지속적으로 진화하는 PoE 기술 (제 1부)

June 10, 2024

지속적으로 진화하는 PoE 기술(출처: Jakub Krechowicz/Shutterstock.com)

PoE(Power over Ethernet)는 PD(Powered Device) 간의 빠르고 비용 효율적인 네트워크 통신에 대한 요구에 대응하면서 지속적으로 발전해 왔습니다. 이번 포스트에서는 지속적으로 진화하는 PoE 기술에 대해 1, 2부로 나누어 살펴보겠습니다. 1부에서는 PoE 표준 기술의 진화 여정에 대해, 2부에서는 PoE 기술의 최신 동향과 관련 제품에 대해 소개합니다.

PoE 기술의 진화

IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)는 네트워크 연결을 공유하는 장치들을 지원하기 위한 안전 표준을 개발했습니다. 2003년부터 여러 버전의 표준을 승인하고 지원해 왔는데, 10Mbps의 느린 10 Base-T 와 100Mbps의 100 Base-TX의 경우, 4쌍의 카테고리 5(CAT5) 트위스티드 케이블 중 2쌍만 신호에 사용되며, 나머지 두 쌍은 최종 디바이스에 전력을 전송하는 데 사용됩니다(그림 1).

그림 1: 두 쌍의 트위스티드 케이블을 통해 데이터 전달이 이루어지고, 다른 두 쌍으로 전원이 연결되는 모습을 보여줍니다. 데이터 전송은 4쌍 모두에서 이루어질 수 있지만, 전원 공급은 빨간색 쌍에서만 가능합니다. (출처: 마이크로칩)

전원과 접지에 일반적으로 사용되지 않는 전선을 사용하는 표준도 있습니다(변형 B). 이와 함께, 변형 A는 오디오 콘덴서 마이크용 팬텀 파워(phantom power)에 사용되는 -48볼트와 같은 전원 상에 신호를 올려 보냅니다. 이 영리한 기술은 각 트위스트 페어를 전압 차동으로 바이어스합니다. 이렇게 하면 각각의 전압 전위에 대해 차동인 신호를 간섭하지 않고 전력을 추출할 수 있습니다.

또 다른 변형 표준인 4PPoE는 4쌍의 트위스트 페어를 모두 전원 공급에 사용하여 전동화된 카메라, 비상 조명 소스, 통풍구 액추에이터, 릴레이 및 펌프 등 일반 가전보다 높은 수준의 전원 공급을 허용합니다(그림 2).

그림 2: 4쌍, 즉 8개의 전선 모두를 이용해 전원을 공급하는 4쌍 전원 연결을 보여줍니다. (출처: 마이크로칩)

흥미로운 점은 PoE가 최초의 전력 네트워킹 기술이 아니라는 점입니다. 이미 수십 년 전에 RS-232 기반 네트워킹 체계는 4-와이어 RJ-11 케이블 연결을 사용하여 장거리에 송수신 및 정류된 AC를 공급했습니다. 정류된 AC는 케이블 임피던스에 의해 제한되지 않도록 AC처럼 보였고, 모두 NRZ(Non-Return-to-Zero) 신호에 대한 공통 접지 레퍼런스를 가지고 있었습니다.

왜 유선인가?

와이파이, 블루투스, 지그비, UWB(Ultra-Wideband), 그 밖에도 사용할 수 있는 무선 프로토콜이 많이 있고, 무선의 효율도 검증된 상태에서 굳이 유선 연결을 이용해야 하는 이유가 무엇일까요? 우선, 제어 또는 모니터링해야 하는 모든 원격 시설들이 전원에 연결되는 것은 아닙니다. 매립형 센서와 액추에이터는 크롤링 공간, 다락방, 통풍구 내부, 심지어 사람이 들어갈 수 없는 위치에 있을 수 있습니다. 자체 전원과 유선 연결이 유일한 솔루션일 수 있습니다. 마찬가지로 비상 조명 같은 핵심 설비는 주 전원을 잃더라도 여전히 PoE 전원으로 작동할 수 있습니다. 이는 비상 계단통에서 조명이 유지되는 고층 빌딩과 같은 곳의 비상 상황에서 특히 중요합니다. 이럴 때, 무선 연결은 간섭에 취약하다는 점에서 유선이 더 선호되는 것입니다. 이 점은 모든 보안 시스템에서 중요한 고려 사항입니다.

최신 표준은 IEEE 802.3bt

2003년 초, 802.3af 표준은 15.4W를 소싱할 수 있었는데, 이는 임베디드, 매립형, 분산형 센서 시스템에 충분한 전력입니다. 카메라, 인터넷 프로토콜(IP) 전화, 무선 LAN용 액세스 포인트도 이 표준 기술을 활용했습니다. 2009년 IEE 802.at 표준은 케이블당 최대 30W의 전원 공급을 허용하여 사용자 인터페이스 단자, 낮은 레벨의 조명 등 잠재적으로 더 많은 전력을 필요로 하는 애플리케이션에 대한 가능성을 열어주었습니다. 뿐만 아니라 이제는 더 큰 사운드와 사이렌 시스템도 가능해졌습니다.

2018년에 승인된 최신 IEEE 802.bt 표준은 점점 더 채택이 늘고 있으며, 802.3bt 타입 3-클래스 기기의 경우 60W, 802.3bt 타입 4-클래스 기기의 경우 90W로 향상되었습니다. 이는 단일 포트 엔드포인트 애플리케이션에 전력을 제공할 뿐 아니라 원격 다중 포트를 구현할 수 있게 해주며, 각각은 멀티 포트 스위치의 최대 90W까지 누적 전력을 공급할 수 있습니다. 이 정도 수준이면 솔레노이드, 모터, 그 밖에 비상문 개폐 콕핏(cockpit) 시스템과 같은 전기기계적 기능까지 지원할 수 있습니다.

다음 포스트는 "지속적으로 진화하는 PoE 기술 제 2부"로 최신 PoE 기술의 동향과 관련 제품에 대해 소개하겠습니다.