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title: "IOT AND DATA SCIENCE"
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author: "Sakarya University"
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published: "2026-04-10"
language: "en"
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views: 245
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source: "WIZnet Makers (https://maker.wiznet.io/)"
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# IOT AND DATA SCIENCE

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Original author: Sakarya University (source: https://iaeme.com/MasterAdmin/Journal_uploads/IJIDS/VOLUME_3_ISSUE_2/IJIDS_03_02_001.pdf)

## Article

## 📌 1. Overview

본 프로젝트는 데이터센터 캐비닛 내부의 환경 및 전기적 상태를 실시간으로 모니터링하기 위한 **중앙 집중형 엣지 기반 모니터링 시스템**이다.

기존 IoT 시스템이 개별 장치를 무선으로 분산 배치하는 방식이라면, 본 시스템은 캐비닛 내부에 제어 보드를 중심으로 센서 및 통신 모듈을 통합하고, 외부 센서는 RS485 기반 네트워크로 분리하여 연결하는 구조를 채택하였다.

또한 Wi-Fi 중심 구조에서 발생하는 간섭과 불안정성 문제를 해결하기 위해 **유선 Ethernet 기반 통신을 핵심 구조로 설계**하였으며, 클라우드 의존도를 낮춘 On-Premise 환경을 지향한다.

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## 📌 2. System Architecture

![](https://maker.wiznet.io/upload/ckeditor5/1071768865%5F1775829202%2Epng)

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본 시스템은 확장 가능한 멀티 계층 구조로 구성되며, 각 캐비닛 내부에는 엣지 노드가 배치되어 다양한 센서 데이터를 실시간으로 수집한다. 엣지 노드는 지역 서버(Local Server)와 연결되고, 지역 서버는 다시 중앙 서버(Main Server)와 연동된다.

이 구조를 통해 단일 시설뿐만 아니라 **여러 시설로의 수평 확장이 가능하며, 대규모 환경에서도 유연하게 적용할 수 있다.**

각 캐비닛 노드는 온도, 습도, 진동, 움직임, 가연성 가스, 전압 및 전류 등 다양한 데이터를 지속적으로 수집한다. 수집된 데이터는 로컬에 저장되며, GSM, Wi-Fi, Ethernet을 통해 외부로 전송된다.

통신은 기본-보조 구조로 동작하며, **장애 발생 시 자동으로 다른 통신 채널로 전환된다**. 이러한 **중복 통신 구조**는 데이터 손실을 방지하고 시스템 신뢰성을 향상시킨다.

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## 📌 3. Features

![](https://maker.wiznet.io/upload/ckeditor5/425648830%5F1776068274%2Epng) ![](https://maker.wiznet.io/upload/ckeditor5/425648830%5F1776068288%2Epng)

### ✔ 중앙 집중형 구조

센서, 통신, 제어 기능을 캐비닛 내부 보드에 통합하여 관리하며, 외부 센서는 RS485 네트워크로 분리하여 확장성과 유지보수성을 확보하였다.

### ✔ 유선 Ethernet 중심 설계

W5500 기반 Ethernet을 사용하여 안정적인 네트워크 환경을 제공한다.

- Wi-Fi 대비 간섭 없음

- 낮은 패킷 손실

- 높은 신뢰성

이는 IoT 시스템에서 중요한 데이터 연속성을 보장하는 핵심 요소이다.

### ✔ 다중 통신 구조

- Wi-Fi

- Ethernet

- GSM

통신 장애 발생 시 자동으로 전환되어 데이터 손실을 최소화한다.

### ✔ 센서 네트워크 분리 구조

- 내부: I²C 기반 센서

- 외부: RS485 / Modbus RTU

거리와 노이즈 문제를 해결하고 확장성을 확보하였다.

### ✔ 알림 시스템

- Telegram

- Email

- SMS

이상 상황 발생 시 다중 채널로 알림을 제공한다.

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## 📌 4. Hardware Configuration

![](https://maker.wiznet.io/upload/ckeditor5/425648830%5F1776068221%2Epng)

### 🔹 MCU

- STM32L476 기반 제어 시스템

### 🔹 통신 모듈

- Wi-Fi: ESP32

- Ethernet: W5500

- GSM: EC25

### 🔹 센서

- 온도 / 습도

- 진동 / 가속도

- 가스

- 모션

- 전압 / 전류

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## 📌 5. Role of WIZnet Chip

![](https://maker.wiznet.io/upload/ckeditor5/1071768865%5F1775829228%2Epng)

### ✔ 사용 칩

- **W5500 Ethernet Controller**

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### ✔ 역할

W5500은 시스템에서 유선 네트워크 인터페이스를 담당하며, 다음과 같은 기능을 수행한다.

- MQTT 통신

- 서버 연결

- 데이터 전송

- 원격 관리

### ✔ 기술적 장점

- 하드웨어 TCP/IP 스택 내장

- MCU 부하 감소

- 안정적인 Ethernet 연결

- SPI 인터페이스 기반

👉 Ethernet 기반 IoT 시스템에서 핵심적인 안정성 요소로 작용한다.

### ✔ 적용 의미

본 시스템은 Wi-Fi가 아닌 Ethernet 중심 구조를 채택하고 있기 때문에, W5500은 단순 통신 칩이 아니라 **시스템 전체 신뢰성을 좌우하는 핵심 구성 요소**이다.

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## 📌 6. Performance

- 평균 지연 시간: 약 0.6초

- 패킷 손실률: 약 0.1%

- 평균 전력 소비: 약 3W

다중 통신 구조를 통해 장애 상황에서도 안정적인 데이터 전송이 가능하다.

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## 📌 7. Market & Application Value

### ✔ 적용 분야

- 데이터센터 모니터링

- 스마트 빌딩

- 산업 환경 감시

- IoT 인프라

### ✔ 시장성

- DIY IoT보다 높은 구조적 완성도

- 상용 시스템 대비 낮은 비용

👉 B2B 및 프로슈머 시장에 적합

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## 📌 8. Advantages

본 시스템은 **Telegram, Email, SMS 기반의 알림 인프라를 통해 이상 상황 발생 시 신속한 대응이 가능하도록 설계되었다**. 이러한 구조를 기반으로 다음과 같은 장점을 제공한다.

### ✔ 안정적인 통신 및 설치 구조

유선 Ethernet 기반과 중앙 집중형 구조를 통해 단일 포트 중심의 폐쇄형 네트워크를 구성할 수 있다.
이는 연결의 연속성을 보장하고, 설치 및 유지보수 측면에서 효율적인 구조를 제공한다

### ✔ 높은 운영 신뢰성

산업 환경에서 요구되는 24시간 연속 운용이 가능하며, 단순 DIY IoT 시스템이나 프로토타입 대비 훨씬 높은 안정성과 유연성을 제공한다.

### ✔ 비용 효율성

기존 DCIM(Data Center Infrastructure Management) 및 BMS(Building Management System) 솔루션과 비교하여 구축 비용과 운영 비용이 상대적으로 낮다.
이를 통해 중소 규모 환경에서도 도입이 가능하다.

### ✔ 강화된 보안성

클라우드 의존 없이 On-Premise 환경에서 운영되기 때문에 외부 네트워크 노출을 최소화할 수 있으며, 데이터 보안 측면에서도 유리하다.

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Source: https://maker.wiznet.io/Sunny_/projects/iot-and-data-science/