프렌들리 플로티 1호기 실험 기록

초록

프렌들리 플로티는 하천과 연안에 띄우는 시민 참여형 드리프터(물에 떠서 흐름을 따라 움직이며 위치를 보내는 관측 기기) 사업이다. 본 기록은 시험 기기 1호기의 보드 시험(2026년 9월 13일 이후)과 집중 시험(11월 1~4일)을 정리한다. 11월 시험에서 펌웨어를 v1.3.3에서 v1.4.1로 수정하였고, 위치 기록 283건과 살아 있음 신호 10건, USB 시리얼 로그를 재집계하였다.

전송 실패의 소프트웨어 원인 세 가지와 전원 투입 판정 오류를 수정하였다. 깨어날 때마다 반복되던 브라운아웃(전압이 기준 아래로 잠깐 떨어져 칩이 재시작하는 현상)은 GNSS와 모뎀의 전원선인 레일을 슬립(저전력 대기) 중에도 유지하여 해소하였다. 다만 v1.4.1은 eFuse(한 번 구우면 되돌릴 수 없는 칩 내부 설정)를 구운 보드에서만 레일을 유지하므로, 참여 팀 보드에는 이 해소가 적용되지 않는다. 코드 검토에서는 그런 보드가 접속 실패 한 번 뒤 전송을 멈출 수 있는 경로가 드러났으며 실기로 확인하지 않았다. 서버 중복 판정으로 확인된 위치 기록 4건과 추정 8건이 유실되었다.

2시간 이상 기록한 옥상 세션 2개의 절반 반경은 15 m와 12 m, 90% 반경은 36 m와 31 m였다. 창가 주간 세션 3개의 절반 반경은 31~64 m였다. 이 값은 세션 중심 기준의 퍼짐이며 참값 대비 오차가 아니다. 기기 1대의 시험이고, 물 위 시험, 방수 시험, 슬립 전류 측정, 충전 전류 측정은 수행하지 않았다. 부력과 복원력은 계산값만 있다.

1. 서론

플로티는 페트병 등의 몸통에 저가형 보드를 넣어 물에 띄우고, 위성 신호로 위치를 찾아 이동통신망으로 경로를 보내는 드리프터다. 물에 띄운 뒤에는 기기를 직접 조작할 수 없으므로 전원 관리와 전송 신뢰성이 먼저 확보되어야 하고, 위치 오차가 하천 폭보다 작은지도 확인해야 한다.

본 기록의 목적은 세 가지다. 첫째, 실제 보드에서 발생한 실패와 원인을 정리한다. 둘째, 펌웨어 변경과 각 변경의 실측 근거를 대응시킨다. 셋째, 측정한 것과 계산이나 문헌에 머문 것, 하지 않은 것을 나누어 다음 시험의 범위를 정한다. 틀린 가설과 철회한 판단도 함께 기록한다.

2. 시험 장치

따라 만드는 경우의 주의. 이 글은 제작 안내서가 아니며, 1호기는 방수와 전지 발열을 시험하지 않았다. 보호회로 내장 셀만 쓰고, 셀 몸통에 납땜하거나 보드 홀더에 억지로 끼우지 않는다. 역극성 보호를 확인하지 못하였으므로 스위치를 켜기 전에 테스터로 극성을 확인한다. 패널 입력은 6.5 V(충전 칩 절대 최대)를 넘으면 안 된다. 충전 중에는 자리를 비우지 않고, 부풀거나 찍히거나 젖은 셀은 쓰지 않는다. eFuse는 되돌릴 수 없다. 물에 띄우기 전에 하천 관리자와 전파 규정을 확인하고 회수 계획을 세운다.

3. 방법

시각은 모두 한국 시각이다. 본문의 재집계 기간은 11월 1일 14:43부터 11월 4일 15:04까지이고, 10월 기록은 4.1절과 부록 B-1에 따로 적었다. 분석 자료는 서버 저장 원자료와 USB 시리얼 로그이며, 서버에 저장되지 않은 기록은 집계에서 제외된다(4.6절의 확인 4건, 추정 8건). 작업 기록과 원자료가 다르면 원자료를 따랐다.

