❄️ 얼음 아래에 매립된 초대형 LED 디스플레이 – W5500 기반 극한 환경 DIY 프로젝트

이번에 소개할 프로젝트는 일반적인 DIY 수준을 넘어, 아이스하키 경기장 얼음 속에 거대한 WS2813 LED 디스플레이를 매립해 실제 경기 중 영상과 그래픽을 보여주는 초대형 시스템입니다. 더욱 놀라운 점은, 이 시스템이 WIZnet W5500 기반의 UDP 데이터 전송 구조로 동작한다는 것입니다.

러시아의 엔지니어 두 명이 실제 고객사의 의뢰를 받아 수행한 이 프로젝트는,
그야말로 극한 환경에서 W5500을 활용한 실전 레퍼런스라 할 수 있습니다.

🧊 1. 프로젝트 배경 – “얼음 속에 디스플레이를 넣어주세요”

한 회사가 엔지니어들에게 아래와 같은 미션을 제시했습니다.

아이스링크 얼음 두께: 약 4cm

선수들의 스케이트가 2cm까지 긁고 지나감

남는 공간: 1cm 이하

그 안에 WS2813 RGB LED 패널을 깔고 영상 디스플레이처럼 보여야 함

크기: 총 면적 81㎡ 이상 (해상도 약 288×288)

제약:
“아두이노 기반으로 만들어달라” (고객사 고집)

동작 중 화면은 30fps 영상 수준이어야 함

이미 패널은 제조가 끝난 상태였고, 고객은
“작은 패널로는 테스트해봤으니 그냥 크게만 만들면 된다”고 말했습니다.

🚧 2. 데이터 전송 문제 – 수백 Mbps 요구

WS2813 방식은 직렬 신호 구조로, 픽셀 수가 많아질수록 데이터 요구량이 폭증합니다.

288×288 패널 = 80,000 픽셀 이상

픽셀당 24bit → 매 프레임 약 1.9Mbit

30fps 기준 → 약 500 Mbps 이상의 전송 필요

게다가 경기장 크기상 200–300m 거리로 신호를 분배해야 했습니다.

이 조건에서는:

Wi-Fi 사용 불가능 (관객 수천 명의 스마트폰 전파 간섭)

USB 전송 불가능 (거리 제한)

단일 신호 라인으로도 불가능

🔧 3. 시스템 구조 설계 – “Raspberry Pi + W5500 + STM32F407 컨트롤러”

최종 설계는 아래와 같이 구성되었습니다.

⭐ Raspberry Pi (메인 데이터 분배 장치)

사전에 PC에서 분할된 LED 프레임 데이터를 수신

UDP 방식으로 다수의 컨트롤러로 초고속 전송

1Gbps → 여러 라우터 → 100Mbps 라인 분기

⭐ STM32F407 + W5500 기반 LED 컨트롤러

8~16 라인의 WS2813 LED 제어

PCB 두께는 10mm 이내

알루미늄 하우징 + 에폭시 포팅 → 방수/방냉 구조

실내 온도: -10°C 이하에서도 동작

⭐ 왜 W5500이 필수였는가?

STM32 내부 Ethernet MAC을 직접 사용했더니:

인터럽트가 조금만 발생해도 WS2813 타이밍이 흐트러져
LED 화면이 즉시 깨짐

네트워크 처리 부하 때문에 LED 표현이 안정적이지 못함

그러나 W5500은 하드웨어 TCP/UDP 오프로드 엔진이기 때문에:

MCU 인터럽트 부하 X

WS2813의 엄격한 타이밍을 완벽하게 유지

UDP 원시 데이터 전송에 최적화

결론:

“ LED 패널을 안정적으로 구동할 수 있었던 핵심은 W5500이었다.”

🧪 4. 초기 테스트 – 실패, 그리고 차고 실험실

초기 패널 테스트에서는:

신호 반사

접지 불일치

타이밍 깨짐

등으로 화면이 완전히 망가졌습니다.

이후 엔지니어 둘은 영하의 차고에서 패널 전체를 다시 분석하며
‘기적적인’ 배선 조합을 찾아냈고, 결국 제대로 동작시켰습니다.

