 장치 형태로 지정하시는것도 괜찮은 방법입니다.

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그래서, 결론은?

간단하게 어플이나 음성으로 제어하는게 아니라 조금 복잡한 자동화를 쓰고 싶다면

플랫폼을 선택하고, 통신방식과 지원여부를 확인하여 장치를 잘 골라야 하고, 자동화를 잘 구성해야 합니다.

한마디로... 사전지식이 많이 필요하므로, 충분한 학습이 선행되어야 합니다.

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위에 적어둔 내용이 꽤나 많다고 느끼시죠?

사실 진짜 겉핥기 수준도 안되는, 겉으로 보기 수준으로 설명드린거라...

각 섹션당 최소 10배 ~ 100배 이상의 설명이 추가되어야 제대로 설명할 수 있습니다..

축약을 위해 실제보다 과장되거나, 생략한 부분이 많으므로 궁금하신건 직접 검색을 해보셔야 합니다.

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이 글의 작성 목적은, 겉보기 + 내가 원하는걸 찾으려면 어떤 키워드로 검색을 해봐야 하는가? 를 알려드림 입니다.

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스마트홈은 관련지식이 없는 상태에서 무작정 시작! 이라고 해서 완성될만한게 아닙니다(현 시점에선 그래요)

제로 베이스에서 뭔갈 하고싶다고 질문글을 올리면, 거기에 필요한 지식만 한트럭이라 답을 다는게 쉽지 않습니다.

그렇다고 급하게 생각하지 마세요.

현 시점의 스마트홈은...남은 평생을 함께 해 나가야할 취미생활에 가깝습니다.

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그러니까...

제대로 하고 싶다면, 무작정 시작하지 마시고 먼저 공부를 하시기 바랍니다.

간단하게 하고싶다면, 일단 질러서 시작해 보세요...

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뭘 해도, 삽질을 피하긴 어려우니까요.....