위치 퍼짐은 다음과 같이 계산하였다. 한 세션의 위도와 경도 각각의 중앙값을 세션 중심으로 두고, 각 기록에서 중심까지의 거리를 평면 근사로 구하였다. 절반 반경은 그 거리의 중앙값, 90% 반경은 하위 90%에 해당하는 값(nearest rank)이다. 95% 구간은 블록 크기 5 이하의 블록 부트스트랩이다. 세션 이름의 W는 창가, R은 옥상이다.

v1.4.0 이후 한 기록의 위치는 첫 고정 뒤 20초간 받은 표본의 위도, 경도 각각의 중앙값이다. 따라서 퍼짐은 단일 시점 위치의 산포가 아니며, 그 효과 크기는 측정하지 않았다. 이 처리가 없는 v1.3.x 기록과는 직접 비교하지 않는다. HDOP와 사용 위성은 그 창 안에서 HDOP가 가장 낮은 표본의 값이다. 기록은 전원 투입 직후에 몰려 있고 인접 기록끼리 상관이 있어, 건수를 독립 표본 수로 읽지 않는다.

퍼짐은 정밀도를 나타낼 뿐 참값과의 오차가 아니다. 설치 위치를 측량하지 않았으므로 절대 정확도는 본 자료로 산출할 수 없다. 공개본에는 상대 좌표만 싣고 절대 좌표, 유심 번호, 기지국 값, 기기 ID, 모뎀 라벨, 주변 건물을 비공개 처리하였다.

표 1. 항목별 시험 범위(2026년 11월 4일 기준, 세부는 부록 B)

4. 경과와 결과

4.1 9~10월 벤치 시험

9월 13일 보드에 처음 전원을 넣었다. USB 인식과 전지 스위치 동작을 확인하였고, LTE와 GPS 안테나를 처음에 바꿔 꽂는 실수가 있었다. 실내에서는 위성이 0개, 창가에서는 GLONASS 1개(31 dB-Hz)로 위치를 고정하지 못하였다. 7월부터 9월 사이에 작성한 펌웨어 대부분은 이 시점까지 컴파일만 확인한 상태였다.

10월 3~4일에 v1.3 Wi-Fi 시험판을 보드에서 돌려 첫 서버 기록을 받았고, 전원을 뺐다 넣어도 플래시 기록이 유지되어 다음 회차에 전송되는 것을 1회 확인하였다. 연속 전송 중 패닉(오류로 인한 펌웨어 강제 중단)이 났으며, 전압 감시 작업과 본 작업이 ADC(전압을 숫자로 읽는 회로)를 동시에 읽어 작업 스택 오버플로가 발생한 것이 원인이었다(v1.3.3에서 수정). 셀만으로 송신할 때 끊긴 사례(보드 전지 값 3.51~3.52 V)는 원인을 정황으로만 판단하였고 재시험 결과가 남아 있지 않다.

10월 4~6일 v1.3.1~v1.3.3 기록은 138건이며(10월 4일 오전의 v1.3 기록은 포함되지 않음), 놓은 자리 기록이 없어 퍼짐을 해석하지 않는다. 이 기간의 전지 값 4.26~4.27 V는 셀을 사기 전의 로그에도 나타나므로 USB 연결 중의 값으로 보이며(추정), 셀 상태의 근거로 쓰지 않는다. LTE와 전지만으로 운용하는 시험은 11월에 시작하였고, 아래의 문제는 대부분 그때 처음 드러났다.

표 2. v1.3.3까지의 펌웨어(날짜와 확인 칸은 변경 내역 표기)

4.2 11월 나흘간의 연대표

표 3. 실패 사례 요약

4.3 유심과 전송 실패

유심은 10월 13일 점검에서 먼저 인식에 실패하였다(SIM REMOVED). 11월 1일 09:09 시험에서도 실패하였고, 앞면 홀더로 옮긴 뒤 SKT 망 등록과 HTTP 200을 확인하였다. 이 과정에서 점검 펌웨어가 켠 직후 유심 준비 중 오류에 멈추는 결함을 발견해, 20초까지 다시 묻도록 수정하였다.

