환골탈태한 파워 오버 이더넷 기술 파워 오버 이더넷 플러스로 거듭나다
파워 오버 이더넷이 자신의 한계를 뛰어넘기 위해 다시 한 번 도약을 시도했다. 파워 오버 이더넷 플러스 표준을 내놓은 것. 소비전력과 효율성 등 여러 방면에서 기존 기술의 한계를 뛰어넘었다는 찬사가 이어지고 있다. Moxa에서 제공하는 문서를 통해 파워 오버 이더넷 플러스와 기존 기술을 비교함으로써 어떤 점이 달라졌는지, 어떤 분야에 파워 오버 이더넷 플러스를 사용할 수 있는지 알아본다.
자료제공 | Alvis Chen, Moxa Technologies(www.moxa.com)
파워 오버 이더넷(PoE) 표준이 지난 2003년 IEEE 802.3af를 공식적으로 비준한 데 힘입어 산업 전반으로 빠르게 확대되고 있다. 이에 분석가들은 2012년 전체 이더넷 포트 중 4분의 1 가량이 파워 오버 이더넷 기술을 지원할 것으로 추정하고 있다.
사람들이 파워 오버 이더넷에 대한 기본지식을 습득해감에 따라 파워 오버 이더넷의 장점 또한 부각되고 있다. 하지만 IEEE 802.3af 표준은 몇몇 제한사항을 가지고 있기 때문에 특정한 애플리케이션에만 적합한 특징을 가지고 있다.
이런 제약을 극복하기 위해 IEEE 802.3at 혹은 파워 오버 이더넷 플러스(PoE 플러스)라는 표준이 등장했다. 파워 오버 이더넷 플러스는 파워 오버 이더넷의 성능을 월등히 높여 범위를 넓히는 역할을 맡는다.
파워 오버 이더넷 플러스가 제공하는 주요 기능을 알아보고, 기존 기술인 파워 오버 이더넷으로는 실현할 수 없었던 거대한 잠재력을 엿본다.
짧은 역사, 큰 발전
이더넷 기술은 지난 수십 년에 걸쳐 조금씩 확장되어갔다. 그 결과 현재는 기업·사무실·가정·주거 환경·산업자동화 등 여러 곳에서 이더넷 기술을 찾아볼 수 있다. 이더넷 케이블은 자료 전송과 전원 공급을 동시에 실현함으로써 효율적인 작업을 보장한다. 이는 다양한 환경에서 이더넷 기술을 사용하는 이유이기도 하다. 전원공급 장치를 마련해야 하는 번거로움을 없앰은 물론 전원 케이블 구비비용을 줄일 수 있어 결과적으로 시스템 유연성을 높이기 때문이다.
씨스코, 3Com, 인텔 등 많은 업체들의 노력으로 만들어진 파워 오버 이더넷은 사용자들에게 고유의 혜택을 안겨주었다. 물론 파워 오버 이더넷 기술이 이점만 가지고 오지는 않았다. 상호 운용성·호환성·락 인(기존 시스템 대체비용이 어마어마하여 기술 전환을 하지 못하는 상태를 일컬음, 편집자 주)·일관성 없는 지원 등 여러 문제로 골머리를 앓게 하기도 했다. 하지만 여러 불편과 애로사항에도 불구하고 지속적으로 사용률을 높여왔다는 사실은 파워 오버 이더넷이 얼마나 유용한 기술인지를 단적으로 증명한다.
파워 오버 이더넷의 극복하고자 1999년 IEEE 그룹이 파워 오버 이더넷에 대한 표준화 작업을 시작했다. 그 결과물이 2003년 완성된 IEEE 802.3at 표준이다. 표준화와 문서 기록이라는 장점을 등에 업고 점차 활용사례를 넓혀간 파워 오버 이더넷은 현재 원격 네트워크 스위치, 보안 카메라, 야외 WLAN(무선근거리 통신망) 중계점 등 전력을 공급하기 까다롭거나 전원 케이블을 따로 사용하기 어려운 분야에 중점적으로 쓰이고 있다.
IEEE 802.3af의 한계
사람들은 여러 사례를 통해 파워 오버 이더넷이 유용한 기술임을 충분히 인지했다. 하지만 곧 IEEE 802.3af 표준, 즉 파워 오버 이더넷 기술만으로는 부족하다는 것이 드러났다. 802.3af 파워 오버 이더넷 기술을 활용한 전원공급 장치는 전기장치에 최대 15.4W의 전력만을 제공할 수 있는데, 이보다 더 큰 전력을 필요로 하는 이더넷 연결 장치가 다수 존재한다.
