1. 서 론

스마트홈(Smart Home)은 지능형 정보 생활기기가 네트워크로 연결돼 사람과 자연스러운 상호작용으로 인간 중심 서비스 환경에서 유익한 실감 생활 서비스를 제공하는 기술로 AI와 IoT, ICT 등 첨단기술을 주택에 접목함으로써 삶의 질을 제고하고 편의성을 극대화하는 데 그 목적을 둔다^[1]. 4차 산업혁명의 핵심 기술은 ICBM(IoT, Cloud, Big Data Mobile) 그리고 AI 등으로 이런 기술들의 융합으로 인한 다양한 산업 모델이 등장하고 있다^[2]. 다양한 산업 모델의 부분으로써 스마트홈 기술이 빠르게 발전되어 왔으며, 포스트 코로나 시대를 맞이하면서 스마트홈 시장이 급격하게 성장했다. Statista에서 조사한 스마트홈의 시장의 크기는 2018년 557.1억 달러, 2019년 681.2억 달러, 2020년 787억 달러, 2021년 1072.8억 달러로 2018년부터 2020년까지 시장의 규모가 22.3%, 15.5%로 성장하였고 2021년에 약 36.3%의 큰 증가세를 보였으며 2027년에는 2,229억 달러에 이를 것으로 예상한다^[3].

2020년 대중교통 현황조사에 따르면 주 이용 교통수단은 지하철 32%, 버스 68.1%로 버스를 이용하는 비중이 더 크며 통행목적은 출퇴근이 28.1%이고 등하교가 11.9%로 직장인들과 학생들이 아침에 외출하기 위해 대중교통으로 버스를 이용하는 것으로 나타났다^[4]. 본 연구는 대중교통을 이용하는 사람을 대상으로 하며, 등교나 출근 등 아침에 외출하는 거주자에게 많은 도움이 될 것이다. 직장인이나 학생들은 출근 혹은 등교를 위해 아침 식사를 빠르게 할 수 있는 간편식이나 멀티 스킨케어 제품 등 외출 준비를 간편하게 해주는 제품의 시장이 커지고 있다^[5]. 그만큼 아침 시간을 효율적으로 사용하기 위한 수단 및 방법 등이 늘어나고 있으며 이와 관련한 시간을 절약하는 방법에 관심이 크다.

스마트조명의 발달로 주거 공간 내부환경의 조명을 제어하는 것에서 벗어나 거주자가 실생활에 필요한 조명제어를 위한 프로그램이 활발하게 진행되고 있다. 특히, 스마트조명이 몰입감을 더하거나 집중을 위한 조명제어 등의 주로 사용하는 감성조명 영역보다는 본 연구에서는 기존에 유용하게 사용하는 기능을 조명과 연동하여 스마트홈에 적용하면 일상생활에서 필요한 정보를 조명의 색상 변화만으로 인지할 수 있어서 일상생활에 편의성을 더해줄 수 있다.

2. 프로그램 구성 및 내용

2.1 스마트조명

본 연구는 스마트조명인 Philips Hue를 활용하여 입력한 값을 통해 특정 버스정류장의 특정 버스의 도착시간 정보를 받아서 조명제어를 하기 위한 프로그램이다. 본 연구에서 개발한 프로그램을 구현하기 위해서 Philips Hue E26 스마트전구 1개, Hue Bridge가 사용되었다. 이때 사용한 Hue Bridge는 Zigbee기반의 허브 장치로 랜선을 통해 집안의 네트워크에 연결되고 스마트조명의 칩으로 활성화되는 망사형 네트워크이며, 이를 이용하면 집안 전체를 제어할 수 있다. 기존 사용하고 있던 스마트홈 기기와 Philips Hue와 호환되기 때문에 Hue Bridge를 사용하여 기존 플랫폼과 연동하여 NAVER Clova, Google Assistant 등의 음성제어와 함께 추가적인 스위치나 센서를 통한 실내조명, 에어컨, 온습도 제어가 가능하다.

