보일러 온수모드 자동화 하기

많은 분들이 네스트를 통해 난방 자동화를 한다. 나 또한 네스트 디자인이 마음에 들어 너무 하고 싶지만 여건상 그게 불가능하다. 우리집은 나무 보일러를 주 난방용도로 사용하기 때문에 네스트를 통한 정확한 제어 자체가 불가능하다. 

I. 우리집의 현재 상황

1. 난방은 주로 나무보일러가 담당 

2. 온수는 기름보일러와 나무보일러가 함께 담당 

a. 일반적으로 온수 사용은 나무보일러에 저장된 온수 사용 

b. 샤워를 할경우 안정적인 수온을 유지하기 위해 기름보일러를 온수모드로 작동시켜 샤워를 한다. 

1) 문제점

나무보일러의 난방수가 기름보일러를 통과한 후 각방으로 공급되는 것이다. 그래서 온수모드를 작동시켰을대 기름보일러가 온수를 데우지 못하고 나무보일러의 난방수를 데우는 역할을 해버린다. 그래서 기름보일러 온수모드를 키면 나무보일러를 외출모드로 반드시 바꾸어 주어야 한다. 

2) 현재 IOT 상황

현재 기름보일러의 작동은 샤오미 월스위치를 통해 스위치를 켜면 보일러가 온수모드로 작동하고 스위치를 끄면 보일러가 꺼지도록 자동화 되어있다. 또한 욕실에 샤오미 버튼을 이용하여 욕실에서 온수모드를 끄고 켤수 있고 알림등을 통하여 온수모드 작동 여부도 욕실에서 확인가능하다. 

환풍기/기름보일러 온수 제어용 버튼	기름보일러 온수 OFF
	기름보일러 온수 ON

현재의 경우 여름에는 문제가 없지만 나무보일러를 가동하는 겨울의 경우 수동으로 외출모드로 바꿔야되다보니 기름보일러 자동화가 큰 의미가 없어 진다. 그래서 오래전 부터 작업하려든것을 미루다 오늘 작업하게 되었다. 

나무보일러의 경우 아래와 같은 컨트롤러이고 외출버튼은 누를 때마다 난방모드와 외출모드로 서로 전환된다.  

보일러 버튼은 대부분 토글형 버튼이거나 모멘터리형 버튼이다. 

토글형은 한번 누르면 접점을 유지하고 또 한번 누르면 접점이 해제된다. 마치 모나미 볼펜의 버튼으로 생각하면된다.

장점: 무선 릴레이를 사용할 경우 ON/OFF신호를 달리하면 신호를 중복하여 송출하여 비교적 정확한 제어가 가능하다.

단점: 릴레이가 접점을 유지하기 위해 지속적으로 전력을 소모해야 한다.

모멘터리형 버튼은 한번누르면 누르는 순간 접점이 되면서 모드가 바뀌고 바로 접점이 해제된다. 마치 샤프펜의 버튼으로 생각하면된다.

장점: 제어 순간에만 전류를 사용하기 때문에 전력소비가 적다.

단점: 무선 릴레이의 신호가 한번 끊기거나 컨트롤러가 제대로 작동하지 않은 경우, 상태가 반대로 될 수있다.

나무 보일러 컨트롤러의 경우 모든 버튼들이 모멘터리형 버튼이다. 

II. 자동화를 위한 설계

기름보일러의 온수모드를 켜면 릴레이를 이용하여 외출모드로 바꾸어 주는 방식으로 자동화를 계획했다.

1. 릴레이 선택

5V IR릴레이는 쿠쿠님께서 무료로 나눔해주셨고, Remotec릴레이는 메이크리즘님께서 너무 예쁘게 포장하여 선물해 주셨다. 두분께 너무 감사드립니다.

1) 첫번째 선택은 A

a. 저렴하다. IR 릴레이는 쿠쿠님이 무료 나눔하신거고 USB충전기는 남아도는거다.

b. 거실에 샤오미 IR리모트가 설치되어 있고 홈킷을 통한 IR신호 송출이 쉽게 가능하다.

c. 이를 위해 이미 IR스위치를 홈킷에 만들어 두었다.

작업시작 

자동차 USB충전기는 나무보일러에 12V DC전원이 공급되고 있고 IR 릴레이의 작동전압이 5V이기 때문에 사용하지 않는 USB충전기를 분해, 개조하여 사용하였다. 

납땜 작업을 포함 2시간에 걸쳐 나무보일러 컨트롤러에 연결 테스트하였다. 그러나 문제가 있다.

a. 5V IR릴레이가 IR신호를 제대로 받아들이지 못하는 경우가 있다.

b. 5V IR릴레이가 토글밖에 되지 않는다. 그보다 더 큰 문제는 토글이라도 순간적으로 켰다 끄면 되는데 스위치가 신호를 받아들이고 다음신호를 받아 반영하는데 최소 3초 이상의 시간이 걸린다. 그렇게 되면 외출 버튼의 접점이 일정시간 이상 유지되면서 모드가 자동으로 계속 바뀌게 된다.