●PTZ 카메라·실외용 카메라: 저 전력 IP 카메라는 기존의 802.3af 파워 오버 이더넷 기술로도 충분히 전력을 공급할 수 있다. 하지만 팬·틸트·줌(PTZ) 기능을 가진, 즉 원격조종을 할 수 있는 카메라는 모터를 구동해야 하기 때문에 더 많은 전력을 필요로 한다. 또 춥거나 바람이 많이 불거나 눈비가 내리는 등 야외환경에서 작업하기 위한 카메라는 난방장치 등을 사용해야 하기 때문에 더 높은 전력을 소모한다.
각각의 실외용 카메라에 최소한의 전력만을 공급하고자 한다면 802.3af 파워 오버 이더넷 기술로도 충분하다. 하지만 충분한 전력을 공급하는 것은 어렵다.
●LED 게시판: 이더넷에 연결된 LED 게시판(Display Boards)은 네트워크에서 최신 정보를 습득해 이를 게시하는 역할을 맡는다. 여기에 쓰이는 디스플레이 보드는 밝은 발광다이오드를 사용한다. 때문에 802.3af 파워 오버 이더넷이 제공하는 15.4W보다 훨씬 더 큰 전력을 필요로 한다.
●장거리 LAN 장치: 기본 네트워크 중계점은 15.4W의 전력만으로도 충분히 작동한다. 하지만 더 넓은 범위에 네트워크를 제공하는 고성능 무선장치는 고성능 안테나와 다중 RF를 장착하고 있다. 안테나와 RF 모두 더 많은 전력을 요구하기 때문에 기존 802.3af 파워 오버 이더넷 기술만으로는 원활한 전력 공급이 어렵다.
고성능 무선장치는 멀리 떨어져있는 장치나 원격 응용프로그램 등에 널리 쓰이고 있다. 이런 응용프로그램에는 전원 공급 및 케이블 비용이 전체 비용의 대부분을 차지한다. 802.3af 기술을 사용하는 전원설비로는 기존 장치를 대체하기에 부족하다.
파워 오버 이더넷을 대체하라
2009년 9월, IEEE는 802.3at(파워 오버 이더넷 플러스)를 비준했다. 파워 오버 이더넷 플러스는 기존 기술인 파워 오버 이더넷의 성능을 높여 더 까다로운 사례들의 요구사항을 충족하고자 만들어졌다. 파워 오버 이더넷 플러스 기능을 활용하면 단순히 이더넷 케이블을 연결하는 것만으로도 전력소모가 큰 장치에 전원을 공급할 수 있다.
파워 오버 이더넷 플러스는 기존 파워 오버 이더넷과 비교해 다음과 같은 이점을 제공한다.
●더 강력하다: IEEE 802.3at 기술은 전기장치에 34.2W가량의 전원을 공급할 수 있다. 기존 기술인 파워 오버 이더넷과 비교했을 때 약 두 배에 가까운 수치다. 전력을 추가적으로 공급함으로써 실외용 카메라·LED 게시판·와이맥스 장치·임베디드 컴퓨터·터미널 컴퓨터 등 전력을 크게 소비하는 장치에도 전력을 공급할 수 있게 되었다. 기존 파워 오버 이더넷 기술로는 부담이 컸던 분야에서도 이더넷 기술을 사용할 수 있어 이더넷 기술 분야에 새로운 가능성을 제시한다.
●더 효율적이다: 파워 오버 이더넷 플러스는 강력할 뿐 아니라 효율적이기도 하다. IEEE 802.3at는 전원공급 장치와 전기장치 사이를 식별 및 통신하는 새로운 방법 및 체계를 정의한다.
IEEE 802.3af의 경우 하드웨어 계층(계층 1)의 분류는 선택사항이던 반면 IEEE 802.3at는 이러한 분류가 필수사항이 되었다. 게다가 802.3at는 추가적인 데이터 계층(계층 2)분류 체계도 갖추었다. 링크 계층 탐색 프로토콜(LLDP)이 그것이다.
LLDP는 전원공급장치에 전기장치의 상태 정보를 반복적으로 알림으로써 전력을 효율적으로 전달할 수 있도록 돕는다. 이는 전기장치가 필요로 할 때만 최대 전력을 사용함으로써 보다 효율적으로 전력을 사용할 수 있음을 의미한다. 전력 효율(Power efficiency)은 원격조종이나 태양전지에 의해 구동되는 등 전력 소비를 줄여야 하는 응용프로그램에 특히 유용하다. 하지만 저 전력 소비는 전기세 감소라는 결과로 이어지기 때문에 어떤 응용프로그램이든 상관없이 핵심적인 요소다.
