스마트홈에서의 DALI 조명

DALI에 대한 피바로 연동 테스트와 세팅을 마쳤습니다. 처음엔 간단한 후기를 남기려고 했었는데, DALI에 대한 정보가 스마트홈 카페 내에서도 거의 없다시피 하기에 약간의 정보글을 가장하여 글을 올려보기로 했습니다. 관심 있으신 분들이 있을까 싶지만.. 그냥 이런 게 있구나 정도로 가볍게 읽어주심 감사하겠습니다.

이미 현업에서 다루고 계시는 전문가도 계실 테지만 저는 초보자로서 DALI의 기본적인 내용을 피바로 시스템에 비유하여 적어보았습니다.

기본적인 내용은 타 통신 프로토콜과 비슷하기도 하고 구글링으로도 이해할 수 있는 내용이기도 합니다.

스마트홈에서 DALI가 필요할까?

잠깐 본론으로 들어가기 전에 여담으로 과연 DALI가 일반적인 가정에서 스마트홈과 조명제어에 있어서 필요한 부분인지에 대해서 얘기해 보자면 “잘 모르겠다”가 제 생각입니다. 그도 그럴 것이 우선 아직 DALI를 정확하게 알지 못합니다 (….) 그리고 무선통신이 기본인 스마트홈도 계속해서 발전하고 있습니다.

제가 보는 DALI에서 눈에 띄는 특징 중의 하나는 유선 연결로 다수의 조명을 정확하게 제어할 수 있는 부분이 있습니다. 가정에서 기존에 1~2개의 조명으로 밝히던 공간도 점점 다양한 형태의 조명으로 설치하기도 하며, 간접 등을 활용하기 위해서 조명의 필요 개수도 예전과 일반적인 등 기구에 비해 많아졌습니다. 이 부분은 DALI가 유리한 부분이 될 수도 있을 거라 생각하지만, 동시에 고려해야 할 사항은 스마트홈 플랫폼 디바이스처럼 쉽게 구축할 수 있을지 여부입니다.

DALI는 현재 기본적으로 유선통신합니다. 즉 모든 공간에 설치되는 조명은 하나의 라인으로 연결이 되어야 하는 부분과 추가적인 배선도 필요하기 때문에 공사가 무척 커지게 되고 우리나라의 주거환경 특성상 아파트에서 거주하시는 분들이 많기에 제약이 있는 것도 사실입니다. 하나 0-10v 배선보단 오히려 간단해질 수 있어 득이 될 수도 있을 것 같습니다. (물론 설치가 비교적 간단할 수 있는 Wireless to DALI라는 개념도 있고 스레드 통신 기반의 DALI 디바이스가 DALI+라는 인증 프로그램으로 현재 준비되고 있는 걸로 알고 있습니다)

또 한 가지는 아파트의 특성상 공간의 제약과 다양한 조명 배치 등이 한계가 있을 수 있기에 어쩌면 필요한 조명 개수는 한정적이기도 합니다. 그렇다면 오히려 기존에 쉽게 접근이 가능했던 스마트홈 디바이스들로 각각 구성하는 게 더 쉽고 간단하지 않을까 생각할 수도 있습니다.

물론 단독주택이라는 환경에서 특히나 신축하는 건물이라면 건축주의 의견을 반영하여 다양한 형태로 조명을 사용할 수 있고 이를 DALI로 구축할 수도 있을 것입니다. 예산도 고려해야 될 부분 중에 하나가 되겠지요. 이 밖에 알고 있는 DALI에 대한 정보가 많이 없기에 고려해야 할 요소가 더 많을 거라 생각합니다.

결국 사용자의 주관적인 관점에 따라서 중점을 두는 부분이 모두 다르고 느끼는 만족감과 가치가 다르기 때문에 사용자에 맞게 선택해야 되는 부분이라고 생각합니다.

DALI(Digital Addressable Lighting Interface)란?

DALI(Digital Addressable Lighting Interface)는 조명관리의 표준화된 프로토콜로 다들 아시다시피 현재 빌딩 및 주택에서 조명을 관리하는 시스템으로 사용하고 있는 하나의 시스템입니다. 또한 조명에 특화된 하나의 피바로 같은 플랫폼으로 볼 수 있을 것 같습니다.

당연하게도 현재 소비자에게 제공되는 스마트홈 플랫폼과 디바이스들은 기존 상업용 빌딩, 공장자동화 등에서의 일부 기능 등을 일반 소비자가 가정에서 손쉽게 구현할 수 있는 형태로 볼 수 있을 테니까요.

피바로 시스템과 동일하게 홈센터 3 같은 마스터 컨트롤러가 있기도 하며, 인풋 스위치, 모션센서 등 조명을 제어할 수 있는 컨트롤 디바이스가 세팅이 되지만 통신방식의 차이로 피바로 홈센터가 Z-wave 무선통신을 하듯이 RS485처럼 유선 통신 방식으로 각종 제어 등을 수행하게 됩니다.

