스마트 스위치는 전등같은 Load에 전기를 on-off하는 switch relay부와 통신,터치감지,제어를 담당하는 MCU회로 부, 그리고 이들 부분에 직류전원을 공급하는 SMPS부로 나눌수 있다.
여기서 교류전원선은 +,- 로 표기하지 않고 L, N으로 표시하였는데 교류에선 전압 한쪽이 +,-를 유지하고 있지 않기 때문에 개념상 +,-로 얘기하기도 하지만 엄밀히 말하자면 +,-선이 아니다.
가정용 전기 공급에 있어 발전기는 3상 교류 전력을 생산하고 3상 전력은 고압으로 아파트까지 배급된다.
아파트 변전소 변압기가 이를 가정용 전기 전압으로 다운하고 각 세대로 보내주게 되는데 이때 3상 전선을 Y결선에 의한 중성선과 3상 전압선중 하나로 세대로 공급하게 된다. 상(Phase)전압선을 미쿡에선 라이브 또는 핫라인(Hot line), 중성선을 뉴트럴(Neutral)이라 부른다.
아무튼 스마트 스위치 동작을 위해선 로드쪽의 전원 on-off여부와 상관없이 계속 전원이 공급되어야 함으로 스위치에 핫라인과 중성선 두가닥이 연결되어야 한다. 기존 기계식 스위치는 전원이 공급 필요없으므로 전등 스위치 설치함에는 핫라인 하나만 덩그러니 이어져 있다. 즉 중성선을 어디서 스위치 함까지 끌어오는 작업이 필요하다.
집의 배선 상황에 따라 중성선을 끌어오려면 큰 공사가 필요할수도 있다.
중성선 배선 작업이 어려울 경우 중성선 없는 스마트 스위치 구성을 생각해보자.
1. 스마트 전구,라이트
전구 자체에 IoT기능이 탑재된 필립스 휴 제품이 있다. 필립스 브릿지가 필요하며 기존 스위치는 켜두고 사용한다. 수은전지를 사용하는 무선스위치리모콘이 옵션으로 기존 스위치옆에 붙여놓고 사용하거나 기존 스위치는 파내고 설치한다.
기존 전등이 전구소켓을 사용하는 경우라면 고려해볼만 하나 기존 등기구를 사용할수 없기 때문에 좋지 않다.
2. 버튼없는 스마트 스위치 (스마트 릴레이,차단기)
등기구로 들어오는 핫라인,중성선을 입력부 연결하고 출력부를 등기구 안정기쪽으로 연결한다.
기존 벽 스위치는 on 상태로 둔다. RF 시그널 수신을 지원하는 제품은 옵션인 무선 리모컨 스위치로 수동 on-off를 대체한다. 이 스마트스위치를 집안 곳곳에 설치하고 무선 리모콘은 거실에 달아 통합 제어하는 방식으로 사용할 수도 있다.
3. 중성선 없는 스마트 스위치( no neutral line smart switch)
몇 년 전부터 중성선이 필요없는 스마트 스위치가 다수 출시되고 있다.
벽에 매립되어 있는 기존 스위치에 그냥 스마트 스위치를 교체하기만 하면 된다.
그런데 스위치 오프시 전원소스 상전압에서 중성점까지 전류가 흐르는 closed line이 없는 상태에서 어떻게 스마트 스위치를 동작시키는 걸까??
중성선 설치가 필요없도록 꽁수를 부렸는데 스위치 off상태에도 누설전류처럼 전류를 흘러가게 하고 그 사이 로드에서 전력을 얻어 스마트 스위치를 작동 시키는 방식이다.
여기서 Load가 얼마나 될지 특정 할 수 없기 때문에 넓은 범위의 교류 전압을 커버할 수 있어야 되고, 가장 큰 문제는 Z2로 전류를 흘리게 되면, LED전구가 약간의 전류에도 작동하게 되기 때문에(잔광 현상) 극소의 전류만을 흘려야 한다. 그 작은 허용 가능 전류에 교류 직류 변환 손실이 발생하기 때문에 초고효율 바이어스 회로가 필요하다. 덤으로 relay on시 사용되는 별도 전원회로가 필요하다. off시 얻을 수 있는 전원은 워낙 미량이라 스위치는 RF시그널 송수신 정도만 하고 별도의 허브로 통신한다.
알리에서 Wifi 동작 No Neutral Smart Switch를 많이 팔고 있는데, 이건 꽁수에 꽁수를 얹어 전등 쪽에 잔광제거용 콘덴서를 병렬 연결하고 전류를 필요한 만큼 충분히 흘리고 전류가 콘덴서 쪽으로 빠지도록 하는 것이다.
이 꽁수는 relay on(전원 온)에도 콘덴서 라인이 살아있기 때문에 꽤 큰 전류가 콘덴서 쪽으로 흘러가게 되며 무효전력을 발생시킨다. (무효전력은 전기요금으로 카운트 되지 않는다.) 이런 꽁수는 전체적인 전기 배전에 나쁜 영향을 미치고(전기기사가 아니라서 구체적으로 뭐가 나빠지는지는 모르겠음^^;;;;) 내부 회로도 신뢰가 가지 않는다. 중선선 없는 스위치를 사용하려면 별도 허브를 사용하는 콘덴서가 필요없는 스위치를 사용하는 것이 좋겠다.
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