LG 시스템에어컨 스마트홈 연동 | 모드버스 RTU 연동 | 노드레드 연동
목차
여름 대비 LG 시스템에어컨 스마트홈 연동 준비를 해보고자 합니다. 그 중에서도 이 글은 WIFI 연동이 아닌 실외기 중앙제어 통신 연동과 단배관 실외기 모델을 중점적으로 적어보고자 합니다.
저는 KNX라는 시스템을 집에 구축해서 사용하고 있어서 KNX to 모드버스 게이트웨이를 이용해서 시스템에어컨을 연동하려 하지만 구축하기 전에 모드버스 메모리맵 파악과 쉽게 테스트해 보기 위해 노드 레드를 이용해서 예제를 테스트하였습니다.
에어컨의 스마트홈 연동은 여타 다른 벽 스위치나 혹은 전동 커튼에 비해서 꽤나 늦게 활성화가 되었었습니다. 요즘에는 삼성이나 LG 에어컨 모두 WIFI 연결이 가능하게끔 제품이 나오고 있어 스마트싱스 나 LG 씽큐 앱에서 쉽게 연동이 가능하죠.
에어컨의 모던 스마트홈 플랫폼의 연동 역사를 보자면..
- IR 허브로 제어
기본적으로 에어컨은 대부분 무선 리모컨이 있고 리모컨의 IR 신호로 작동하게 됩니다.
스마트홈이 국내에 많이 활성화되기 시작할 때쯤 이런 IR 신호를 복사해서 대신 신호를 쏴주는 허브들이 많이 애용되었고 에어컨도 IR 신호를 복사해두고 스마트홈에 연동할 수 있었죠. 다만 이런 IR 방식은 에어컨의 상태를 확인할 수가 없는 단점이 있습니다.
리모컨의 IR 신호를 학습시켜서 스마트홈 플랫폼을 통해 대신 쏴주고 에어컨이 실제로 작동했는지는 확인할 수가 없었죠.
그래서 예전에 저는 홈 카메라 같은 걸로 에어컨이 작동되고 있는지 확인했었던 적도 있었습니다.
- WIFI 키트 적용
점점 삼성이 스마트 싱스를 국내 환경에 맞게 업데이트를 할 때쯤 WIFI 키트라는 게 활성화됩니다. WIFI 기능이 없는 에어컨에 키트를 설치해서 WIFI를 통해 스마트 싱스에 쉽게 연동할 수 있는 방법이 생기게 된 거죠. 이때쯤 제조사에서도 슬슬 WIFI 기능을 포함해서 제품을 출시하던 때인듯합니다.
WIFI 연동을 하게 되면 제어는 물론 위 IR로 제어했을 때 단점이었던 에어컨의 상태도 확인할 수 있게 됩니다.
다만 키트의 자가설치 어려움과 가격 그리고 WIFI 연동은 제조사의 클라우드 서버를 거치는 환경이므로 제조사 서버가 맛탱이가 가거나 할 땐 제어를 할 수 없었죠.
- RS485 + EW11의 연동
WIFI 키트가 어느 정도 활성화됐을 때 슬슬 로컬 연동이 필요한 고수분들이 새로운 방법을 내놓습니다. WIFI 연동은 쉽게 스마트홈에 연동할 수 있었지만 클라우드 연동이기에 에어컨의 제어를 제조사 서버에 의존하게 됩니다. 제조사 서버가 맛탱이가 가면 연동은 무용지물입니다.
WIFI 키트는 WIFI 기능을 가진 하나의 컨트롤러입니다. 이 컨트롤러를 WIFI로 스마트홈에 연동하고 컨트롤러가 에어컨과 통신을 하면서 사용자가 리모컨으로 했어야 될 제어 명령들을 대신 보내주는 역할이죠.
이 키트를 대신할 EW11이라는 기기를 이용해 직접 에어컨 통신 패킷을 보내서 제어하게 됩니다. EW11은 WIFI to RS485기기로 WIFI로 연결해서 통신 패킷을 전송할 수 있는 기기입니다. EW11이 기존의 제조사 WIFI 키트가 되는 거죠. 또한 제조사의 서버를 거치는 게 아닌 홈 네트워크 안에서 연결이 되기 때문에 로컬 연동이 가능해졌습니다.
무엇보다도 EW11의 저렴한 가격 때문에 제조사 WIFI 키트보다 훨씬 저렴하게 구축할 수도 있었죠.
에어컨 통신 패킷을 캡처해서 분석하는 선구자분들의 열정이 에어컨 연동을 로컬로 만들었으나 여전히 초보자분들이 이해하기 어려운 설치방법 등이나 EW11의 사용법 EW11를 스마트홈 플랫폼에 연결해서 제어할 소프트웨어 같은 것도 구축이 필요했기에 초보자분들이 쉽게 접근할 수 없는 영역이기도 했습니다.