조명은 벽이나 가구에 부착하여 눈높이에 맞춰 가시성을 높일 목적으로 위치의 변경이 자유로운 Bulb 모양의 E26 스마트전구를 사용하였다. Table 1은 버스 도착시간 시각적 알림 프로그램에 사용된 제품들을 나타낸 것이다.

Hue Bridge를 통해 Philips 스마트전구를 제어하기 위해서 두 기기를 연동해야 하는데 Philips Hue 애플리케이션을 통해 연결할 수 있다. Philips Hue 애플리케이션이 설치된 기기와 Hue Bridge는 동일한 Wi-Fi 네트워크에 연결되어야 하며 Hue Bridge를 Philips Hue 애플리케이션에서 검색 후 연동하고 Philips Hue 스마트전구도 같은 방법으로 연동한다.

Philips Hue 스마트전구를 제어하기 위한 Python 코드를 작성할 때 Hue Bridge의 IP주소를 입력해야 하며 IP주소는 Philips Hue 애플리케이션에서 찾을 수 있다. 연결한 후 Hue Bridge에 연동된 조명의 이름을 사용하여 특정 조명을 On/Off, 밝기 그리고 색상 변경 등의 설정을 입력하여 조명을 제어할 수 있다.

Table 1. IoT product used in the study

구분	사진
Philips Hue E26 스마트조명
Hue Bridge

2.2 프로그램 소프트웨어 개요

버스 도착시간에 따른 시각적 알림 프로그램을 위해서는 특정 버스정류장에서 특정 버스 도착시간 정보를 실시간으로 반영해야 한다. 이에 본 연구에서는 Python 언어를 사용하였으며, 실시간 버스 도착 정보는 정부에서 운영하는 공공데이터포털(data.go.kr)의 OPEN API(Application Programming Interface)를 통해 데이터를 받았다.

공공데이터포털은 공공기관이 생성 또는 취득하여 관리하는 공공데이터를 한 곳에서 제공하는 통합 창구로 국민이 쉽고 편리하게 공공데이터를 이용할 수 있도록 파일데이터, OPEN API, 시각화 등 다양한 방식으로 제공하고 있다. 여기서 OPEN API란 다양한 응용 프로그램에 사용할 수 있는 운영체제 혹은 프로그래밍 언어가 제공하는 기능을 제어할 수 있게 만든 인터페이스이다^[7].

버스 도착시간 알림 프로그램의 개요도는 Fig. 1과 같다. 버스 도착시간 알림 프로그램은 API 통신을 위한 입력값으로 도시명, 정류소명, 정류소번호, 노선번호를 넣고 Python 코드를 통해 반환값으로 도시코드, 정류소ID, 노선ID를 받게된다. 반환값은 도착시간을 알기 위한 함수의 입력값으로 다시 사용하여 실시간으로 도착시간 정보(T)를 얻게 된다. 도착시간 정보에 따라 Philips Hue 스마트조명을 제어하며 10초마다 이 과정을 반복하여 자동으로 업데이트하는 프로그램이다.

Fig. 1. Visual notification program for bus arrival time using lighting flow chart

Fig. 2는 프로그램의 Python코드의 일부로 버스의 도착시간을 정보(T)를 얻기 위한 함수이다. 버스의 도착시간을 가져오기 위해서 엽력값을 통해 반환된 city_code, nodeid, routeid를 가지고 API 요청을 위한 url을 생성하여 HTTP GET요청을 보낸다. url 부분의 ‘http://apis.data.go.kr/1613000/ArvlInfoInqireService’는 API의 기본 엔드포인트이고 ‘getSttnAcctoSpcify RouteBusArvlPrearngeInfoList’는 정류장에서 특정 노선의 버스 도착 예상 정보를 조회하는 기능을 호출한다. 대한민국 버스 정보 API 서버에서 받은 요청을 처리하고 입력한 정류장과 버스 노선에 대한 정보를 포함한 결과를 XML 형식의 응답을 반환하며 Fig. 2의 함수를 통해 XML 응답을 파싱하고 도착 예상 시간 정보를 추출한다. 해당 버스 노선의 도착 예상 시간이 없다면 함수는 None을 반환하며 도착 예상 시간을 받았다면 그 값을 정수로 변환해서 보기 편하게 나타낸다.

