BIM 칼럼니스트 강태욱의 이슈 & 토크

BIM 애플리케이션 중 하나가 빌딩 자동화를 통한 시설물 및 에너지 관리이다. 이번 호에서는 빌딩자동화(BAS : Building Automation System), 빌딩 에너지 관리(BEMS : Building Energy Management System) 등에 주로 활용되는 모드버스(Modbus), 백넷(BACnet), KNX 프로토콜 및 PLC를 간략히 설명하고, 아두이노와 같은 오픈소스로 개발하는 방법을 간단히 소개한다. 그리고 BIM과 BAS의 연계 사례를 언급한다.

1. 모드버스의 개념
모드버스(Modbus)는 프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러(PLC : Programmable Logic Controller)를 지원하기 위해, 1979년 슈나이더 일렉트로닉에 의해 발표된 직렬 통신 프로토콜이다.

빌딩 자동화에 주로 사용되는 릴레이(Relay) 스위치를 제어하기 위해서는 C언어와 같은 프로그래밍 언어를 이용해 릴레이가 연결된 제어 보드의 포트에 신호를 전달하는 알고리즘을 적절히 구현해야 한다. 릴레이나 센서가 많아지면 이런 프로그램은 더욱 복잡해지고 유지보수하기 어려워진다. 네트워크 환경이 유선에서 무선으로 달라질 경우에는 프로그램 코드의 모든 부분에 대해 수정해야 한다.

모드버스는 이런 이슈들을 최대한 추상화해 놓고 있어, 장치에 이름을 지정하고 값을 설정하는 방식으로 구현 단계를 최소화한다. 모드버스는 장치 확장성 및 설정이 매우 쉽다. PLC를 지원하는 통신 프로토콜이 모드버스이다. PLC를 지원하는 장비는 지멘스, 슈나이더, 론웍스(LonWorks), LS산전과 같은 업체에서 개발해 판매하고 있다.

그림 1. 16채널 데이터 입력을 지원하는 모드버스 장비(슬래브, AUDON Electronics)

그림 2. 모드버스 응용 예(각 말단 장치에 용도에 맞는 센서나 액추에이터를 채널에 연결하면 된다.)

모드버스는 OSI 모델 2 스택 위에서 동작하며, 마스터-슬레이브 아키텍처를 사용한다. 모드버스는 빌딩 자동 제어 시스템의 표준 통신 프로토콜이 되었으며, 모드버스는 산업용 전자기기를 연결하는 일반적인 사용 방법이다.