“아파트 ‘난방 코딩’, 이런 게 IoT 아닌가요?”
3년 전 어느 날 아내가 말했다. “여보, 집이 좀 춥지 않아요?” 정말 그랬다. 겨울이면 어쩐지 방 안이 좀 서늘한 것 같았다. 더운 방도 있고, 추운 방도 있다. 집은 하난데, 방마다 온도는 들쭉날쭉했다. 당시엔 신경을 기울이지 못했다. 아내의 말도 흘려 들었다. 국내에서 흔히 볼 수 있는 중앙난방식 아파트에서 입주자가 할 수 있는 일은 별로 없었으니까.
3년이 지났다. 3년 전 아내의 말을 곰곰이 생각해보니 아파트의 난방에 정말 뭔가 문제가 있는 것 같았다. 추운 방과 더운 방이 뚜렷이 갈렸다. 3년 전과 달리 회사를 그만 둔 덕분에 시간이 남았다. 겨울 난방비와 직접 연관되는 문제라고 생각하니 관심도 생겼다. 해결해야겠다는 결심이 섰다. 김규호씨가 ‘라즈베이파이’와 ‘아두이노’, 노드JS를 활용해 아파트 난방 문제를 해결하기 위한 코딩을 시작한 까닭이다. 김규호씨가 완성한 아파트 난방비 절감 프로그래밍 자료는 슬라이드셰어로 공개돼 있다.
김규호 씨
“처음엔 장님 코끼리 만지는 식으로 시작했어요. 집에 난방 온수 파이프가 2개가 있거든요. 하나는 뜨거운 물이 들어오는 거, 하나는 차가워진 물이 나가는 거. 원래는 집 안으로 들어온 따뜻한 물은 방 안에 열기를 다 던져놓고 나가야 하잖아요? 아니더라고요. 나가는 물도 따뜻했던 거죠. 아, 뭔가 이상하다. 그렇게 손으로 만져가며 시작했죠.”
대부분의 아파트는 바닥에 설치된 온수 파이프로 난방을 한다. 옛 온돌의 현대적 변형이다. 과거에는 아궁이의 열기가 방안을 돌고 나갔지만, 지금은 온수가 이를 대신한다. 뜨거운 물이 온 집안을 한 바퀴 돌아 온도를 높이는 원리다. 여기까지는 흔히 알고 있는 사실이다. 하지만 집안을 휘감고 나가는 물이 따뜻할 수도 있다는 사실은 잘 모른다. 난방 효율이 나쁜 아파트에서 이 같은 일이 일어난다.
김규호 씨는 우선 손으로 밸브를 조작하기 시작했다. 뜨거운 물이 흐르는 방 밸브는 조금 잠그고, 차가운 물이 도는 방 밸브는 살짝 열어줬다. 그렇게 며칠을 하자 집 안 열기가 골고루 퍼졌다. 방 사이의 온도 차이도 줄어들었단다. 문제는 기온이 더 떨어진 추운 날 집 안으로 온수를 끌어들이는 마스터밸브를 열었더니 그간 이룬 방 사이의 온도 평형이 깨져버렸다는 점이다. 방끼리 온도 차이는 다시 처음처럼 벌어졌다. “아, 이거 나름의 복잡계로구나. 함부로 건드리지 말아야겠다.” 김규호 씨는 그렇게 생각하고 손을 거뒀다. 첫 번째 성공이자 첫 번째 실패다.
두 번째 시도도 실패했다. 손으로 직접 조작하는 방법 말고, 자동으로 밸브를 여닫을 수 있는 제품을 찾았다. 있긴 했는데, 기능은 단순했다. 방 온도가 내려가면 온수 밸브를 열고, 올라가면 잠그는 기능뿐이었다. 각 방을 통과하는 온수는 옆 방의 흐름에 따라 시시각각으로 달라진다는 복잡한 문제를 통제하긴 역부족이었다. 여러 문제 중 자동화 문제 하나만 해결해 준 셈이다.
아두이노와 라즈베리파이가 김규호 씨에게 새로운 답이 됐다. 직접 제어기를 만들어보기로 했다. 아두이노로는 온도 센서를, 노드JS와 MySQL로 온도 데이터베이스를 만들었다. 그래프로 보이도록 하는 작업은 구글 시각화 도구가 도움이 됐다. 아두이노 온도 센서를 난방수 밸브에 부착하고 방 안을 돌아 나가는 난방수의 온수 온도를 직접 확인했다. 온도는 시각화 도구에 실시간으로 반영된다. 김규호 씨는 집 밖에서도 집 안 난방수 온도를 스마트폰 웹브라우저를 통해 확인할 수 있다.
김규호 씨가 아파트 난방 밸브에 설치한 ‘라즈베리파이’ 보드와 온도 센서, 무선인터넷 장비
집 안 난방용 온수의 온도를 웹브라우저에서 실시간으로 볼 수 있도록 했다.
온도를 직접 눈으로 봤더니, 집 안 난방 시스템은 생각보다 더 엉망이었다. 기대한 것보다 더 효율이 낮았다. 난방비가 줄줄 새고 있었다. 난방을 아무리 해도 ’겨울 방’이 생기는 까닭도 그때 알게 됐다. 집이 좀 추운 것 같다던 3년 전 아내의 말이 다시 떠올랐다.