- 그밖에
그밖에 월패드에서 옵션으로 포함된 시스템에어컨 제어가 가능하다면 이 월패드를 EW11로 연결해서 에어컨을 제어할 수 있는 방법을 쓰기도 하고 아카라 플랫폼을 이용하시는 분들이라면 아카라 VRF 게이트웨이를 통해서 아카라 플랫폼에 연동하기도 하며 LG 시스템에어컨의 경우 실외기에 모드버스 컨버터나 PI485 게이트웨이를 설치해서 연동하기도 합니다. 위 나열된 방법 대부분이 RS485를 이용한 패킷통신으로 연동하는 방법이고 대부분 상업용 공간에서 이미 사용하던 방법인데 이게 스마트홈시스템까지 확장된 셈이죠.
스마트홈(노드레드) 연동과정
서론이 길었습니다. 저는 LG 시스템에어컨을 모드버스키트를 이용해서 모드버스 프로토콜로 연동해보고자 합니다.
LG 시스템에어컨은 실외기 종류에 따라서 구축해야될 기기가 각기 다릅니다. 저는 신형 단배관 모델이여서 쉽게 가능했는데 다배관 모델과 기타 실외기 모델들은 정확한 내용은 아니지만 제가 대략적으로 파악한 내용은 아래와 같습니다.
실외기 종류별 필요기기품목
2020년 이후 생산된 신형 단배관 같은 경우 모드버스키트(PMBUSB10A)만 실외기에 장착해 주면 되고 PI485 통신을 이용할 경우 바로 중앙제어단자(CEN)에 EW11을 연결하면 연동할 수 있지만 2020년 이전 생산 단배관 모델은 모드버스키트를 장착할 단자가 없습니다. 그래서 모드 버스 게이트웨이(PMBUSB00A)가 필요하고 만약 오래된 구형 단배관 모델 중 중앙제어단자(CEN)까지 없다면 PI485 게이트웨이와 모드버스 게이트웨이를 동시에 설치해야 되는 걸로 짐작이 가나 정확하지는 않습니다.
다배관 모델은 PI485 게이트웨이 (PNF-P14A0A)나 모드버스컨버터 (PMBUSC00A)를 설치해서 연동하는 걸로 알고 있습니다.
신형 단배관 실외기에 모드버스키트 설치
모드버스키트는 실외기 보드에 보시면 우측 상단에 CN1단자가 있습니다. 이쪽에 꼽아 주시면 되고 통신선은 보드 아래쪽 CEN 단자에 A, B를 RS485 통신기기를 연결해 주시면 됩니다.
저희 집 실외기 사진을 들고 왔습니다. 오른쪽 상단 우측에 CN1이라고는 적혀있지 않았지만 모드버스키트와 딱 맞는 단자가 있어 장착을 하고 하단부 중앙제어 통신 단자에 통신선을 연결한 상태입니다.
저희 집은 인테리어 공사를 진행하면서 이 통신선을 별도로 배선해서 실내 스마트홈 단자함까지 가져왔지만 미리 계획을 하지 않는 이상 배선을 실내로 빼기가 어려워 보통은 EW11 같은 WIFI to RS485 기기를 이용해서 연동할 수 있습니다. EW11를 실외기에 설치하는 거죠.
그럴 경우 EW11의 전원은 보드의 12V 단자에서 받으면 되지만 만약 구형 실외기 모델일 경우(LG 설치 매뉴얼상 사진처럼) 별도의 12V 단자가 없을 수도 있습니다. 이때는 빨간색 딥스위치 옆쪽 4pin 단자가 있는데 그중 오른쪽 상하 2개가 5V로 알려져 있습니다. 위가 5V 아래가 GND로 확인되는데 정확하지는 않아서 멀티미터로 필히 체크가 필요한 사항입니다.
실내기 중앙제어주소 설정
모드버스키트를 설치했다면 이제 실내기의 중앙제어 주소를 설정해 주어야 합니다. 요즘 나오는 시스템에어컨은 무선 리모컨으로 설정을 할 수 있는데 아마 무선 리모컨으로 실내기 주소 세팅이 지원이 되지 않는다면 실외기에서 세팅을 해줘야 합니다.
이 글에서는 무선 리모컨으로 설정해 보도록 하겠습니다.
친절하게도 리모컨 설명서에 중앙제어 주소를 설정하는 방법이 나와있습니다. 위 신형 리모컨 기준으로 좌우 바람을 누른 상태에서 리모컨 건전지가 들어가는 뒤편에 리셋 버튼을 한번 눌러주면 설치자 설정 모드에 진입하게 됩니다.
좌우로 메뉴를 넘기다 보면 중앙제어 주소 설정이 나오게 되고 00~FF까지 온도 버튼과 바람세기 버튼으로 주소를 맞춰준 다음에 설정할 실내기에 전원 버튼을 눌러 쏴주면 됩니다.
각각 실내 기마다 00번부터 01번 02번 03번 이렇게 설정해 주시면 됩니다. 저는 00번은 쓰지 않고 01번부터 설정을 진행했습니다.
위 리모컨이 아니라면 가지고 계신 리모컨의 사용설명서나 중앙제어 주소 설정이 가능한지 검색해 보면 리모컨마다 약간 다른 방법으로 주소 설정을 할 수 있습니다.