안타깝게도 2시간여의 작업이 물거품이 되었다.

첫번째 선택이 실패하고 B와 C 중에 고민을 했다. 리모텍 스위치를 사용하면 ST와 직접 연결이 되어 원하는 방식으로 제어가 가능하지만 220V DC전원을 공급해야하고(주변에 220V가 없다), 무엇보다  특정 기간(겨울)만 쓰기 위해 비싼 리모텍 스위치를 쓰는 것이 아까웠다.

2) 두번째 선택 B

a. RF 릴레이 작동 전압이 12V라 나무보일러에 공급되는 전원을 그대로 사용할 수 있다

b. RF 릴레이의 경우 작동모드를 고려하여 구매했기 때문에 다양한 모드를 지원한다(Toggle, Momentary, Latching, Time Delay mode)

b. 브로드링크 RM Pro가 있지만 설치 및 사용을 해본적이 없다. 그동안 쓸일이 없었기 때문이다. 그래서 RM pro를 연결하고 홈브릿지를 통해 홈킷에 스위치를 만들어야 한다.

c. RF신호는 IR신호보다 수신률이 높고 안정적이라는 장점이 있다. 하지만 오류 가능성은 여전히 있다.

2. 작업과정

1) 보일러 컨트롤러에 전원선과 외출버튼 접점용 전선 작업 후 RF 릴레이 연결

  

좌측 사진 처럼 전선 납땜 작업후 우측 사진처럼 환기 구멍을 통해 전선을 빼고 다시 케이스를 결합했다. 

   

 전선을 결합하고  RF 리모컨을 이용하여 작동테스트를 한 후에 케이스를 끼운후 양면 테잎을 이용하여 고정하였다.

아래 영상은 릴레이 설치후 정상적으로 작동하는지를 테스트한 영상이다. 

2) 브로드 링크 설치

메뉴얼에 따르면 되므로 따로 설명하지 않아도 될것 같다.

3) 홈브릿지를 통해 브로드 링크를 홈킷과 연결

아래의 사이트를 참조하여 홈브릿지용 플러그인 설치하면 된다.

https://github.com/lprhodes/homebridge-broadlink-rm

4) 홈킷에 자동화를 위한 RF신호 송출용 스위치 만들기

RF신호 송출용 스위치를 만들기 위해서는 먼저 송출하고자 하는 RF 신호의  코드값을 알아야 한다. 

코드값을 만드는 사이트가 있지만 그건 HA용이라 홈브릿지에서는 작동하지 않는다. 그래서 찾아보기 귀찮아 신호 코드를 스캔해서 사용했다.

기본적으로 홈브릿지에  RM용 플러그인을 설치하면 아래 사진처럼 RF신호를 스캔할 수 있는 스위치가 생성된다. 

              

홈브릿지 로그창을 띄운 후 스위치를 켜고 RF리모컨을 브로드링크에 최대한 가까이 가져간 후에 2~3초간 버튼을 누른 후 때면 우측 사진 처럼 스캔된 RF 신호의 Hex code를 확인 할수 있다. 

위의 코드를 이용하여 아래와 같이 config.json 파일에 원하는 유형의 스위치를 만들어 주면 된다. 나의 경우 RF릴레이의 모드를 Momentary로 사용하기 때문에 스위치 타입을 "switch-repeat"로 설정하였다. 이는 홈킷의 스위치를 누르면 켜지면서 한번 신호를 송출한 후에 바로 자동으로 꺼짐으로 돌아간다.

5) 홈킷을 통한 자동화 하기

ST의 웹코어를 이용해서 자동화 하면 좋겠지만 

-RM pro를 ST에 연결하기 위해서는 복잡한 과정을 거쳐야하고 

-샤오미 월 스위치의 경우 얼마전 ST허브 업데이트  이후 부터 연결이 불안정하여 샤오미 게이트웨이로 옮긴 상황이고

-간단한 자동화이기 때문에 홈킷을 통해 아래와 같이 자동화 했다.

  

6) 결과 확인

아래의 영상은 딸아이가 월스위치를 눌러 기름보일러의 온수모드를 켜고 끄고 했을때 찍은 영상이다.

영상을 보면 홈킷에 보일러의 켜짐과 꺼짐이 상태 반영이 되고 켜졌을때는 나무보일러가 외출로 바뀌고 꺼졌을때는 다시 난방모드로 바뀌는 것을 확인할 수 있다. 

7) 자동화 전체 모식도

오랫동안 미뤄왔던 자동화를 새해가 되어서야 했다. 부모님과 함께 살다보니 자동화를 잘못하게 되면 오히려 더 불편해 하시는 경우가 많다. 그리고 사람이 많을수록(부모님 아이들, 우리부부 총 6명이다) 완전한 자동화를 하는것이 더욱 힘들어진다. 그래서 완전한 자동화 보다는 물리적 버튼을 통한 부분적 자동화나, 단순한 자동화, 눈에 보이지 않는 자동화를 하게 되는것 같다. 나에게는 자동화를 계획하는게 무척 힘들고 실행하기는 더 힘든것 같다.