이후 11월 1일 17:58부터 23:19까지 약 5시간 20분 동안 서버 수신이 없었다. 19:44에 고정한 위치도 23:19에 수신되었다. APN 빈 값이라는 첫 가설은 SKT APN을 넣어도 같은 실패가 나 기각하였다. 유심 점검 펌웨어는 IP를 받고 HTTP 200을 확인하여 유심과 데이터 회선을 원인에서 제외하였다. AT 명령 기록을 대조해 찾은 원인과 수정은 표 4와 같다.

표 4. v1.3.4에서 수정한 원인(위 셋은 전송, 마지막은 전원 투입 판정)

4.4 브라운아웃

브라운아웃 누계는 10월 기록에서 51회, 11월 첫 기록에서 116회였으며 그 사이 65회의 경위는 기록이 없다. 11월 2일 00:08~07:17 창가 기록 24건의 재시작 사유는 모두 브라운아웃(코드 9)이었고, 누계는 151회에서 229회로 78회 늘었다. 웨이크마다 3~4회였다. 펌웨어에 단계 표시를 넣어 집계한 결과, 레일을 켠 뒤 위치 수신이 끝나기까지의 단계에서 84회, 그 밖의 일곱 단계에서 0회가 기록되었다. 09:10~09:28의 진단 시험 기록 네 건에서 누계가 245회로 16회 더 늘었다.

회로도 V1.4에서 IO12는 트랜지스터 Q7, Q8을 거쳐 방전된 모뎀 축전기(C3~C5, 약 169 µF)를 ESP32 LDO(저손실 전압 조정기) 입력 쪽 축전기(약 113~135 µF, 회로도 판독값)에 연결한다. 전지 공급과 Q8 저항, 축전기 ESR을 무시한 전하 분배로 근사하면 LDO 입력 쪽이 약 1.7~1.9 V까지 내려간다. 이 값은 칩 전압이 아니며 파형을 측정하지 않았다. 셀 내장 보호회로와 보드의 DW06D, 두 곳의 차단 가능성도 측정으로 검증하지 않았다. USB를 꽂으면 모뎀 축전기가 충전된 상태로 유지되므로, 이 현상은 USB 연결 시험에서 재현되지 않는다.

슬립 중에도 레일을 유지하고, 깨어난 뒤 핀 홀드를 풀기 전에 IO12를 먼저 HIGH로 두도록 수정하였다. 11월 2일 09:28 전원 투입 직후 3회 발생한 뒤, 09:34와 09:40 회차는 재시작 사유가 딥슬립 복귀(코드 8)였고 누계는 245회에 머물렀다. 이때 1호기의 eFuse는 아직 굽지 않은 상태였다. 이후 11월 4일 15:04까지 약 53시간 동안 누계는 268회로 23회 증가하였다. 23회는 스위치를 다시 켠 직후이거나, USB 전원 투입 뒤 USB를 분리한 것으로 보이는 시점의 첫 재시작 기록에서 1~3회씩 나타났다. 분리 시각은 기록하지 않아 후자는 추정이다. 전원을 새로 넣은 뒤 처음 발생한 브라운아웃은 누계에 포함되지 않으므로 실제 횟수는 더 많을 수 있다.

레일 유지는 레일을 켠 채 잔 다음 웨이크의 돌입 전류를 없앤다. 전원 투입 때와, 저전압 대기나 모뎀 끄기 미확인 뒤의 웨이크에는 돌입이 남는다. 레일을 유지하면 구조상 슬립 전류가 늘어나지만 증가량은 측정하지 않았다.