EW11 설정
EW11은 HomeAssistant 네이버 카페나 네이버를 검색해보시면 무수히 많은 정보가 있습니다. 간단하게 필요한 부분을 알아보면 맨 처음 EW11에 전원을 인가하면 AP 상태로 동작하여 WIFI 목록(EW11-XXXX)이 생깁니다.
그 WIFI로 연결하여 10.10.100.254로 접속하면 EW11 관리자페이지에 접근할 수 있습니다.
System Setting 메뉴에서 와이파이모드를 STA로 변경후 홈 네트워크의 WIFI로 연결을 합니다.
그다음 Serial Port Setting에서 위와 같이 Modbus RTU에서 사용하는 9600 Baud Rate, Data Bit 8, Stop Bit 1, None parity를 설정하고 맨 아래 Protocol을 Modbus로 선택해서 저장합니다.
Communication Setting에서 프로토콜을 Tcp Server로 변경해 줍니다. Local Port는 그대로 두셔도 되고 임의로 설정할 수도 있습니다.
설정이 끝나고 EW11을 재시작하면 홈 네트워크에 접속하게 되어 IP를 공유기로부터 할당받아 IP 주소와 로컬 포트로 TCP 통신이 가능해집니다.
노드레드에서 동작 확인
노드레드 설치과정까지 담아보고 싶지만 이 글에서는 생략하고 바로 에어컨 제어 테스트를 해보겠습니다.
노드레드 설치후 팔레트 관리에서 modbus를 검색해서 ‘node-red-contrib-modbus’ 를 설치합니다.
팔레트 설치후 Modbus Read 노드를 가져와서 Server를 먼저 + 버튼으로 추가합니다. Type은 TCP로 선택후 Host에는 EW11이 할당받은 IP, Port는 EW11 설정시 포트를 넣으시면 됩니다.
Unit-ID는 실외기의 주소입니다. 보통 초기에 모드버스키트를 설치하고 아무것도 설정을 안 하셨다면 실외기의 주소는 1번입니다.
FC는 펑션 코드라는 것인데 모드버스에서의 기능을 나타냅니다. FC 1로 설정하게 되면 Read Coil로 세팅이 되게 되는데 1bit의 값(0 or 1, false or true)들을 읽어낼 수 있습니다.
Address는 모드버스 프로토콜 안에서의 레지스터 주소입니다. 이에 대한 자세한 사항은 별도의 글로 담아두도록 하겠습니다. 실내기 주소1번의 운전 상태를 체크하기 위해선 16을 이용합니다.
LG 시스템에어컨 모드버스메모리맵 사용법 | 노드레드 연동
Quantity는 위 레지스터 주소부터 읽어낼 주소개수를 말하는데 대부분 1로 설정하면 됩니다.
Poll Rate는 Polling interval입니다. 즉 얼마의 간격으로 이 값을 읽어낼 것인지를 설정합니다. 저는 5초를 설정하여 5초마다 실내기 1번의 작동 값을 조회하는 패킷을 보내 값을 읽도록 해보겠습니다.
모든 설정 후 Debug 노드를 하나 꼬리에 붙여서 디버그 대상에 msg.payload[0]으로 수정하면 5초마다 실내기 1번의 상태를 받아올 수 있습니다. False는 0이므로 현재 실내기 1번이 꺼져있다는 뜻입니다.
실내기 1번의 상태 값을 불러왔으니 이제 제어를 해볼 차례입니다. Modbus Write 노드를 가져와서 위와 같이 펑션 코드는 5번 Write Single Coil로 세팅하고 Address는 여전히 실내기 1번의 운전 상태 값을 가지고 있는 16입니다.
그리고 Wirte 노드 앞단에 Inject 노드를 추가해서 True 값과 False 값을 세팅해 주고 Inject를 눌러보면 실내기 1번의 전원이 켜지거나 꺼지는 것을 보실 수 있을 겁니다.
그 밖의 바람세기 조회, 현재 온도 조회, 설정온도 조회 및 운전 모드 설정, 바람세기 설정, 설정온도 설정 등 다양한 기능을 모드 버스 메모리맵을 참고해서 노드를 만들면 노드 레드를 통해서 제어가 가능해집니다.
마무리
요즘 시스템에어컨이나 스탠드 에어컨 모두 WIFI가 내장되어 있는 경우가 많아 사실 이렇게 복잡하게 연동할 필요는 없습니다.
다만 스마트홈을 구축해서 살다 보면 WIFI 연동은 제조사의 서버 문제나 앱 문제 등으로 연결이 끊겨서 제어가 안되거나 혹은 속도가 느려지는 경우도 없지 않아 있습니다. (그래도 요즘은 많이 나아진 것 같습니다)
그래서 인터넷 없이도 작동할 수 있는 로컬 연동의 필요성을 점점 느끼며 스마트 싱스 같은 플랫폼에서 Home Assistant나 혹은 Hubitat 같은 타 플랫폼으로 이전하게 되는데요. 구축에 시간과 노력을 조금 더 투자를 한다면 안정적인 스마트홈을 운영할 수 있게 되니 한 번쯤 도전해 보는 것도 좋을 것 같습니다.
