일반 주택의 관리를 위한 디지털 집사(스마트홈) 구축

디지털 집사 

 

구글 검색을 해 보니까 디지털 집사라는 용어는 삼성전자, KT 등이 사용한 적이 있네요. 홈오토메이션, 스마트홈 등의 비슷한 용어가 있겠습니다. 디지털 집사는 말 그대로 집을 관리하는데 IT 기술을 사용한다는 의미로 보면 될 것 같고, 온습도센서로부터 스마트플러그 등의  IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 장치들을 활용하게 됩니다. 

 

요즘 아파트의 경우에는 월패드에서 엘리베이터 호출, 냉난방 제어부터 집안의 IT 장비들을 모니터링 및 조작할 수 있겠지만, 일반 주택에서는 스스로 구축해야 하는 경우가 많을 것으로 보입니다. 

 

이번 글은 3년 넘게 부모님 집에서 구축하여  '디지털 집사'로 역할을 해 온 홈어시스턴트(Home Assistant)의 화면을 중심으로  정리해 보려고 합니다.

 

참고로, 하이퍼링크(밑줄+파란글씨)를 따라 가시면 제가 블로그나 클리앙에 써 놓은 글과 연결되어 좀 더 자세한 내용을 찾아보실 수도 있습니다. 

 

위치별 구축 내용 

전체적인 모니터링과 제어는 아래 표와 같이 정리할 수 있습니다. 구축 후에 효과를 체감하는 기능은 밑줄을 그어 보았습니다. 

위치	모니터링/제어 내용	관련 장비
거실	1) 온습도 및 미세먼지, CO2 측정  2) 난방 자동 제어  3) 구형 에어컨 제어  4) Volumio 인터넷 라디오 자동 작동  5) 홈어시스턴트를 통한 구글 스피커 음성 안내 6) 댁내 전력 사용량 7) 드림봇 물걸레 로봇청소기 제어	IoT 온습도 센서 미세먼지 및 CO2 측정기(DIY) 구글 네스트 온도조절기 적외선 리모콘(DIY)  구글 호환 스피커  Volumio용 라즈베리파이  7인치 LCD 라즈베리파이  IoT 클램프식 전력계  물걸레 로봇청소기
주방	8) 인덕션 플레이트 온도 측정  9) 주방 후드 밑 온습도 측정  10) 주방 후드 자동 작동 11) 미닫이 창문 원격 제어	IoT 온습도 센서 적외선 온도 센서(DIY)  스마트 플러그  IoT 여닫이 창문 개폐 장치
마당/옥상	12) 마당 감시용 웹캠   13) 구형 사료 급식 장치 원격 제어(DIY개조)  14) 사료급식 모니터링용 웹캠 15) 구형 태양광 인버터 발전량 측정	Wyze Webcam  ESP32CAM  Elfin EW11 RS-485 무선 어댑터
화장실	16) 습기 제거용 배기팬(여름) 혹은 PTC히터(겨울) 원격 제어 17) IoT 세탁기/건조기의 종료 시 음성 안내	IoT 플러그  주방용 배기팬  로터리 스위치 방식의 PTC 히터
안방	18) IoT 선풍기 원격 제어(Mi Home 앱)	IoT 선풍기

 

