STM32L0 + SX1262 + W5500로 만든 양산형 LoRaWAN 스포츠 스코어보드 시스템
배터리로 3개월 이상 버티는 코트사이드 컨트롤러, 그리고 Wi-Fi가 불안한 현장을 위해 W5500 유선 이더넷을 추가한 2세대 게이트웨이. 브라질의 임베디드 하드웨어 스튜디오 Puerari Labs가 실제 양산까지 완료한 LoRa 기반 실시간 스포츠 스코어링 시스템을 소개합니다.

본 글은 Puerari Labs(브라질 쿠리치바, 엔지니어 Gustavo Puerari)가 공개한 LoRaWAN Sports Scoring System 케이스 스터디를 재구성·소개한 것입니다. 고객사 정보·회로도·펌웨어는 비공개이며, 공개된 시스템 레벨 내용만 다룹니다. 원문과 제작사 링크는 글 하단을 참고하세요.

1. (기존) 신규 콘텐츠 요약 — 어떤 프로젝트인가

테니스·파델 코트의 경기 점수를 코트 옆 TV에 실시간으로 표시하는 3계층(Three-tier) 하드웨어 시스템입니다. 기존 솔루션은 유선(야외 코트에 부적합), Bluetooth(사람·구조물 통과 시 불안정), 또는 잦은 충전이 필요한 고전력 방식이라는 한계가 있었고, 이 시스템은 배터리 구동 + 장거리 + 저유지보수를 목표로 설계되어 세 디바이스 모두 양산에 들어갔습니다.

시스템 구성 (사용 칩·프로토콜·플랫폼)

설계 도구·플랫폼: KiCad · EasyEDA · 자체 제작 컴포넌트 라이브러리 (회로도·PCB 레이아웃 전담 수행)

하드웨어 설계 하이라이트

• sub-GHz LoRa RF 레이아웃: 임피던스 제어 안테나 라우팅, 그라운드 플레인, RF keep-out, 매칭 네트워크
• 수개월 배터리 전원 아키텍처: LoRa TX 버스트를 버티면서 대기 전류 10µA 미만을 달성하는 LDO/DC-DC 선정
• 세대 간 반복 설계: V1 현장 데이터를 기반으로 V2를 재설계 — 비용 절감과 배치 유연성을 동시에 확보

W5500이 들어간 이유가 핵심입니다. 대형 시설에서는 Wi-Fi가 네트워크 혼잡과 AP 거리 문제로 불안정했고, W5500 SPI 이더넷 컨트롤러를 추가하는 것만으로 시스템 아키텍처나 디스플레이 애플리케이션을 바꾸지 않고 유선 옵션을 확보했습니다. 동일한 펌웨어 추상화 계층이 Wi-Fi와 Ethernet 링크를 모두 처리합니다. 하드웨어 TCP/IP 스택 덕분에 단일 코어 RISC-V인 ESP32-C3로도 LoRa 수신 + 업링크 워크로드를 무리 없이 소화하며, 이것이 ESP32-S3 → C3 다운그레이드(BOM 절감)를 가능하게 한 요인 중 하나입니다.

2. (신규) 유사한 기존 콘텐츠 — LoRa × W5500 게이트웨이 패턴

maker.wiznet.io에는 이미 같은 패턴("무선 LoRa 필드 ↔ 유선 이더넷 백홀")을 다룬 콘텐츠가 있습니다. 함께 보면 이 프로젝트의 위치가 더 명확해집니다.

① Meshtastic Ethernet Gateway with W5500 on Raspberry Pi Pico 2 (viktor) 🔗 https://maker.wiznet.io/viktor/projects/pico2-w5500-e22/ RP2350 기반 Pico 2 + W5500 + Ebyte E22 LoRa 모듈을 결합한 캐리어 보드로, "LoRa 라디오 + SPI 이더넷 + MCU"라는 게이트웨이 구성이 본 프로젝트의 Gateway V2와 사실상 동일한 아키텍처입니다. MCU만 ESP32-C3 ↔ RP2350으로 다를 뿐, W5500이 LoRa 트래픽의 유선 백홀을 담당한다는 설계 의도가 같습니다.

② Unifying Industrial Chaos: A Hybrid IIoT Gateway using W5500 & LoRaWAN (Grace_Koo) 🔗 https://maker.wiznet.io/Grace_Koo/projects/week-12-mission-accomplished-from-led-blink-to-production-grade-iiot/ 유선 W5500(Modbus)과 무선 LoRaWAN 데이터를 단일 대시보드로 통합한 하이브리드 게이트웨이입니다. "불안정하거나 배선이 어려운 구간은 LoRa로, 신뢰성이 필요한 백홀은 W5500 유선으로"라는 문제 정의가 본 프로젝트와 정확히 같은 계열이며, 산업 현장 버전이라는 점만 다릅니다.

