Hybrid PCC: W5500-EVB-Pico로 구성한 하이브리드 로켓 지상 제어 시스템

프로젝트 소개

Hybrid PCC는 캐나다 칼턴대학교의 로켓 개발팀 CU InSpace가 공개한 하이브리드 로켓 제어 시스템의 보드 지원 프로젝트다. CU InSpace는 학생들이 고출력 로켓을 설계·제작·비행하는 팀이며, 추진 분야에서는 파라핀과 아산화질소를 사용하는 하이브리드 추진 시스템도 개발하고 있다. 여기서 Hybrid는 유선·무선 네트워크의 결합이 아니라 로켓 추진 방식을 가리킨다.

PCC는 Pad Control Center의 약자로, 발사대 측 주 제어 상자를 뜻한다. 공개된 hybrid-pcc 저장소는 이 상자에서 Apache NuttX를 실행하기 위한 보드 지원 코드를 제공한다. 개발팀은 이 코드가 WIZnet W5500-EVB-Pico의 보드 지원 코드를 상당 부분 바탕으로 하며, 해당 보드를 MCU 플랫폼으로 사용한다고 설명한다.

Hybrid PCC의 주요 기능

Hybrid PCC는 하이브리드 로켓 지상 제어 시스템에서 발사대 측 주 제어 상자(Pad Control Center)를 위한 프로젝트다. 공개된 저장소는 W5500-EVB-Pico에서 Apache NuttX를 실행하는 데 필요한 보드 지원 코드를 제공한다. 보드의 RP2040은 제어 프로그램을 실행하고, W5500은 유선 Ethernet 연결을 제공한다.

전체 시스템에서 PCC가 맡는 역할은 관련 시뮬레이터인 hysim을 통해 살펴볼 수 있다. 통제 측을 흉내 내는 Control Client가 액추에이터 및 무장 상태 관련 명령을 보내면, 발사대 측을 흉내 내는 Pad Server가 이에 응답한다. Pad Server는 텔레메트리 데이터도 연결된 클라이언트에 전송한다. 따라서 이 시스템은 통제 측의 명령 전달과 발사대 측의 상태 확인을 함께 다루도록 설계되어 있다.

hysim은 실제 제어 상자를 배치하기 전에 이러한 통신과 제어 흐름을 컴퓨터에서 시험하기 위한 도구다. 시뮬레이터의 텔레메트리 값은 파일에서 반복해 읽어 오므로, 여기서 확인되는 기능은 시뮬레이션상의 동작이다. 실제 PCC 하드웨어에서 어떤 센서나 액추에이터가 연결되어 동작했는지는 공개된 자료만으로 단정할 수 없다.

WIZnet 제품은 어디에 사용될까?

W5500-EVB-Pico는 RP2040 마이크로컨트롤러와 W5500 Ethernet 컨트롤러를 결합한 개발 보드다. RP2040이 제어 프로그램을 실행하고, W5500은 보드에 유선 Ethernet 인터페이스를 제공한다. WIZnet 공식 문서에 따르면 두 장치는 SPI로 연결되며 보드에 RJ45 포트가 내장되어 있다.

CU InSpace는 PCC뿐 아니라 MCC(Mission Control Center)라는 별도의 입력 제어 상자도 개발했다. MCC용 hybrid-mcc 저장소 역시 NuttX 보드 지원 코드를 제공하며, W5500-EVB-Pico를 사용한다고 명시한다. 따라서 이 프로젝트에서 WIZnet 보드는 단순한 Ethernet 접속 예제의 대상이 아니라, 발사대 측 PCC와 통제 측 MCC라는 두 제어 장치의 기반 하드웨어로 등장한다.

다만 공개된 README만으로는 이 시스템이 W5500의 하드웨어 TCP/IP 소켓 기능을 어떤 방식으로 활용하는지까지 확인할 수 없다. W5500의 역할을 설명할 때는 우선 RP2040 기반 제어 장치에 유선 Ethernet 연결을 제공한다는 확인 가능한 범위에 맞추는 것이 정확하다.

PCC와 MCC는 어떻게 연결되는 프로젝트일까?

두 저장소는 서로 다른 완제품을 소개하기보다, 하나의 하이브리드 로켓 지상 제어 시스템에서 역할이 다른 상자를 다룬다. hybrid-pcc는 발사대 측 주 제어 상자의 보드 지원 코드이고, hybrid-mcc는 통제 측 입력 상자의 보드 지원 코드다. 두 저장소 모두 NuttX, nuttx-apps, Pico SDK와 함께 빌드하는 방법을 안내한다.

이 관계는 개발팀의 시뮬레이터인 hysim에서 더 구체적으로 드러난다. hysim에는 발사대 제어 상자를 흉내 내는 Pad Server, 제어 명령을 보내는 Control Client, 측정 데이터를 받는 Telemetry Client가 있다. 시뮬레이션의 Pad Server는 제어 명령에 응답하고 텔레메트리 데이터를 클라이언트에 보내며, Control Client는 액추에이터 및 무장 상태 관련 명령을 전송한다. Telemetry Client는 받은 패킷을 콘솔에 기록한다. 이는 컴퓨터에서 제어·응답·텔레메트리 흐름을 시험하기 위한 구성이며, 시뮬레이터의 동작을 실제 PCC 하드웨어의 시험 결과로 해석해서는 안 된다.

여러 GitHub 저장소로 나뉜 하나의 시스템

CU InSpace는 관련 자료를 기능에 따라 분리해 공개했다.

PCC 저장소 하나만 보면 보드 설정 프로젝트처럼 보일 수 있다. 하지만 관련 저장소를 함께 보면 하드웨어 제어 상자, 통신 형식, 사용자 화면, 배치 전 시뮬레이션으로 이어지는 개발 범위를 확인할 수 있다. W5500-EVB-Pico 사용이 명시된 부분은 PCC와 MCC이며, 시뮬레이터와 UI 자체가 WIZnet 하드웨어에서 실행된다는 뜻은 아니다.

프로젝트의 의미

Hybrid PCC의 특징은 Ethernet 연결 자체보다 그 연결을 실제 제어 시스템의 일부로 배치했다는 점에 있다. CU InSpace는 PCC와 MCC의 보드 지원을 각각 관리하면서, 별도의 시뮬레이터로 명령과 텔레메트리 흐름을 시험할 수 있도록 구성했다. hybrid-pcc 저장소에는 NuttX 설정 파일과 보드 소스 코드가 포함되어 있어, W5500-EVB-Pico가 어떤 응용을 위한 플랫폼으로 선택되었는지 살펴볼 수 있다.

공개 자료가 보여주는 것은 하이브리드 로켓 지상 제어 시스템을 위한 개발 구조와 W5500-EVB-Pico의 채택이다. 실제 발사 운용 여부나 해당 보드의 현장 성능 수치는 이 저장소들만으로 확인되지 않는다. 그 범위를 구분해 소개하면, 이 사례는 WIZnet Ethernet 보드가 학생 로켓 개발팀의 지상 제어 프로젝트에 사용된 구체적인 사례가 된다.

원본 자료: CU InSpace · Hybrid PCC · Hybrid MCC · hysim · 통신 형식 명세 · 사용자 인터페이스 · W5500-EVB-Pico 제품 문서