유선은 2개의 선으로 이루어져있고 교류와 비슷하게 극성에 상관없이 연결됩니다. 또한 노이즈에 대한 영향이 거의 없는지 220v 교류배선과 같이 배선될수도 있습니다. (e.g. 5C 케이블L,N,E,DA,DA)

• Master Controller : 피바로 홈센터
• Motion Sensor : 피바로 모션센서
• Input switch : 피바로 버튼, 키폽등
• DALI Led Controller(Control gear) : Led 드라이버
• DALI BUS Power Supply : DALI 라인의 파워를 공급해주는 장치

DALI BUS PS(16v 250mA)의 경우 DALI 라인에서 명령 등을 신호로 보내기 위해 연결되는 파워 공급 장치입니다. 보통 통신 신호의 전압은 16V로 동작되며, 연결된 DALI의 디바이스들은 일정량의 전력을 소모하게 됩니다. 보통 컨트롤 기어(LED 드라이버) 당 2mA 정도 소모가 되며, 컨트롤 디바이스 당 2-6mA 정도 소모되고 파워 공급 장치의 최대 아웃풋을 넘지 않게 세팅합니다.

설치 가능 배선 길이는 일반적으로 1.5sq(15awg) 선과 250mA 공급 전류 기준으로 최대 300m로 알려져 있으나, 케이블 길이보단 파워서플라이부터 디바이스 끝단까지 전압강하를 최대 2v 이내로 유지하게끔 설치하는 것 같습니다.

경우에 따라서 마스터 컨트롤러는 생략되는 것 같습니다. DALI에서 조명의 제어는 컨트롤 디바이스로 볼 수 있는 모션센서나 인풋 스위치 등이 Z-wave 어소시에이션의 기능처럼 자체적으로 제어 명령을 보내기도 하고 또는 마스터 컨트롤러에게 이벤트 발생 내용(모션인식)을 전달하여 마스터 컨트롤러가 제어하기도 합니다.

DALI Long/Short Address

롱 어드레스는 기본적으로 해당 디바이스가 가지고 있는 고유 주소를 말합니다. 이를테면 피바로 디바이스들의 Mac 어드레스와 같은 개념이겠죠?

숏 어드레스는 각기 다른 디바이스들에게 사용자가 할당한 주소입니다. 이를테면 피바로 디바이스들의 숫자로 표현되는 디바이스 ID, 또는 네트워크 DHCP에서 할당받은 IP 주소라고 볼 수 있을 것 같습니다.

숏 어드레스는 하나의 DALI BUS 라인에서 총 64개(00… 63)의 주소를 할당받고 제어할 수 있습니다. 이 말인즉슨 64개의 컨트롤 기어를 연결해서 개별적으로 또는 동시 제어할 수 있게 됩니다.

피바로 시스템 내에서 하나의 디바이스 여러 가지를 합쳐 하나의 멀티 디바이스로 활용하듯이 숏 어드레스를 각기 다른 Led 드라이버에 할당을 해주고 원하는 제어 형식에 맞게 그룹핑을 할 수도 있습니다. DALI BUS에서 그룹은 16개로 운영할 수 있습니다.

피바로 시스템에서 버튼 역할을 하는 키 폰의 각기 다른 모양의 버튼이 각기 다른 디바이스의 컨트롤 방법을 설정할 수 있듯이, DALI BUS 내 인풋 스위치 버튼 하나가 하나의 숏 어드레스에게 명령을 줄 수도 있고, 하나의 그룹에게 각종 명령을 줄 수도 있습니다.

또한 일반적인 조명 Scene도 동일하게 작동될 수 있습니다. 가령 Scene0번의 역할은 “숏 어드레스 00, 04, 06번의 밝기를 50%로 세팅하고 색온도를 4000K로 제어함”. 이 같이 세팅을 하고 인풋 스위치를 통해서 Scene을 실행할 수 있습니다.

DALI USB Interface / Master Controller

우선 DALI Led 드라이버를 사용하기 위해서 초기 숏 어드레스 할당이 필요합니다. 제품마다 다르겠지만 기본적인 팩토리 세팅에는 숏 어드레스가 할당되어 있지 않으며, 드라이버의 파라미터 또한 설정을 해줘야 합니다. 물론 USB 인터페이스나 다른 외부 연결장치 없이 LED 드라이버 자체 내에서 숏 어드레스를 할당할 수 있는 제품도 있습니다.

만약 숏 어드레스를 설정하지 않는다면 드라이버는 Broadcast 커맨드(DALI BUS 내 전체 디바이스가 명령을 수행)에만 반응하게 되어있습니다.

소프트웨어는 USB 인터페이스 제조사에서 제공하는 무료 소프트웨어 툴이 있습니다. Tridonic 같은 경우 masterConfigulator, Lunatone의 Dali Cockpit등이 있고 꼭 USB 인터페이스가 아니더라도 마스터컨트롤러나 다른 인터페이스 장치를 서버나 컴퓨터등과 USB 또는 무선 연결을 통해서 Web이나 소프트웨어툴로 세팅을 하기도 합니다.

결선은 일반적인 DALI 디바이스와 동일하게 2개의 선을 USB 인터페이스 내 DALI 터미널에 결선을 연결해 주고 USB 포트를 이용해서 소프트웨어와 연결합니다.