관리항목별 구축 내용 

항목	목적	작동방법	관련장비	제어
난방제어	난방 온도 자동 설정 화장실 (습기제거) 난방	해가 뜨면 22.7도 해가 지면 23도로 설정 화장실 습도가 85%보다 높으면 음성으로 안내(히터 가동은 안전을 위해 멀티리모콘으로 원격 제어)	NEST 온도조절기 BT 온도계(샤오미) - 거실온도 지그비 온도계(아카라) - 바닥온도 지그비 온도계(아카라) - 화장실 습도 PTC 700W 히터 IoT 플러그 - 히터 ON/OFF 제어 인체감지센서(아카라) - 화장실 재실 확인	HA
냉방제어	구형 에어컨 냄새 제거를 위한 건조 후 OFF	수동 가동 혹은 특정 온도가 넘어가면 일정 시간 가동한 후 온도를 올려서 송풍한 후 종료	적외선 송수신기(DIY/ESPHome)	HA
조명제어	야간에 화장실 앞 LED 등 ON/OFF	오후10시부터 해 뜨기 전까지 ON	USB 스위치 micro(Sonoff)	앱
자동창문	야간 CO2 감소	1000ppm초과하면 15분간 창문 개방 후 닫기	Tuya 호환 여닫이용(Aliexpress) SCD40 CO2 센서(DIY/ESPHome)	HA
레인지후드	팬소음을 줄이는 주방 팬 가동 자동화	습도가 80%가 넘으면 팬 작동 적외선 측정 온도가 55도 이상이고 상승 패턴이면 팬 작동 45도 이하이고 하강 패턴이면 팬 멈춤 버튼으로 수동 ON/OFF 가능	지그비 온도계(아카라) - 습도 MCU8833(DIY/ESPHome) - 8x8 적외선 온도 어레이 IoT 플러그 - 팬 ON/OFF 제어 지그비 버튼(Sonoff)	앱 HA
애견자동급식	사료 자동 공급	특정 시간에 사료를 자동으로 공급 사료 배출 모습을 카메라로 모니터링	구형 PETOI 급식기 개조(DIY/ESPHome) ESP32CAM(ESPHome)	HA
야외개집난방	개집 난방	영하로 떨어질 경우 PTC 히터 1시간 가동	릴레이(DIY/ESPHome)에 연결한 50W PTC 히터	HA
배경음악	오전8시부터 라디오 켜기	Volumio로 Classic FM이나 KBS Classic FM을 틀기 TV가 켜지면 자동으로 OFF	Raspberry Pi Volumio 및 앰프/스피커	HA
음성안내	생활 필요 정보를 음성으로 안내	Google Translate를 사용하여 필요 정보를 방송(음력날짜, 네이버 날씨, 미세먼지, 세탁기/건조기 완료, 사료 공급 등)	Lenovo 8 inch display - 구글  캐스트	HA
화면보호	대시보드로 사용 중인 Rpi 7인치 화면 보호	LCD를 사람이 움직일 때만 켜기	7인치 Raspberry Pi - Home Assistant 대시보드 인체 감지 센서(아카라) - 화면 ON/OFF용	HA
멀티리모콘	버튼으로 장비 제어	사료공급, 화장실 PTC 히터 작동, 물걸레청소기 작동 등	Tuya 호환 4버튼 지그비 리모콘	HA

 

홈어시스턴트 화면 설명 

위 구축 범위에 있는 내용을 화면을 중심으로 설명해 보려고 합니다. 

홈어시스턴트 대시보드 첫 화면 모습(7인치 LCD 혹은 PC의 웹브라우저 상에 표시)

 

첫  화면에서는 

• 외부 기온, 외부 미세먼지/초미세먼지를 표시합니다. 
• 실내 초미세먼지 값을 10 이하로 관리하는 편입니다. 보통 이산화탄소 수치를 600~800ppm 내외로 관리하면서 공기정화기를 2대 가동하면 목적을 이룰 수 있습니다. 
• 실내의 온습도를 표시하여 난방이나 에어컨 가동에 참고합니다. 
• 이산화탄소(MH-Z19B 및 SCD40)는 환기를 시킬 때 기준으로 사용합니다. MH-Z19B와 SCD40은 측정 방법에 약간 차이가 있고, 특정 환경에서는 값 차이도 많이 납니다. 보통 SCD40이 더 크게 나오는 경향이 있습니다. 둘 다 값이 틀어지므로 가끔씩(몇 주에 한 번) 초기화를 해 주는 것이 좋습니다.  
• 오전 8시부터는 Volumio를 연결하여 인터넷 라디오를 자동으로 켭니다. 앰프와 스피커는 추가로 연결되어 있습니다. 
• NEST 온도조절기의 값을 표시합니다. 온도 조절도 가능합니다. 단, 아직 공식 지원이 아니라서 1주마다 한번씩 재인증을 해주어야 제어가 됩니다.  네스트 온도계 3세대 유럽형의 설치는 다음 글을 참고해 주세요(https://www.clien.net/service/board/cm_iot/17605737). 네스트를 자동으로 작동할 때와 바닥온도를 기준으로 수동으로 작동시킬 때 에너지 절약이 크다고 말하기는 어려울 것 같습니다(약간 절약되고, 체감 온도대로 난방할 수 있다는 것은 장점).   

