Power over ethernet (PoE) magnetometer and cloud detector
cloud detector
프로젝트 개요 (Project Overview)
본 UCC는 영국 Lancaster University의 Steve R. Marple이 설계한
PoE(Power over Ethernet) 기반 자력계(magnetometer) 프로젝트를 다룬다.
이 프로젝트는 AuroraWatchNet의 지구자기장 관측 노드로 사용되며,
배터리 기반 센서를 장기간 무인 운영이 가능한 네트워크형 과학 계측 장비로 발전시키는 것을 목표로 한다.
특히, PoE와 WIZnet W5100 / W5500 기반 Arduino Ethernet Shield를 활용한 유선 이더넷 통신 구조를 통해
확장 가능하고 반복 배치가 가능한 관측 네트워크를 구현한 사례다.
프로젝트 배경 및 제작 목적
왜 이 보드가 필요했는가?
AuroraWatchNet은 오로라 관측을 위해 지구 자기장의 미세한 변화를
수개월~수년 동안 지속적으로 관측하는 분산형 네트워크다.
초기 시스템은 배터리와 저전력 무선 통신에 의존했지만,
다음과 같은 한계가 있었다.
배터리 교체로 인한 유지보수 부담
전압 변동에 따른 측정 안정성 저하
전력 제약으로 인한 샘플링 주기 제한
장기간 무인 운영 시 데이터 손실 가능성
이를 해결하기 위해 설계된 것이 PoE 기반 자력계 보드다.
이 보드는 “저전력 센서 노드”가 아니라,
항상 켜져 있는 고정형 과학 관측 장비를 목표로 제작되었다.
시스템 구성 및 기술 설명
전체 구조
Sensor Unit
Fluxgate magnetometer(FLC100)
Sensor PCB + ADC
Controller Unit
Calunium MCU (ATmega1284P)
Arduino Ethernet Shield
통신 구조와 WIZnet의 역할
이 보드는 공식 매뉴얼인
「AuroraWatchNet Magnetometer Manual (2017)」 에서
정식 통신 옵션으로 정의되어 있다.
지원 통신 방식:
RF 무선 통신
Ethernet(UDP) 통신 – WIZnet 기반
사용된 이더넷 컨트롤러:
WIZnet W5100 (Arduino Ethernet Shield)
WIZnet W5500 (Arduino Ethernet Shield 2)
W5100 or W5500 사용함으로써:
장시간 연속 운용 시 안정적인 통신이 가능해졌다.
AuroraWatch UK 홈페이지와의 연계
AuroraWatch UK (https://aurorawatch.lancs.ac.uk) 는
Lancaster University가 운영하는 공식 지구자기장 관측 및 오로라 경보 웹사이트다.
이 홈페이지는:
실시간 자기장 데이터 시각화
지자기 활동 수준에 따른 경보(Green/Amber/Red)
다수 관측 지점의 데이터 통합
웹·앱·API 기반 알림 서비스
를 제공한다.
PoE 자력계 보드는 이 네트워크에 실제로 연결되어:
실시간 자기장 데이터를 생산
AuroraWatch UK 경보 시스템의 입력 데이터로 사용
분산 관측 네트워크 확장에 기여
한다.
즉, 이 프로젝트는 실제 운영 중인 과학 관측 서비스의 하드웨어 노드다.
이 보드로 할 수 있는 것
실시간 지구 자기장 모니터링
오로라 관측 가능성 분석 데이터 제공
장기간 연속 데이터 수집 (무인 운영)
다수 관측 노드를 통한 네트워크 확장
연구·교육·환경 모니터링 데이터 활용
지역 맞춤형 지자기 활동 경보 시스템 구축
적용 환경 및 대상 사용자
적용 환경
대학·연구기관
관측소 및 공공기관
실내–실외 혼합 설치 환경
기존 이더넷 인프라가 구축된 장소
대상 사용자
개인 메이커 ⭕
연구기관 / 공공기관 / ODM·OEM 장비 제작자 ⭕
시장 확장 가능성
이 프로젝트는 단발성 데모가 아닌,
반복 배치와 확장을 전제로 한 구조를 가진다.
동일한 하드웨어 구조로 다수 노드 배치 가능
센서부·통신부 분리로 확장 및 대체 용이
W5100 → W5500으로의 자연스러운 세대 교체
실제 AuroraWatchNet 운영 레퍼런스 존재
이는 소규모 양산, 연구 장비 ODM/OEM,
과학·산업 계측 시장으로의 확장 가능성을 보여준다.
WIZnet 제품 선택 이유
WIZnet 이더넷 컨트롤러는 이 프로젝트에서:
단순 네트워크 부품 ❌
장기 운용 가능한 시스템의 핵심 구성 요소 ⭕
로 사용된다.
하드웨어 TCP/IP 스택을 통해:
안정성
반복성
확장성
을 동시에 확보할 수 있었기 때문이다.