DALI USB Interface는 소프트웨어와 연동하여 DALI BUS 내에 연결되어 있는 디바이스들을 스캔하고 스캔 된 디바이스들의 숏 어드레스를 포함한 그룹과 신 그리고 디바이스의 지원 파라미터와 소프트웨어 툴에 따라서 기본적인 최소 최대 레벨, 페이드 시간, 페이드 스텝, 최소 최대 색온도 등 세부적인 파라미터를 수정하고 세팅 및 테스트하는 역할을 합니다.

이 일련의 과정은 홈센터 게이트웨이에 Z-wave 디바이스를 무선으로 Inclusion 하고 파라미터를 수정하는 과정과 동일하다고 생각합니다.

위와 같은 초기 세팅을 통해서 DALI 드라이버를 준비하게 되며, 현재 스마트홈 플랫폼 내 구현되어 있는 조명 디바이스나 컨트롤러 디바이스와 같이 조명의 밝기나 색온도 등을 제어하고 타임 스케줄에 따른 제어와 HCL(Human Centric Lighting)과 같은 서캐디언 기능이 일부 마스터 컨트롤러나 DALI 디바이스에 포함이 되어있기도 합니다.

DALI Device Type (DT6/DT8)

DALI에 연결되는 각종 장치들은 기능에 따라서 분류해둔 기준이 있습니다. 이중 가장 기본적이고 알아야 할 내용은 Led driver와 관련된 내용입니다.

• Device Type 6 (DT6) / DALI Part 207

DT6은 DALI Part 207번에 대한 내용이기도 하며, 기본적으로 싱글채널 아웃풋의 Led Driver를 나타냅니다. 싱글채널이기에 Led 모듈과 LED+,LED- 만 연결되는 형태 그리고 밝기를 조절할 수 있는 디밍이 포함된 디바이스 타입들을 DT6로 분류하고 있습니다. Led 모듈과 연결되는 터미널에 단순히 +,- 만 있다면 DT6 타입의 드라이버일 가능성이 높습니다.

• Device Type 8 (DT8) / DALI Part 209

DT8은 DALI Part 209번에 대한 내용이기도 하며, 2채널 이상의 다중채널 아웃풋을 지원하는 Led Driver를 나타냅니다. 다중채널이 지원됨에 따라서 Led의 컬러 선택이 가능해지고 튜너 이블 화이트를 지원하며 xy 좌표를 통한 컬러 조정이 가능합니다. 당연히 DT8 드라이버는 기본 Led Driver를 나타내는 DT6까지 포함되는 형태로 볼 수 있습니다. 4채널이 지원되는 DT8 드라이버라면 RGBW 모드를 사용 안 하고 4개의 DT6 드라이버 역할을 할 수 있게 모드 변경도 가능합니다.(피바로 RGBW2 Controller와 동일한개념)

기본적으로 DT6은 1개의 어드레스에서 1개의 채널을 컨트롤할 수 있습니다. DT8은 1개의 어드레스에서 2개 혹은 그 이상의 채널을 컨트롤할 수 있습니다. 즉 DT6와 DT8의 명령어는 공통적인 on/off나 디밍을 제외하고는 당연히 다릅니다.

• DT6 Tunable White Driver

일부 튜너블화이트 드라이버 중에 자체적으로 DT8 컨트롤 모드가 아닌 DT6 모드로 세팅하여 활용할 수 있는 제품들이 있습니다.

원래 DT6은 1개의 어드레스에서 1개의 아웃풋 채널을 컨트롤하지만 튜너블 화이트를 DT6 모드로 변경하면, 컨트롤에 필요한 2개의 아웃풋 채널을 2개의 어드레스로 컨트롤할 수 있게 됩니다.

DT6 튜너블화이트 모드에서는 드라이버에 할당해 준 숏 어드레스+1 번의 어드레스로 색온도를 조절할 수 있게 됩니다. e.g. 드라이버 숏 어드레스 00번 할당 -> 00번은 밝기 조절 01번은 색온도 조절

DT6로 튜너블 화이트를 구현한다면 1개의 드라이버당 2개의 어드레스가 필요하게 되니 연결할 수 있는 컨트롤 기어가 64개에서 32개로 줄어들게 됩니다. 물론 DALI BUS를 추가하여 추가적인 구성을 할 수 있지만 DT8 드라이버를 활용한다면 64개의 컨트롤 기어를 온전히 활용할 수 있는 반면, 연결 개수가 줄어드니 인스톨러나 전문가 입장에서는 그리 달갑지 않을 것 같습니다.

마무리

DALI는 현재 스마트홈 플랫폼과 비교하자면, 통신방식이 Zigbee, Z-wave 등이 아닌 유선을 통한 데이터 통신 그리고 세분화되고 보다 정교하게 제어할 수 있는 조명 전문 인터페이스가 되겠지요.

물론 DALI 파라미터의 디테일한 세팅과 정교한 제어 방식이 일반 소비자가 접근하기 쉬운 스마트홈 플랫폼에서 아직 지원되지 않는 부분이 있지만, 이미 다양한 기능들이 구현이 된 만큼 점점 더 기능들이 확대될 거란 기대도 됩니다.