🧊 5. 실제 설치 – 얼음 위에서의 전쟁

컨트롤러는 포팅 후 배송 지연으로
얼음 얼리기 직전 날에 도착

빙판은 이미 얼기 시작했고
근로자들은 영하 환경에서 컨트롤러를 설치

작동 테스트는 성공

경기 중에는 글쓴이가 집에서 웹캠으로 실시간 모니터링하며 시스템 운영

그리고…

얼음이 녹기 때문에 이 디스플레이는 경기 중에만 켤 수 있었음.
(누가 밤새 켜두어 물웅덩이가 생긴 적도 있음)

업체 홈페이지 : LEDFOIL

⭐ WIZnet 관점에서의 핵심 포인트

이 프로젝트는:

✔ W5500이 극한 환경에서 검증된 실제 대형 프로젝트 사례

✔ MCU 부하를 극단적으로 줄이고 실시간 LED 타이밍을 보장한 대표적 활용

✔ UDP 기반 고속 데이터 전송 구조의 표준적 사용법

✔ 내장 MAC이 실패한 곳에서 외장 W5500이 해결한 투자 가치

특히 “타이밍에 민감한 WS281x 계열 LED 제어에서는
W5500이 내장 이더넷보다 훨씬 안정적이다”라는 점이 명확히 드러난 프로젝트입니다.

❄️ Massive LED Display Buried Beneath the Ice – Extreme Environment DIY Project Based on W5500

This project goes beyond typical DIY levels, featuring a massive WS2813 LED display embedded within the ice of an ice hockey rink to display videos and graphics during actual games. Even more astonishing is that this system operates using a UDP data transmission structure based on the WIZnet W5500.

Undertaken by two Russian engineers at the request of an actual client,

this project stands as a true real-world reference for utilizing the W5500 in extreme environments.

🧊 1. Project Background – “Please embed a display within the ice”

A company presented the following mission to its engineers:

Ice rink thickness: Approximately 4cm

Skates scrape and pass through up to 2cm

Remaining space: 1cm or less

Must lay a WS2813 RGB LED panel within this space and display video content

Size: Total area over 81㎡ (approx. 288×288 resolution)

Constraints:

“Build it based on Arduino” (Customer's insistence)

Operating screen must maintain 30fps video quality

The panels had already been manufactured, and the customer stated,

“We've tested with small panels, so just make it bigger.”

🚧 2. Data Transmission Issues – Requires Hundreds of Mbps

The WS2813 protocol uses a serial signal structure, causing data requirements to skyrocket as the number of pixels increases.

288×288 panel = Over 80,000 pixels

24 bits per pixel → Approximately 1.9 Mbit per frame

At 30fps → Requires over 500 Mbps transmission

Furthermore, signals needed to be distributed over 200–300m distances due to stadium size.

Under these conditions:

Wi-Fi is unusable (interference from thousands of audience smartphones)

USB transmission is impossible (distance limitations)

Even a single signal line is insufficient

🔧 3. System Architecture Design – “Raspberry Pi + W5500 + STM32F407 Controller”

The final design was configured as follows.

⭐ Raspberry Pi (Main Data Distribution Unit)

Receives pre-partitioned LED frame data from a PC

Transmits to multiple controllers at ultra-high speed via UDP

1Gbps → Multiple routers → 100Mbps line branching

⭐ STM32F407 + W5500-based LED Controller

Controls 8~16 lines of WS2813 LEDs

PCB thickness within 10mm

Aluminum housing + epoxy potting → Waterproof/freeze-proof structure

Operates even at indoor temperatures below -10°C

⭐ Why was the W5500 essential?

When using the STM32's internal Ethernet MAC directly:

Even minor interrupts disrupted WS2813 timing,

causing the LED display to immediately break.

Network processing load made LED rendering unstable.

However, because the W5500 is a hardware TCP/UDP offload engine:

MCU interrupt load eliminated

Perfectly maintained the WS2813's strict timing

Optimized for raw UDP data transmission

Conclusion:

“The key to reliably driving the LED panel was the W5500.”

🧪 4. Initial Testing – Failure, and the Garage Lab

During initial panel testing:

Signal reflection

Ground mismatch

Timing issues

and other problems completely wrecked the display.

Later, two engineers reanalyzed the entire panel in a sub-zero garage

and discovered a ‘miraculous’ wiring combination, finally getting it to work properly.

🧊 5. Actual Installation – Battle on the Ice

The controller arrived the day before the ice was frozen

due to shipping delays after porting.

The ice had already begun to freeze,

and workers installed the controller in sub-zero conditions.

The operational test was successful.

During the game, the author monitored the system in real-time from home via webcam.

And then...

Because the ice melted, this display could only be turned on during the game.

(Someone once left it on overnight, creating a puddle.)

Company website : LEDFOIL

⭐ Key Points from WIZnet's Perspective

This project:

✔ Demonstrates W5500's proven track record in large-scale projects under extreme conditions

✔ Significantly reduces MCU load while ensuring real-time LED timing

✔ Standard implementation of a UDP-based high-speed data transmission architecture

✔ Demonstrates the investment value of an external W5500 resolving failures where the onboard MAC fell short

This project particularly highlights that “in timing-sensitive WS281x series LED control, the W5500 proves significantly more stable than onboard Ethernet.”