다이브엑스의 HD-PDI System 
업계에서는 IP기반의 영상 시큐리티 제품의 계속 성장할 것이라고 예측하고 있다. 이러한 분위기가 조성되고 있는 이유는 HD-SDI 방식에서 드러난 여러 문제점의 해결이 더뎌지고 있기 때문이다. 그러나 기존의 NVR와 IP 카메라 역시 ‘네트워크 트래픽’이라는 근원적인 문제를 안고 있어서 HD CCTV 시장에 새로운 활로를 모색해야 하는 것은 자명한 사실이 되어 왔다.
이번 기고에서는 HD-SDI 방식의 문제점과 이를 해결하기 위해 새롭게 떠오른 IP를 기반으로 하는 새로운 CCTV 시장의 확장 가능성과 IP카메라의 한계와 문제점을 살펴보고 이것을 해결하기 위해서, 다이브엑스의 차세대 Full HD 솔루션인 HD-PDI 방식에 관해서 구체적으로 다뤄보고자 한다.
오 인 석 │ 다이브엑스 기술 개발부 대리(daivx@daum.net)
많은 제조업체와 개발회사들은 이제 IP 기반의 HD-CCTV 기술에 눈을 돌리고 있다. 이것은 지금 현존하고 있는 IP 카메라를 말하는 것이 아니라, 새로운 방식으로 운영하는 ‘IP 기반의 새롭게 발전되고 변화된 기술의 CCTV’를 말하는 것이다.
오랫동안 DVR 시스템과 소프트웨어를 개발해왔던 다이브엑스는 HD-SDI와 HD-IP 카메라의 한계를 극복하기 위해서, 기존의 방식을 버리고 새로운 해법을 제시했다.
HD-SDI 방식의 문제점
디지털 초기 시대에 SDI(Serial Digital Interface)는 PDI(Parallel Digital Interface) 방식의 문제점을 해결하고자 등장했다. 이것이 HD 시대로 넘어 오면서 HD-SDI 규정으로 만들어 졌는데, 이것은 HDTV 신호 규정이었으므로 CCTV에 온전히 적용하기 어려운 부분이 있었다. 이 당시에도 CCTV 분야에는 HD를 위한 IP 카메라 방식이 이미 존재하고 있었지만, HD-SDI가 발전하게 된 이유는 IP 카메라엔 근본적인 문제가 해결되지 않았기 때문이다.
HD-SDI의 출연당시 목적은 아날로그와 다름없는 쉬운 설치와, 무엇보다도 기존 동축 케이블을 그대로 이용하면서도 아날로그 카메라와 호환이 자유자재로 가능하게 하는 것이었다. 그러나 시간이 지난 지금도 여전히 HD-SDI의 처음의 목적에 부합하지 못하고 있는데 그 문제는 다음과 같다.
1. 카메라마다 동축 케이블을 연결해야하는 복잡한 배선 및 설치 : HD-SDI는 규정된 동축 케이블을 일일이 각 카메라마다 연결해야 하기 때문에 배선이 복잡할 뿐더러 비용이 많이 들고 비효율적이다.
2. 신호연장을 위한 고가의 액세서리 : 케이블의 상태에 따라서 신호가 약 50m~100m 사이에 고가의 리피트를 달아야 한다. 그러나 학교, 아파트, 관공서 등은 200m 이상의 설치가 약 50%를 차지함으로 HD-SDI 방식으로는 설치·부대비용을 줄일 수 없다.
3. 아날로그와 HD를 유연하게 함께 쓸 수 없고, 카메라 개수를 유동적으로 증가 시킬 수 없음 : 당분간 아날로그와 HD가 공존하는 시기가 지속될 것으로 예상되지만, HD-SDI 방식으로는 이러한 요구를 유연하게 대처 할 수 없어 녹화기 자체를 바꿔야 하는 경우가 빈번하게 발생한다. 그리고 8채널 이상을 지원하는 레코더는 타 솔루션에 비해서 가격이 비싸다.