파워 오버 이더넷 플러스 기능이 등장하면서 파워 오버 이더넷 응용프로그램은 더욱 늘어났으며, 지금까지 범접할 수 없던 영역에서도 활동할 수 있게 되었다. 높은 내구성이 필요한 실외에서도 파워 오버 이더넷 기술을 활용할 수 있으며, 태양전지나 건전지 등 전력자원이 제한되어있는 환경에서도 파워 오버 이더넷의 고급 전력 할당 메커니즘을 활용해 효율성을 극대화할 수 있다.
개발 사례: 지능형 교통시스템
지방 자치단체들 사이에서 지능형 교통시스템(ITS)이 인기 응용프로그램으로 떠오르고 있다. 지능형 교통량 관리 및 영상감시 시스템이 특히 선풍적이다.
도로를 관찰하고 교통안전을 개선하기 위한 방안으로 카메라·센서·지능형 조명·임베디드 컴퓨터를 조합한 교통시스템이 고속도로 및 국도에 배치되고 있다. 이는 곧 카메라가 외부 요소에 노출됨과 동시에 원격으로 조종해야만 하는 장소에 배치됨을 의미한다. 이러한 환경에서 안정적으로 작동하기 위해서는 동작할 수 있어야 한다.
파워 오버 이더넷 플러스를 지원하는 Robust Gigabit Ethernet 사회기반시설은 지능형 교통시스템 네트워크의 근간이라고 할 수 있다. 장거리 섬유를 통해 전체 교통량 감시 설비를 하기에 충분할 만큼 통신한다. 파워 오버 이더넷 기술은 이더넷 케이블을 이동시켜 어디든지 장치를 배치할 수 있다. 전원공급 장치를 사용할 수 없는 경우에도 활용할 수 있어 추가적인 전원공급 장치 및 전선 비용을 완전히 제거한다.
파워 오버 이더넷 플러스가 제공하는 별도의 전원 공급 기능을 통해 높은 내구성이나 카메라 자체 발열 및 냉각 기능을 필요로 할 만큼 험한 환경에도 카메라를 설치할 수 있다. 교통량이 많은 지점에 PTZ 카메라를 설치할 수 있음은 물론이다. 충분한 전력을 공급함으로써 임베디드 컴퓨터의 형태로 지역 정보를 제공하고 프런트 엔드 제어를 실현한다.
파워 오버 이더넷 플러스의 유연성을 바탕으로 첨단 자동화 작업을 수행한다. 예를 들어 자동차가 빨간불일 때 신호를 무시한다면 줌 기능을 실행해 촬영할 수 있다. LLDP 통신을 통해 네트워크 안에 있는 모든 전기장치의 전력 효율을 극대화함으로써 낮은 전력을 소모한다.
네트워크의 기초: Moxa의 스위치
파워 오버 이더넷 플러스 네트워크는 전원공급 장치를 통해 전기장치에 전원을 공급함으로써 그 임무를 수행한다. Moxa의 EDS-506A-4PoE 및 EDS-206A-4PoE는 파워 오버 이더넷 기술에 오랜 사용으로 효과를 입증한 EDS 플랫폼을 더함으로써 여러 산업현장에서 그 능력을 입증했다.
EDS-206A-4PoE는 언매니지드 스위치로써, 4개의 IEEE 802.3af 및 802.3at를 호환한 파워 오버 이더넷·이더넷 콤보 포트를 제공함으로써 전원을 공급한다. 10M 및 100M, 이중 및 반이중(half-duplex) 구조, MDI 및 MDi-X 자동감지 기능 등이 특징이다.
이 기능을 통해 파워 오버 이더넷 플러스 시스템에 적합한 경제적 기반을 제공하며, 이를 기존 파워 오버 이더넷 시스템과 결합하면 더 많은 전원공급 장치를 지원하게 된다.
The EDS-506A-4PoE는 매니지드 스위치로써, 멀티캐스트 필터링·서비스 품질·자동 경고 시스템·SNMP(네트워크에 접속되어 있는 기기를 관리하는 프로토콜) 보안 등, 고급 관리 기능 및 프로토콜 지원 기능이 추가되어있다.
양 스위치 모두 24·48VDC 전원으로 구성되어있으며, 험난한 환경에서도 작동할 수 있도록 광범위한 온도 옵션을 제공한다.
새로운 곳으로 이동한다
파워 오버 이더넷은 더욱 효율적이고 신뢰할 수 있으며 안전하고 유지하기 간편한 시스템을 만들어낸다.
파워 오버 이더넷에서 한층 더 발전한 파워 오버 이더넷 플러스를 사용할 수 있다. 이를 통해 이전보다 더욱 많은 산업용 응용프로그램에 적용할 수 있도록 진화하고 있다.
파워 오버 이더넷 플러스가 기존 파워 오버 이더넷의 솔루션 범위를 어떻게 넓혔는지 자세히 알아보고자 한다면 Moxa의 홈페이지를 방문해 궁금증을 해결할 수 있다.
