Technology Support for Smart Sharing Network System for Electric Wheel Personal Mobility

📌 Overview 

본 프로젝트는 한국전기연구원에서 수행한 스마트 공유 네트워크 시스템 연구 보고서를 기반으로 전기휠 공유 도크에 센서와 **WIZnet W7500(ARM Cortex-M0 기반 이더넷 MCU)**를 적용하여,

전기휠이 언제 도킹되고, 얼마나 자주 사용되며, 얼마나 오랜 시간 운행되는지,

그리고 배터리 및 잠금 상태가 어떤지

이와 같은 정보를 자동으로 기록하고, 이를 클라우드로 전송하는 시스템입니다.

한 문장으로 정리하면

“전기휠 도크를 인터넷에 연결하여, 공유·운영 데이터를 시간축으로 수집하는 WIZnet 기반 IoT 노드”

라고 보실 수 있습니다.

운영자는 웹 대시보드를 통해
각 도크의 이용률, 휠 배치 현황, 배터리 상태 등을
데이터 기반으로 직관적으로 확인할 수 있습니다.

📌 Key Functions 

1. 도킹 및 사용 패턴 기록

도크에 전기휠이 꽂혀 있을 때는 “도킹”,
도크에서 분리되어 있을 때는 “사용 중”으로 인식합니다.

이를 바탕으로 W7500은 일정 주기마다 다음과 같은 지표를 계산합니다.

useCount : 해당 구간 동안 전기휠이 몇 차례 반출·반입되었는지

useDuration: 해당 구간 동안 총 몇 초 동안 사용되었는지

이 데이터가 축적되면, 전기휠 사용 패턴을 시간대별로 확인할 수 있는 타임라인이 구성됩니다.

2. 배터리 및 잠금 상태 모니터링

전기휠의 배터리 전압을 지속적으로 측정하여,
충전 또는 교체가 필요한 상태를 파악할 수 있습니다.

도크에서 전기휠의 잠금(LOCK) / 해제(UNLOCK) 상태를 제어하고,
그 이력을 함께 기록합니다.

이를 통해,“배터리가 부족한 휠만 선택적으로 회수·충전”하거나
“허용 시간 이상 사용된 휠을 식별”하는 등
운영 정책에 직접 활용 가능한 정보를 확보할 수 있습니다.

3. 클라우드 업로드 (HTTP 기반)

일정 주기(예: 30초, 1분)마다,

도킹 여부,사용 횟수 및 사용 시간,배터리 전압,잠금 상태

등의 정보를 하나의 HTTP 요청으로 서버에 전송합니다.

서버 측에서는 이 데이터를:시간축 그래프 및 대시보드로 시각화하고,

장시간 미반납, 배터리 저전압, 비정상 사용 패턴 등의 상황에서
알림 또는 로그를 생성하여 관리자가 즉시 대응할 수 있도록 합니다.

⚙️ W7500 – “MCU + 이더넷을 한 번에” 제공하는 인터넷 MCU

본 프로젝트에서 사용하는 WIZnet W7500은 단순한 마이크로컨트롤러가 아니라,

ARM Cortex-M0 코어, 플래시 메모리, 그리고 WIZnet 하드웨어 TCP/IP 이더넷 엔진을 한 칩에 통합한 ‘인터넷 MCU’입니다.

1. 센서 처리와 네트워크를 동시에 담당

W7500 내부에는 크게 두 가지 핵심 블록이 함께 들어 있습니다.

Cortex-M0 32bit 마이크로컨트롤러 코어

도크 센서, 배터리 전압, 잠금 신호 등을 읽어 UseCount, useDuration 및 각종 상태 값을 계산하는 로직 담당 뇌 역할을 합니다.

WIZnet 하드와이어드 TCP/IP + 이더넷 MAC

DHCP, ARP, TCP 연결, 재전송 등 네트워크의 복잡한 처리를 하드웨어 레벨에서 수행합니다.

그 결과, 보드 구조는

기존 방식: 별도의 MCU + 외부 이더넷 칩(W5100/W5500) + 주변 부품

W7500 기반: W7500 단일 칩 + PHY/커넥터 정도

로 단순화되며, 부품 수와 전력 소모, 설계 복잡도가 모두 줄어듭니다.

🌐 WIZnet 관점 – 왜 이 프로젝트에 적합한가

WIZnet 관점에서 이 전기휠 도크 프로젝트는
자사의 강점을 잘 보여주는 대표적인 레퍼런스 시나리오입니다.

유선, 상시 동작 IoT 노드에 최적

전기휠 도크는 24시간 지속적으로 운영되며,
무선 끊김이나 전파 간섭에 민감한 환경일 수 있습니다.

유선 이더넷 + 하드웨어 TCP/IP 구조는
이러한 인프라형 장치에 매우 안정적인 선택입니다.

보드 및 펌웨어 구조 단순화

W7500 단일 칩으로 MCU와 이더넷 기능을 모두 처리할 수 있어
하드웨어 설계와 펌웨어 구조가 단순해지고,
유지보수와 대량 생산 측면에서도 이점이 있습니다.

손쉬운 확장성

몇 대 수준의 테스트용 도크에서 시작해,
캠퍼스·단지·도시 단위로 확장하더라도
기본 구조는 동일합니다.

Sensor → W7500 → Ethernet → HTTP → Cloud

라는 패턴을 그대로 반복 적용할 수 있습니다.

🚀 향후 사업 확장 가능성

이 구조는 단순한 데모를 넘어, 실제 서비스 및 사업으로 발전할 수 있는 기반을 제공합니다.

파일럿에서 상용 서비스로 초기에는 학교, 기업, 아파트 단지 등
제한된 공간에서 소규모 파일럿 형태로 도입할 수 있습니다.

이후 도크 수와 전기휠 수를 늘리더라도
동일한 하드웨어·소프트웨어 패턴으로 확장할 수 있습니다.

데이터 기반 운영 및 요금 정책

도크별 이용률, 시간대별 피크, 평균 이용 시간 등의 데이터가 쌓이면
도크 재배치, 요금제 설계, 무료/유료 구간, 패널티 정책 등
운영 전략을 데이터 기반으로 최적화할 수 있습니다.

다른 모빌리티 및 설비로의 확장

전기휠뿐 아니라 전동킥보드, 전기자전거, 전동 휠체어 등
다양한 퍼스널 모빌리티에 동일한 구조를 적용할 수 있습니다.

나아가, 냉장·냉동 설비나 콜드체인 모니터링 등
다른 산업 영역으로도 패턴을 확장할 수 있습니다.