4. 감시화질과 녹화화질이 다르며, 200만 화소 이상의 해상도는 지원 불가능 : HD-SDI는 HD-TV 규정을 따름으로 인해서 200만 화소 이상의 해상도를 현재까지는 지원하지 않고 있다. 또한, 감시화면과 녹화 해상도가 다름으로 인해서 감시의 효과가 저하된다.
5. HD 영상을 원격으로 전송 불가능 : 현재의 영상 시큐리티 시장은 아날로그 카메라일 때,원격에서 감시·감독했던 것과 같이, HD 카메라 또한 원격에서 HD 영상으로 감시하기를 원하지만, HD-SDI 방식은 원격지에서 HD 영상감시를 지원하고 있지 못하다.
요약하자면, HD-SDI는 신호 전송방식은 원래 HD-TV 신호를 위해 SMPTE에서 정한 TV 신호에 관한 규격이므로 CCTV에 온전히 적용하기 어려운 부분이 있을 수밖에 없다. 녹화화질과 감시화질의 질이 다르고 배선이 복잡한 점 등 한계점이 명확하여 새로운 방안을 모색하던 중에, 다시 IP 카메라 방식이 급부상하게 된 것이다.
IP 카메라의 문제점
IP 카메라와 NVR은 오랜 전부터 CCTV시장에서 존재해 왔다. 하지만, IP 카메라가 여전히 CCTV 시장의 변두리에 머물고 있는 것은 IP 카메라의 다음과 같은 문제점을 가지고 있었으며, 이러한 것이 기술적으로 해결되고 있지 않았기 때문이다.
1. 전송시간 지연(비실시간, Time Delay) : 시간지연은 송출되는 영상이 각 채널마다 다른 시간대로 송출되는 현상으로, 고채널일수록 시간지연 현상이 심하게 나타난다. 실시간 감시가 필수인 영상보안 분야에서는 맞지 않다. IP 카메라는 네트워크 트래픽의 영향을 받기 때문에 촬영된 영상을 메모리에 임시로 저장을 해서 송출하는 방식으로 인해서 실시간 영상을 볼 수 없고, 약 5초 ~10초 길게는 1분 가까이 지연되는 현상이 발생한다. 이것은 어느 순간 전송 프레임이 급격하게 떨어지는 프레임 드롭(Frame Drop) 현상을 수반한다. 또한 각 채널마다 지연되는 정도가 달라서, 현장 상황을 유기적으로 파악하기가 어렵다.
2. 빈번한 화면 끊김 현상(Time Lag) : 네트워크의 병목현상으로 인해서, 데이터를 바로 전송할 수 없어 촬영된 영상을 메모리 버퍼에 저장을 하지만, 메모리가 부족해서 더 이상 저장할 수 없을 때 화면 끊김 현상이 발생한다, 이것은 한순간도 놓치지 않아야 하는 CCTV 분야에는 맞지 않다.
3. 다수의 원격 접속자들이 실시간 감시의 어려움 : IP 카메라의 시간지연 현상과 화면 끊김 현상은 원격접속자가 늘어날수록 더 심해지므로 원격 현장을 실시간으로 관리 감독하기에는 어렵다. 따라서 현장과 원격 감시자간의 원활한 의사소통이 필요한 곳에 적용하는 곳은 많지 않다.
4. 녹화 화질과 녹화 프레임을 정할 수 없음 : IP 카메라는 녹화 화질과 프레임을 사용자가 정할 수 있는 것이 아니라, 네트워크 전송 상황에 따라서 들어오는 데이터를 그대로 하드디스크에 저장하는 방식을 택한다. 녹화용량을 현장의 상황에 맞게 관리할 수 없으며, HD 카메라를 달았다하더라도 HD화질로 녹화가 되지 않거나, 녹화프레임이 일정하지 않는 상황이 발생한다. 이를 해결하기 위해서는 추가 창치가 필요하며, 이것은 생산단가를 높여야 하는 부담으로 작용한다.