4.5 레일 유지와 eFuse

ESP32는 전원 투입, RTC 워치독, 브라운아웃 리셋 때 IO12(MTDI) 레벨을 읽어 플래시 전압을 정한다. 그 순간 IO12가 HIGH면 1.8 V가 선택되어 3.3 V 플래시 보드가 부팅하지 못할 수 있다. 레일 유지로 슬립 중 IO12가 HIGH로 남기 때문에 코드 검토에서 제기한 예방 조치로 1호기에 eFuse를 구웠고, 정상 부팅과 부팅 줄의 판정을 확인하였다. 1호기는 eFuse를 굽기 전 브라운아웃 누계 약 247회에서 부팅 실패 기록이 없으며, 리셋 순간의 레벨은 측정하지 않았다.

v1.4.1은 eFuse를 굽지 않은 보드에서 슬립 중 레일을 끊어 슬립 중의 IO12 HIGH를 피한다. 깨어 있는 동안의 HIGH는 그대로다. 같은 레일 차단 상태에서 11월 2일 웨이크마다 3~4회 브라운아웃이 측정되었으나, v1.4.1로는 시험하지 않았다. 그런 보드에서는 잠들 때 L76K 전원이 끊겨 4.8절의 고정 시간이 적용되지 않을 것으로 추정한다. 설치 후 USB 시험을 통과해도 전지 운용을 보장하지 않는다. 브라우저 설치에서 eFuse를 굽는 절차는 정하지 않았고, 설치에서 플래시 전체를 지우면 등록 코드와 일련번호가 초기화된다.

4.6 무신호와 기록 유실

• 첫 위치 대기: v1.3.5를 창가에 둔 약 50분 동안 기록이 0건이었다. USB 로그에는 GPS 문장이 들어오는데 180초 안에 위치를 고정하지 못하였다. v1.3.6은 전원 투입으로 판정된 부팅에서 600초를 기다린다. 전지로 켜서 브라운아웃이 나면 이어지는 부팅은 전원 투입으로 판정되지 않아 180초다. 16:53 기록의 11초는 마지막 재시작부터 잰 값이다. 위치 고정의 최장 기록은 173초이고(10월 포함 174초), 600초를 모두 쓴 5회는 모두 재시작 사유 1이며 위치를 고정하지 못하였다. 600초 대기의 효과는 확인되지 않았다.
• 전송 대기: 16:53 뒤 약 1시간의 미전송은 전원 투입 브라운아웃 2회를 v1.3.5의 재부팅 고리 차단이 접속 실패로 처리해 60분 대기한 결과로 판단한다(이어진 기록들의 접속 단계 값 7). 11월 3일 07:41 건도 브라운아웃 2회가 같은 구간에 있어 같은 경로로 추정한다. v1.3.8은 첫 실패 뒤 대기를 없앴다. 11월 3일 18:10, 18:20, 18:35 기록 3건은 망 등록 실패 뒤 다음 회차에 수신되었다(187~423초 지연).
• 살아 있음 신호(hb): 위치를 고정하지 못한 회차는 데이터를 전송하지 않아 전원이 차단된 기기와 구별되지 않았다. v1.3.6은 좌표 없는 상태 기록을 전송한다. 첫 수신은 11월 2일 20:21이다.
• 서버 중복 판정: 11월 1일 플래시 전체 삭제로 일련번호가 1부터 다시 시작해 10월 기록(92~229번)과 겹쳤다. 서버가 기기와 일련번호만으로 중복을 판정해 중복된 기록을 폐기하였다. 기기는 서버 응답 200을 받고 기록을 지웠다. 11월 3일 07:36~07:57 사이의 기록 4건(105~108번)은 전송 후 저장되지 않은 것을 확인하였다. 서버 판정 기준에 관측 시각을 더해 수정한 뒤, 10월 번호와 겹치는 109번부터 저장되었다.
• 위치 미저장 두 구간: 11월 2일 21:30~11월 3일 00:38과 00:38~03:49에 위치 기록이 저장되지 않았다. 두 구간의 92~95번과 97~100번이 서버에 없고 모두 10월 번호와 겹친다. 따라서 위치를 보내 200을 받았으나 중복으로 폐기되었고, 그 성공이 경과 시간 셈을 0으로 되돌려 살아 있음 신호가 늦어진 것으로 추정한다. 전송 로그가 없어 확정하지 못하였다. 이 구간에는 리셋이 없어(재시작 사유 8, 누계 불변) v1.3.7이 고친 리셋 경로와는 맞지 않는다.
• 유실 규모: 확인된 4건과 추정 8건은 복구하지 못하였다.

