일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2022.4.7

가시화된 차세대 스마트 미터의 실상
스마트 미터가 가정 네트워크로 연결된다
무선LAN 채용으로 활용 촉진

25년도부터의 도입을 목적으로 사양을 책정하고 있는 차세대 전력 미터. 자원에너지청이 20년 9월부터 22년 3월에 걸쳐 개최한 '차세대 스마트 미터 제도 검토회'에서 논의한 결과, 가정용 전력 미터와 이용자 측의 가정 내 네트워크를 연결하는 'B루트'에 2.4GHz대의 무선LAN을 채용한다.

스마트 미터의 통신로는 전력이나 가스사업자 측에서 미터를 관리하는 ‘미터 데이터 관리시스템(MDMS)’과 연결되는 통칭 ‘A루트’와, 집합주택이나 빌딩 내의 네트워크로 연결되는 B루트의 2개가 있다. B루트는 스마트 미터의 계측치를 이용자 측에 전송하는 통신로다.

B루트 경유로 계측치를 받은 에너지관리시스템(EMS)이, 소비전력의 가시화나 전력의 공급 상황에 따라 이용자의 전력 사용을 제어하는 ‘Demand Response’ 등에 유용하게 활용될 수 있다. 가정 전용의 EMS를 ‘HEMS’, 빌딩 전용의 EMS를 ‘BEMS’라고 부른다.

-- Wi-SUN 대응 비용이 활용의 장애물로 --
현행 전력 미터에서 B루트에 사용할 수 있는 무선통신 규격은 ‘Wi-SUN(Wireless Smart Utility Network)’뿐이다. Wi-SUN은 IoT(사물인터넷) 전용으로 개발된, 920 MHz대의 전파를 사용하는 규격이다.

현행 미터로 Wi-SUN이 채용된 주된 이유는 ‘연결의 용이성’이다. 스마트 미터는 일반적으로 옥외에 설치된다. 이 때문에 스마트 미터와 가정 내 네트워크 사이에는 벽 등의 장애물이 있는 경우가 많다. Wi-SUN이 사용하는 920MHz대 전파는 무선LAN이 사용하는 2.4GHz대 및 5GHz대의 전파에 비해 도달성이 높아 장애물의 영향을 잘 받지 않는다.

“현행 미터에 대한 채용이 결정된 초기에는 HEMS 기기나 가전제품 등이 Wi-SUN에 대응할 것으로 기대를 받았었다”(Wi-SUN 관련 사업자). 소비자의 에너지 절약에 대한 의식이 고양되면서, 정부에 의한 HEMS 도입 촉진 사업 등이 실시되었기 때문이다.

그러나 실제로는 Wi-SUN 대응의 HEMS 기기나 가전제품은 거의 보급되지 않았다. Wi-SUN은 물리층에 ‘IEEE 802.15.4g’, MAC층에는 ‘IEEE 802.15.4/4e’라는 규격을 사용하고 있으며 무선LAN과는 사양이 완전히 다르다. 게다가 상위 프로토콜도 다른 부분이 많아 무선LAN에서 전용하는 것은 거의 불가능하다.

Wi-SUN에서는 무선LAN의 하드웨어나 소프트웨어 자산을 사용할 수 없기 때문에 대응 비용이 비싸다. 이것이 B루트의 활용을 가로막는 장애물 중 하나가 된 것으로 보인다. PC나 무선LAN 라우터를 Wi-SUN 대응으로 하는 USB 동글(Dongle) 등도 제품화되었지만 거의 보급되지 않았다. 이렇게 해서 현행 미터의 B루트 기능은 그다지 사용되는 일 없는 ‘썩어버린 보물’이 되어 버렸다.

-- 무선LAN 라우터와 직접 접속 --
차세대형에서는 이러한 반성할 점을 근거로 하여 2.4GHz대의 무선LAN을 사용하기로 했다. 2.4GHz대 무선LAN은 홈 라우터와 PC, 스마트폰 등 가정 내 다양한 기기에 탑재되어 있다. 무선LAN를 통해 스마트 미터에 접속할 수 있는 기기를 늘려 B루트의 활용 촉진을 목표로 할 생각이다.

무선LAN에 의한 B루트의 접속 방법은 가정 내의 무선LAN 네트워크를 이용한다. 이것을 ‘네트워크 공용’이라고 부른다. 스마트 미터를 무선LAN의 부차적 기기로 하여, 가정 내 무선LAN 라우터에 직접 접속하는 방법이다.

차세대 스마트 미터 제도 검토회에서는, 스마트 미터와 무선LAN 라우터를 HEMS를 통해 접속하는 ‘네트워크 비공용’도 검토했다. 그러나 HEMS를 준비하지 않아도 B루트를 사용할 수 있는 편이 이용자의 편리성이 높다고 판단해 네트워크 공용을 선택했다. 무선 시큐리티에 관해서는 “WPA2 이상의 무선LAN 라우터밖에 접속할 수 없도록 제한을 걸면, 일정한 시큐리티를 담보할 수 있다는 결론에 이르렀다”(자원에너지청 전력∙가스사업부 정책과).

스마트 미터는 전력을 계측하는 ‘계량부’와 계측치 등을 송수신하는 ‘통신부’를 분리할 수 있는 구조로 되어 있다. 그러나 현행 미터에서는 암호키에 의해 양쪽을 연결하는 페어링을 실시하고 있다. 이 때문에 일부를 제외하고 교환할 수 있는 구조로 되어 있지는 않다. 그래서 차세대형에서는 재페어링이 가능한 설계로 해서 통신부를 교환할 수 있도록 한다.

2.4GHz대의 무선LAN은 이 시스템을 사용해 실현한다. 표준에서는 Wi-SUN 대응 통신부를 사용한다. 무선LAN은 Wi-SUN에 비해 전파 도달성이 낮아 통신 범위가 좁다. 집합주택의 환경에 따라서는 연결되지 않을 가능성이 있기 때문이다. 이용자의 요청에 따라 전력사업자가 무선LAN 대응의 통신부로 교환한다. 교환 시에 이용자 측의 비용은 발생하지 않는다.

차세대 스마트 미터 제도 검토회에서는 920MHz대의 전파를 사용하는 ‘IEEE 802.11ah’의 채용도 검토하고 있었다. 그러나 IEEE 802.11ah는 아직 대응 기기가 등장하지 않았기 때문에 우선은 널리 보급된 2.4GHz대의 무선LAN을 사용하기로 했다. 장기적으로는 통신부를 교환함으로써 IEEE 802.11ah 등의 새로운 통신방식에도 대응 가능하게 할 방침이다.

최근 가정 내의 소비전력량을 생활 행동의 분석이나 고령자의 보호 등에 유용하게 활용하려는 시도가 활발해지고 있다. 또한 최근의 전력 부족을 배경으로 Demand Response에 의한 수급 밸런스 조정의 필요성도 높아지고 있다. 이러한 대응에는 B루트의 활용을 빠뜨릴 수 없다.

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