5. 다채널의 HD 영상을 원격에서 감시하는 것의 어려움 : CCTV 감시는 카메라 하나만을 감시하는 것이 아니라 여러 대의 영상을 동시에 감시해야 하는 경우가 대부분이다. 그러나 IP 카메라의 경우 원격지에서 감시하고자 하는 카메라 영상이 늘어날수록 병목현상이 심해지게 되며 이를 해결하기 위해 듀얼 스트림을 이용한다. 즉, 현장은 HD로 보이고, 원격지에서는 화질을 떨어뜨려, 아날로그 영상을 전송하는 방식을 취하게 됨으로 HD 영상을 원격지에선 볼 수 없게 되는 것이다.
요약하자면, IP 카메라와 NVR로 대변되는 IP 영상보안 시스템의 가장 큰 문제는 바로, 네트워크 트래픽에 의한 Time Delay 현상과 Time Lag, 그리고 전송프레임 수가 갑자기 떨어지는 Fram Drop 현상 때문이다.
IP 카메라와 NVR이 HD-SDI를 대체하기 위해서는 위와 같은 일련의 단점들이 해결되어야 한다. 또한, 네트워크에 대한 지식이 부족한 사용자의 경우, 기존 DVR에 비해 설치가 어려우며, 네트워크 포트작성과 같은 작업을 해주어야 하는 번거로움은 여전히 해결하기 어려운 것이었다. 더욱이 CCTV 분야는 다수의 카메라를 동시에 사용해야한다. 그런데 기존의 IP 카메라는 네트워크 상황에 따라서 그 성능이 달라지므로 전국의 모든 인터넷 망이 광망으로 바뀌지 않는 이상은 CCTV로서 확장은 어려울 것이라는 회의론이 지배적이었다.
새로운 IP 기반의 솔루션 필요성 대두
살펴보았듯, 현재로는 HD-SDI와 IP 카메라 방식 모두 다 HD CCTV에 적용하기에는 둘 다 온전한 해법을 제시하고 있지 못하다. 그러나 여기서 조심스러운 예측을 해본다면, HD-SDI 방식의 규정을 따르면서 그 단점을 해결하는 것 보다, IP카메라 방식으로 해결하는 것이 더 빠를 것이라는 것이다(그림 3).
왜냐하면, HD-SDI의 방식은 배선방식을 개선하기 위해서 데이터 중첩 기능을 추가시키고, 장거리 전송을 가능한 솔루션을 만들어 시리얼 신호로 바꿔서 보내기 때문에 기술적으로 거쳐야 할 것이 많아 그 해법이 답보 상태기 때문이다. 이를 해결하기 위해선 카메라 자체에서 데이터를 줄여서 보내야 하는데, 이것은 궁극적으로 IP 카메라에서 지향했던 방식과 부합한다는 것이다.
이러한 이유로, HD-SDI의 문제점 해결이 지지부진함에 따라서, IP 카메라 방식이 새롭게 대두되고 있지만, 기존의 NVR와 IP 카메라는 ‘네트워크 트래픽’이라는 근원적인 문제를 안고 있어서 HD CCTV 시장에 새로운 활로를 모색해야 하는 것은 자명한 사실이 되어 왔다.
다시 말해, IP 카메라가 HD-SDI를 대신해서 성장할 것이지만, 기존의 IP 카메라가 아니라 새로운 계념의 IP 기반 기술방식으로 변환되어 나아갈 것이라는 것이 중론이다. HD-SDI와 IP 카메라 양쪽 모두 문제점들을 가지고 있음에 따라서, 기술력을 기반을 두고 있는 제조업체들은 자신들만의 해법과 계념으로 기존 IP 카메라와 HD-SDI의 방식을 극복하여, HD CCTV 분야에 적용하고 하고 있다.
다이브엑스의 HD-PDI
다이브엑스의 HD-PDI 방식은 현재의 HD-SDI와 IP 카메라의 단점을 개선·발전시키고, 시장을 선도하기 위해서 새로운 개념의 HD CCTV 솔루션을 제공하고 있다. HD-PDI는 HD-SDI의 문제와 오랫동안 지속되어 왔던 IP 카메라의 단점을 완벽하게 해결해 HD-CCTV 분야에 최적화된 영상 시큐리티 기술로 다음과 같은 장점을 가지고 있다.