Fig. 2. Function to get the arrival time for the next bus for a given route and station

3. 버스 도착시간 알림 프로그램 구현

Table 3은 버스의 도착시간 정보(T)에 따른 인터페이스와 조명의 색상 변화를 나타낸 것이며 Fig. 3은 스마트조명을 거울 근처에 설치하여 버스 도착시간 알림 프로그램을 구현한 모습이다. 스마트조명은 거울 근처에 설치했으며 아침에는 일반적으로 거울 앞에서 화장 및 의상을 확인하는 시간을 갖기 때문에 노출 정도와 정보를 확인하기 쉬운 점을 고려하였다.

Table 4는 입력값을 넣고 결과에 따른 인터페이스 창이다. 입력값에 따른 반환값이 정상적으로 인식되었을 때 입력값 상태가 ‘정상’인 경우의 결과의 인터페이스 창처럼 버스의 도착시간이 출력된다. 입력값을 잘못 입력하면 입력값 상태가 ‘도시명 오류’, ‘정류소번호 오류’ 그리고 ‘노선번호 오류’같이 경고문이 반환된다.

Fig. 3. Lighting changes according to program execution

Table 3. Color Change of Lights Based on Bus Arrival Time Information (T)

Table 4. Interface window as input value changes

4. 결 론

LED 조명과 IoT 등이 결합한 스마트조명은 사용자의 편의성과 에너지 절약을 위하여 널리 사용되고 있고 스마트홈 시장의 확장과 함께 스마트조명의 발전이 이루어지고 있다.

기존의 스마트폰을 사용하여 버스 도착시간 알림 애플리케이션은 손과 눈을 사용해서 남은 시간은 확인해야 해서 외출 준비를 멈춰서 확인해야 하는 번거로움이 있었다. 본 연구에서는 기존의 활동을 멈추지 않아도 인간이 색상을 인지하는 시야각을 활용하는 방법을 제시하였다.

본 연구에는 실생활에서 편리하게 사용하고 있는 애플리케이션과 Philips Hue 스마트조명을 연동하는 프로그램을 개발했다. 버스의 도착시간 정보(T)는 정부가 제공하는 공공데이터포털(data.go.kr)에서 API를 활용하여 도시명, 정류소명, 정류소번호, 노선번호를 입력값으로 하여 반환받은 데이터를 활용하여 실시간으로 도착시간 정보(T)를 받아 기준 시간에 따라 Philips Hue 스마트조명의 색상 변화를 10초마다 자동으로 업데이트하여 외출하는 시간을 간단한 색상 변화만으로 인지할 수 있게 개발한 프로그램이다. 입력값에 따른 인터페이스와 조명 색상 변화는 Table 3과 Table 4와 같으며 네트워크 혹은 서버 응답이 지연될경우 10초 주기보다 오래 걸릴 수 있다.

Philips Hue 스마트조명을 통해 색이 변하여 시각적인 인지를 통해 색상의 변화만으로 버스 도착시간에 맞춰 집 밖으로 나가야 하는 시간을 알 수 있어서 바쁘게 사는 현대인의 효율적인 시간 관리를 도와주는 조명제어 방법이 될 것이다. 이를 활용하여 기존 실내 등을 사용하여 다양한 프로그램을 개발하여 연동할 수 있다면 시스템을 미리 설정하고 편하게 다른 활동을 할 수 있어 기존 활동에 집중할 수 있어 효율적인 생활을 제공하는 조명환경이 될 것으로 기대된다.