③ LILYGO T-ETH-ELite — ESP32-S3 Ethernet PoE + 스택형 LoRaWAN 확장 (Alan) 🔗 https://maker.wiznet.io/Alan/projects/lilygo-t-eth-elite-esp32-s3-ethernet-poe-board-supports-stackable-lorawan-and-cellular-expansion-mod/ ESP32-S3에 이더넷(PoE)과 LoRaWAN 확장 모듈을 얹은 상용 보드 소개로, 본 프로젝트의 Gateway V1(ESP32-S3) + V2(Ethernet 추가)를 합쳐 놓은 듯한 제품 컨셉입니다. 기성 보드로 같은 구성을 빠르게 검증해보고 싶은 분께 좋은 출발점입니다.

3. (신규) 차이점과 확장 가치

기존 콘텐츠와 다른 점

• 양산(Production) 실적이 있는 상용 설계: 위 유사 콘텐츠들이 평가보드·커뮤니티 프로젝트·제품 소개 중심인 반면, 이 시스템은 실제 고객 시설에 납품되어 운영 중이며 V1 현장 데이터 → V2 재설계라는 제품 수명주기까지 보여줍니다. "W5500을 왜 추가했는가"가 추측이 아니라 현장 Wi-Fi 장애라는 실측 근거에서 나온 결정이라는 점이 차별점입니다.
• 3계층 시스템 관점: 게이트웨이 단품이 아니라 초저전력 엔드노드(STM32L0, 대기 10µA 미만, 3개월+ 배터리) → 게이트웨이 → 디스플레이까지 전체 전력·연결성 예산을 함께 설계한 사례입니다.
• 펌웨어 추상화로 Wi-Fi/Ethernet 듀얼 링크: 동일 펌웨어가 두 링크를 모두 처리해, 사이트 조건에 따라 V1(무선)과 V2(무선+유선)를 혼용 배치합니다. W5500의 하드웨어 TCP/IP 스택이 이 추상화를 가볍게 유지해 주는 구조입니다.

연결·보완할 수 있는 확장 방향

• W55RP20 / W5500-EVB-Pico2로 게이트웨이 단일화: ①번 Pico 2 사례처럼 RP2350 + W5500 조합(또는 W55RP20 단일 SIP)으로 게이트웨이를 재구성하면 외장 이더넷 배선이 사라지고 BOM이 한 단계 더 줄어들 수 있습니다. V2가 추구한 "비용 절감 + 유선화" 방향의 자연스러운 다음 단계입니다.
• PoE 급전: ③번 사례처럼 게이트웨이를 PoE로 급전하면 코트 시설에서 전원 어댑터 없이 케이블 하나로 데이터+전원을 해결할 수 있어, 야외 설치성이 한층 좋아집니다.
• 보안 계층 추가: 점수 데이터는 민감도가 낮지만, 같은 아키텍처를 출입 통제·과금 등으로 확장한다면 본 사이트의 W5500 + ATECC 보안 IC 사례(Identity Protocol)처럼 게이트웨이에 하드웨어 신뢰 루트를 더하는 조합도 검토할 만합니다. 실제로 Puerari Labs는 동일 시설 생태계에 ESP32 기반 IoT 코트 도어락도 납품한 바 있어, 스코어링과 출입 제어가 한 네트워크로 수렴하는 그림이 이미 진행 중입니다.
• IIoT 패턴 재사용: ②번 사례가 보여주듯 "LoRa 필드 노드 + W5500 유선 백홀 + 대시보드" 패턴은 스포츠 시설을 넘어 공장·농업·물류 모니터링에 그대로 이식 가능한 레퍼런스 아키텍처입니다.

Takeaways

이 프로젝트가 보여주는 것은 세 가지입니다. 첫째, 현장이 답을 준다 — Wi-Fi가 흔들리는 순간, SPI 한 줄로 붙는 W5500이 가장 빠르고 저렴한 해법이었습니다. 둘째, 하드웨어 TCP/IP의 가치 — 네트워킹을 칩에 오프로드했기에 더 작고 싼 MCU(ESP32-C3)로의 이행이 가능했습니다. 셋째, 세대 반복 설계 — V1 현장 데이터를 V2 BOM·연결성 개선으로 환원하는 과정 자체가 양산형 IoT 제품 개발의 교과서적 흐름입니다.

Documents

• 원문 케이스 스터디: https://github.com/gupuerari/hardware-portfolio/tree/main/01-lorawan-sports-scoring
• 제작사: Puerari Labs (브라질 쿠리치바, 임베디드 하드웨어 설계 스튜디오) — https://puerarilabs.com/#work
• 관련 maker 콘텐츠:
  • Meshtastic Ethernet Gateway (Pico 2 + W5500 + E22): https://maker.wiznet.io/viktor/projects/pico2-w5500-e22/
  • Hybrid IIoT Gateway (W5500 + LoRaWAN): https://maker.wiznet.io/Grace_Koo/projects/week-12-mission-accomplished-from-led-blink-to-production-grade-iiot/
  • LILYGO T-ETH-ELite (ESP32-S3 + Ethernet PoE + LoRaWAN): https://maker.wiznet.io/Alan/projects/lilygo-t-eth-elite-esp32-s3-ethernet-poe-board-supports-stackable-lorawan-and-cellular-expansion-mod/
• W5500 제품 페이지: https://wiznet.io/products/ethernet-chips/w5500