“난방수 온도를 직접 눈으로 보니 황당한 일이 벌어지고 있다는 것을 알게 됐어요. 집으로 들어오는 난방수의 온도가 보통 43도인데, 집을 다 돌고 나가는 물 온도가 38도더라고요. 물이 먹은 열을 집에 다 못 내놓고 나가는 거죠. 돈이 그대로 나가고 있다고 생각하니까 마음이 불편하잖아요. 해결해야겠다고 마음먹었죠.”
말하자면, 김규호 씨가 밝혀낸 아파트 난방의 원리는 이렇다. 마스터밸브를 통해 집 안으로 뜨거운 물이 들어오면, 차가운 물이 밖으로 나간다. 파이프 속에는 항상 난방수가 차 있는데, 이전에 집을 데우고 미처 밖으로 빠져나가지 못한 식은 난방수다. 난방이 시작된 직후 식은 난방수가 뜨거운 새 난방수에 밀려 밖으로 나가면서 집 안의 온도를 조금 낮춘다. 똑같이 난방을 하는데, 방마다 온도 차가 심하게 났던 까닭이 여기 있다.
또, 마스터밸브에서 가까운 방은 금방 따뜻해진다. 반대로 멀리 있는 방은 난방수가 이동하는 동안 열기를 잃어버려 덜 따뜻해진다. 난방 문제의 복잡성을 더하는 대목이다. 김규호 씨가 아두이노 온도 센서와 라즈베리파이, 구글 시각화 도구로 한 일은 밖으로 빠져나가는 난방수 온도를 통제하는 일이었다.
집에 43도 열을 가진 물이 들어오면, 밖으로 빠져나가는 물의 온도는 26도가 넘지 않도록 하자는 기준을 세웠다. 다시 말해 밖으로 나가는 물 온도가 26도보다 높으면 밸브를 잠그고, 26도보다 낮아지면 다시 난방이 시작되도록 했다는 뜻이다. 결과는 성공이었다. 집 안에 있는 방 온도가 비슷하게 변했다. 난방수의 열 손실도 줄일 수 있었다. 난방비를 절감하는 효과도 봤다. 김규호 씨의 난방 코딩에서 ‘메이커 운동’과 ‘생활코딩’의 정취가 물씬 풍긴다.
직접 코딩한 라즈베리파이 장비를 설치하기 전 들쭉날쭉했던 각 방의 난방수 온도(위)를 ‘난방 코딩’으로 일정하게 유지할 수 있었다.
“요즘 IoT 관련해서 산업이 뜨겁다고는 하는데, 지금까지는 그저 사물이랑 사물이 연결된다는 개념인 줄로 알았거든요. 그런데 아니더라고요. 센서 달고, 네트워크로 연결하는 하드웨어는 쉬운 부분이에요. 어려운 부분은 데이터라는 거죠. 그런데 우리는 IoT라고 하니까 하드웨어인 줄로만 알지.”
지금은 집 밸브에 기상청의 일기예보 데이터도 버무렸다. 기상 정보를 가져와 집 안의 난방을 통제할 수 있도록 하기 위함이다. 방바닥을 흐르는 난방수는 추운 날 더 맹렬히 흐를 것이고, 따뜻한 날에는 잠시 쉬어갈 것이다. 난방 온수의 온도 정보에만 의지하던 김규호 씨만의 난방 시스템이 기상청 정보로 확장된 셈이다.
“잘 보면, 우리 주변에 이런 문제 많아요. 앞으로 기회는 이런 쪽에 있는 것 아닐까요. ‘소호(SOHO)’식 메이커 운동 같은 것들 말이지요. 모든 우연한 발견을 진지하게 대하는 것도 나쁘지 않다는 것을 배웠고요. 바람이 있다면, 이런 경험을 공유하고 토론하는 것 정도일까요.”
김규호 씨는 현재 자신의 위치를 ‘사춘기’라고 평가했다. 2014년 12월 삼성전자 미디어솔루션센터(MSC) 전무 자리에서 물러났다. 여유가 생긴 것도 이 덕분이다. 조금이라도 관심을 갖게 된 부분은 가만히 들여다보기 시작했다. 올겨울 경험한 ‘난방 코딩’ 덕분에 IoT가 어쩌면 이런 것 아닐까 직접 경험하는 기회도 가질 수 있었다. 그것도 남의 일, 남의 문제가 아닌 내 문제를 해결하는 방법으로 말이다. 스타트업이 별건가. 너무 어렵게 말고 주변 문제를 해결하는 것부터 찾아보라는 게 김규호 씨의 전언이다. 이만하면, 50대 접어든 중년의 ‘겨울방학 현장학습’으로 충분히 쏠쏠한 경험 아닌가.
김규호 박사가 생활환경에서의 불편사항이자 문제점을 인식하고 해결하기 위해 접근했던 ‘밸브의 신’ 시스템은 많은 사람들의 공감을 받았고 해당 시스템을 실제로 적용하고 싶다거나 필요로 한다는 다양한 문의를 받고 있습니다. 이번 ‘밸브의 신’ 프로젝트를 통해 개인들의 작은 시도가 메이커 운동, 마을 공동체 운동, IoT 스타트업 등 작은 Vertical 생태계로 확장될 수 있다는 것을 보여주는 사례가 될 것으로 예상합니다. ‘밸브의 신’ 시스템을 필요로 하거나 스스로 만들어 보고 싶은 분들을 위해 페이스북 그룹을 만들었습니다.
‘밸브의 신’ Slideshare: http://www.slideshare.net/KyuhoKim/20150122-valve-god
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