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전력 실은 이더넷, PoE 확산 가속도
전력 실은 이더넷, PoE 확산 가속도
  • 차종환 기자
  • 승인 2020.08.03 07:51
  • 댓글 0
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데이터와 전력 동시 전송…IP 디바이스 활용성↑

사물인터넷(IoT) 시대를 맞아 인터넷에 연결해 데이터를 주고받는 디바이스의 수가 급격히 늘어났다.

전자제품은 전원 공급이 필수다. 배터리 구동 방식이 아닌 이상 전원 케이블을 연결해야 한다. 하지만 이는 사용상 많은 제약을 유발한다.

데이터와 전력을 동시에 전송할 수 있는 PoE 기술이 구원투수 역할을 할 수 있을지 관심이 집중되고 있다.

 

기술개요

PoE 지원 장비의 연결 모습.
PoE 지원 장비의 연결 모습.

PoE는 Power Over Ethernet의 약자다. 말 그대로 전원을 따로 연결하지 않고 UTP케이블 상에 전력이 전송되도록 한 기술이다.

2003년 IEEE 802.3af로 표준이 제정됐다.

IEEE 802.3af 표준은 각 포트당 15.4W의 전력을 제공하며 약 350mA의 전류를 제공함을 정의하고 있다.

PoE는 PSE(Power Sourcing Equipment)와 PD(Powered Devices) 2가지 장치로 구성된다.

PSE는 UTP 케이블을 통해 PD에게 전원을 공급하는 장치다. 네트워크장비 및 PoE 허브가 이에 해당한다.

PD는 PSE로부터 전원을 공급 받는 장치다. 무선AP, IP폰, IP카메라 등 일반 사용자단에서 사용하는 대부분의 디바이스들이 포함된다.

PSE의 출력전압 범위는 DC 44V~57V이며 PD는 약 DC 37~57V의 입력전압 범위를 갖는다.

CAT5/5e 24AWG UTP케이블 기준 최대 100미터까지 전력을 전송할 수 있다.

2009년에 PoE+라고 불리는 IEEE 802.3at가 제정됐다.

802.11n을 지원하는 무선AP, 팬틸트 IP카메라 등 PoE 디바이스들의 성능이 향상됨에 따라 기존 PoE 규격의 최대 전력인 15.4W 이상이 필요하게 되면서 등장한 규격이다. 최대 30W의 전력을 공급할 수 있다.

PoE의 PSE는 PoE PD에만 전력을 공급할 수 있지만, PoE+ PSE는 PoE와 PoE+ PD 모두에게 전력을 공급할 수 있다.

케이블 길이가 길면 길수록 손실되는 전력이 많아지는 것은 단점이다. PD 최소 보장 전력은 PoE의 경우 포트당 12.95W, PoE+의 경우 포트당 25.5W다.

 

구성

PoE는 PSE의 전원공급 방식에 따라 ‘엔드스팬(Endspan) PSE’와 ‘미드스팬(Midspan) PSE’로 나뉜다.

엔드스팬 PSE는 UTP 케이블의 1, 2번과 3, 6번을 통해 데이터와 전원을 모두 전달하는 방법이다.

이 방식은 상대적으로 구현이 복잡하고 PSE의 전력전송 모듈에 문제가 발생하는 경우 데이터 전송에까지 영향을 줄 수 있다는 단점이 있지만 UTP 케이블의 8개 와이어를 모두 사용하는 1000Mbps 기가비트 이더넷에서도 사용이 가능하다.

미드스팬 PSE는 UTP 케이블의 사용하지 않는 4, 5, 7, 8번 와이어를 통해 전력을 전달하는 방식이다.

대부분의 10/100Mbps 네트워크장비에서 미드스팬 방식을 사용하고 있으며, 구현이 단순하고 생산단가가 저렴하다는 장점이 있다.

일부 두 방식 모두를 지원하는 PSE가 있는데, 가격이 고가이고 구하기도 쉽지 않다.

PoE는 능동(active) 방식과 수동(passive) 방식으로 구분하기도 한다.

모든 케이블은 저항을 띄기 때문에 길이가 길어질수록 케이블에 더 많은 전압이 걸리게 된다. 이는 정작 PD에 전달되는 전압은 줄어드는 결과를 낳는다.

능동 방식은 양쪽 전력송수신 모듈이 서로 정보를 교환하며 케이블의 길이에 상관없이 최적의 전압을 유지하는 방식으로 장거리 전송에 유리하다.

수동 방식은 양쪽 모듈의 정보교환 없이 일방적으로 전력을 전송하게 되며 단거리 전송에 유리하고 단가가 저렴하다. 실제 90% 이상의 PD 장비들이 PSE로부터 30미터 이내의 거리에 설치되고 있음을 감안하면 대부분 수동 방식을 사용하고 있다고 봐도 무방하다.

 

기대효과

PoE는 전력과 데이터 전송에 하나의 케이블만 사용하기 때문에 네트워크장비 및 IP폰 등을 위한 케이블을 구입하고 관리하는 데 소요되는 비용을 절약할 수 있다.

케이블이 너무 비싸거나 설치에 제약이 따르는 건물의 경우, PoE는 네트워크의 설치와 확장을 저렴하면서도 간편하게 할 수 있는 기초가 된다.

예로, 디바이스의 전원을 연결하기 적합하지 않은 장소의 경우 디바이스를 천장에 달아 설치할 수 있으며, 복잡한 장비실이나 배선실을 간소화 혹은 생략할 수 있는 것이다.

PoE와 PoE+로 전력을 공급받는 장치에는 필요한 전력량에 따라 0~4 등급이 지정된다.

PD를 PSE에 연결하면, 해당 등급이 PSE에 전달돼 PSE가 정확한 양의 전력을 PD에 공급하는 식이다.

등급 1, 등급 2, 등급 3 장치에는 매우 적은 전력, 적은 전력, 중간 전력이 필요하지만 등급 4(PoE+) 장치에는 매우 많은 양의 전력이 필요하며 PoE+ PSE와만 호환된다.

 

<PoE 표준 파라미터 비교>

구분 PoE(802.3af) PoE+(802.3at)
PD 가용 전력 12.95W 25.50W
PSE 전송 최대 전력 15.40W 30.0W
PSE 전압범위 44.0~57.0V 50.0~57.0V
PD 전압범위 37.0~57.0V 42.5~57.0V
최대 전류 350mA 600mA
최대 케이블 저항 20Ω(Cat.3) 12.5Ω(Cat.5)
지원 케이블링 Cat.3, Cat.5 Cat.5
지원 모드 모드A(endspan), 모드B(midspan) 모드A, 모드B


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