1. 단순한 설치 : HD-SDI가 녹화기까지 모든 배선을 끌어와야 하는 반면, HD-PDI 방식은 CCTV 전용 POE를 사용함으로써, 하나의 케이블만 녹화기에 연결하는 효율적 방식으로 설치가 매우 간단하고 경제적이다. 특히, HD-PDI는 POE의 배치 및 설계가 가장 중요한데, 이를 위해서 다이브엑스는 기존 POE를 버리고, HD CCTV에 맞는 ‘전용 POE’를 자체 생산해 보급하고 있다.
2. IP 카메라의 영원한 단점으로 지적되어 왔던 시간 지연 현상, 화면 끊김 현상이 완벽하게 해결 : HD-PDI의 Direct HD Stream 기술은 현장에서 촬영 된 영상을 곧바로 원격지로 전송이 가능함으로써 HD 카메라의 개수가 많아질지라도 시간 지연과 화면 끊김이 전혀 발생하지 않는다.
3. 모든 접속자들은 시간지연 없는 실시간 감시를 할 수 있음 : 고용량의 데이터를 다루는 HD 영상일지라도 원격지에서 시간 지연을 발생하지 않는다. 현장과 원격 감시자의 원활한 의사소통과 신속한 상황 판단 및 대처를 원하는 곳에 최적화된 솔루션을 제공한다.
4. 원격지에서 전 채널을 HD화질로 감시할 수 있음 : 다이브엑스의 HD-PDI에서 도입한 영상처리 및 영상전송의 핵심기술은 ‘Direct HD Stream’ 방식이다. 이것은 현장의 모든 HD 영상을 원격지에서도 감시할 수 있게 한다. 나아가 원격지에서도 HD 영상을 더욱 선명하게 볼 수 있도록 원격 디지털 줌(16×, 20×, 24×)을 제공하고 있으며, 스마트 폰에서 HD 영상으로 관리 감독할 수 있다.
5. 녹화 프레임을 조절할 수 있음 : HD-PDI의 화질과 녹화 프레임은 네트워크 상황에 영향을 받지 않는다. 따라서 녹화화질 및 녹화 프레임을 독립적으로 정할 수 있다.
6 아날로그와 HD를 함께 사용할 수 있음 : HD-PDI가 시간 지연과 화면 멈춤 현상이 일어나지 않는다는 것은, 시간 지연이 전혀 없는 아날로그 카메라와 실시간 연동이 가능하다는 뜻이다. 따라서 아날로그와 HD 카메라가 개수에 구애받지 않고 자유로이 섞어 쓸 수 있다.
7. 쉬운 설치 : 다이브엑스의 HD-PDI 시공은 네트워크 전문 지식이 필요하지 않고, 물리적인 연결을 하면 녹화기에서 감지해서 바로 사용할 수 있어 간편하다.
8. HD CCTV 분야에서 분산식 시공을 최초로 도입 : HD-SDI에서의 CCTV 설치의 어려움과 비효율을 개선하고 비용을 획기적으로 절감하기 위해서, PoE를 이용한 분산식 시공개념을 최초로 도입했다. 다이브엑스의 HD-PDI의 분산식 개념은 대규모 HD CCTV 블록 공사와 HD 관제 시스템을 제공하는 데 필요한 모든 노하우와 기술력을 가지고 있으며, 이미 상용화했다.
이것은 최소한의 네트워크 속도를 가지고 있는 전국의 모든 지역이 HD-CCTV를 설치한 후 원격에서 관리, 감독, 실시간 감시, HD 데이터 검색을 할 수 있으며 이 모든 것을 HD 영상으로 관리 감독하게 된 것을 의미한다.
다이브엑스는 HD-PDI 방식을 2011년 가을 해외 전시회 처음 선보인 이후로 끊임없는 연구개발로 2013년 초 16채널 Full HD 녹화기 및 관제 시스템을 상용화했으며, HD-PDI의 혁신적인 시공법과 기술을 보급해, HD-CCTV에 표준으로 자리매김 할 것임을 확신하고 있다.
[월간 시큐리티월드 통권 제201호(sw@infothe.com)]
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