주방 관련 정보 표시

 

두 번째 화면에서는

• 인덕션 플레이트의 온도를 적외선으로 측정하여 온도 상승에 따라 자동으로 주방 팬(레인지 후드)을 가동합니다. 50도나 55도를 기준으로 끄거나 켜고 있습니다. MCU8833은 AMG8833 8x8 적외선 열화상 센서의 시리얼통신 버전으로 ESP8266보드를 DIY로 만들어서 사용 중입니다. 레인지 후드는 늘 켜진 상태이고 전원선을 IoT 플러그에 연결하여 제어하고 있습니다. 초기에 작성한 글은 다음과 같습니다(https://imky.tistory.com/29) 
• 창문 열기/닫기는 주방에 있는 작은 미닫이 창을 제어하는 것이고, 환기에 필요한 만큼 열기 위한 기능(예: 6인용 7초)도 있습니다.  

 

마당 및 옥상 관련 화면

 

세번째 화면에서는 

• 옥내 배전반에 CT 방식 전력계 값을 표시합니다. 
• 구형 사료 급식기를 DIY로 개조하여 사료를 자동 공급합니다. 
• 단열 공사한 개집 내에 온습도계를 부착하여 모니터링합니다. 이를 바탕으로 겨울과 여름에 보완을 해 주고 있습니다. 
• 마당과 급식기를 웹캠으로 모니터링합니다. 
• 옥상에 설치된 구형 태양광 인버터의 일일 발전량을 모니터링합니다. 

 

 

네번째 화면에서는 

• NEST 온도 조절기를 제어합니다. 자동화를 통하여 마루 바닥 온도에 따라 설정 온도를 변경할 수 있습니다. 자세한 내용은 첫 화면의 설명을 참고해 주세요. 
• 화장실에 스마트플러그에 연결한, 겨울에는 PTC 히터를 여름에는 레인지후드용 강력 팬을 작동하여 습도를 조절합니다. 5분 작동 후 꺼지는 기능을 홈어시스턴트로 구현하였습니다. 

화장실 샤워 후 여름에는 팬, 겨울에는 PTC 히터를 가동

 

 

다섯번째 화면에서는 

• TV, 건조기, 세탁기의 상태를 확인합니다. 
• 이산화탄소 센서를 초기화합니다. 
• 네이버 날씨를 표시합니다. 매 시간마다 날씨 정보를 구글 스피커를 통해 브리핑합니다. 

 

여섯번째 화면에서는 

• 물걸레 로봇 청소기를 제어합니다. 추가로 지그비 4버튼 커스텀가능 리모콘으로도 조작하고 있습니다. 기능이 많아졌는지 로봇청소기 베이스 스테이션의 버튼 만으로 물걸레 청소 시키는게 원활하지 않고, 안드로이드 앱을 켜서 조작하는 것도 불편하여 통합하게 되었습니다.   

 

마지막 화면에서는 

• DIY로 제작한 적외선 리모콘을 통해 구형 에어컨을 작동시킨 후 2분간 건조(설정 온도 올리기) 시킨 후 자동으로 종료합니다. 
• 옥내 순간 전력량을 표시하여, 에어컨 가동 전 확인하여, 인덕션/전자레인지/식기건조기/건조기/에어프라이어 등과 동시에 가동하지 않도록 합니다. 순간적으로 5kW까지 올라가는데 보통 가정용 전기 설비는 3kW가 최대 용량인 것으로 알고 있습니다. 
• 순간전력량이 1000W를 넘어서면, 에어컨 자동 운전 버튼들은 보이지 않게 됩니다. 
• 15분이나 25분 등 정해진 시간보다 빨리 자동화를 끄기 위해 "에어컨 - 즉시 종료"를 누르면 설정 온도 높이고 2분 후 자동 종료합니다. 
• "에어컨 새벽 자동 운전"은 야간에 정각마다 실내 온도가 29.6도가 넘으면 15분간 제습 운전을 하도록 합니다. 화면과 같이 꺼 놓으면 작동하지 않습니다.  

맺음말 

IoT만큼 생활에 밀접한 것이 없는데, 여전히 누구나 쉽게 구축하기는 어렵습니다. 근래에는 인테리어회사에서도 스마트홈을 구축해 주는 것 같더군요. 저도 대부분 샤오미/Tuya 계열의 제품을 수입하거나 DIY로 직접 보드를 만드는 등의 작업을 했습니다. 

 

요즈음 핫한 LLM 대용량언어모델들이 좀 더 발전하여 개인 비서의 수준까지 올라온다면, 스마트홈도 훨씬 더 지능적인 자동화가 가능할 것 같습니다. 

 

2024.12. 화면 변경 사항

Dashboard를 수동으로 설정하도록 하면 섹션 내에 요소들을 모으는 기능이 기본으로 되었습니다.