4.7 위치 퍼짐

표 5. 정지 세션별 퍼짐과 수신 상태(괄호는 95% 구간, SNR 단위 dB-Hz). 표는 옆으로 밀어 볼 수 있다.

구간 선택: W1~W3은 전원 투입 후 약 20분 구간이다. 같은 창가의 연속 구간을 모두 넣으면 절반 반경은 W1 66 m, W2 23 m, W3 41 m다. 전원 투입 직후 기록은 R1과 R3에서 제외하였다. W2의 첫 기록은 USB 연결 상태로 추정되며, 빼면 절반 26 m, 90% 60 m다. R1에 뒤의 2건을 포함하면 절반 7 m, 최대 35 m다. 11월 3일 오후의 R1 뒤 18건(위성 20~25)은 놓은 자리 기록이 없어 제외하였고, 같은 기준으로 계산하면 절반 22 m, 90% 84 m, 최대 152 m다.

그 밖의 조건: W4는 야간 30분 간격으로 기록하였다. W1의 v1.3.9-t1은 시험 빌드이고 20초 중앙값 처리가 없다. W3과 R1은 v1.4.1 최종본 이전 빌드(같은 버전 번호)다. R1은 패치 방향을 바로잡기 전의 기록이고 R2부터 윗면을 하늘로 두었으므로, 세 옥상 세션의 차이를 방향 효과로 해석할 수 없다. R1~R3이 같은 지점인지는 확인하지 않았다. R2의 SNR은 위성 목록이 있는 32건 기준이다. W2의 SNR은 하늘 위치가 없는 위성 기록 37건을 제외한 값이다(포함 시 31.2).

2시간 이상 기록한 R2, R3의 절반 반경은 15 m와 12 m, 90% 반경은 36 m와 31 m다. R1은 9분 6건이므로 범위에 넣지 않는다. R2, R3를 9분 단위로 잘라도 절반 반경은 5.6~26.0 m로 변하므로, R1의 값은 그 변동 범위 안에 있다. 창가 주간 세 세션의 절반 반경은 31~64 m이며 95% 구간이 서로 겹친다. 옥상 세션 중심은 서로 최대 약 12 m 이내에 있고, 창가 세션 중심은 R3 중심에서 36~96 m 떨어져 있다. 창가와 옥상의 수평 거리를 측량하지 않아, 이 차이를 실제 위치 차와 편향으로 나눌 수 없다.

R3에서는 동서 표준편차가 남북보다 컸으나(17.8 m, 8.5 m, 동서 64 m 이탈 1건을 빼면 동서 13.1 m), R2(15.3 m, 13.4 m)와 R1(3.6 m, 4.3 m)에서는 뚜렷하지 않았다. 세션 하나의 결과로 방향성을 판단하지 않는다.

표 6. 그 밖의 기록(집계 방식은 같으나 자리와 처리가 달라 비교하지 않음)

v1.3.5a는 시험 빌드다. 11월 2일 오전의 걷기 시험(v1.3.4)은 3건이 수신되고 1회차가 누락되었다. 영상에서 태양광 패널이 보드 위를 덮고 있었으나 누락 원인은 확정하지 못하였다. 이동 중 기록이라 퍼짐을 계산하지 않았다. 같은 날 저녁 바깥에서 스위치를 껐다 켰을 때는 전원이 끊기지 않아 기록이 없었고, 원인은 재현하지 않았다.

4.8 위성 수신

옥상 R3의 평균 SNR(수신기가 보고한 신호 대 잡음비)은 38.0 dB-Hz, 창가 W3은 28.1 dB-Hz다. 두 세션에 공통으로 기록된 16개 위성을 R3의 14:11~14:40 기록 5건과 비교하면 위성별 평균 차이는 10.5 dB, 표준편차 5.5 dB였다. 이 값은 수신 세기의 차이이며 반사파 여부를 구분하지 않는다. HDOP(위성 배치가 위치 계산에 얼마나 유리한지 나타내는 값, 작을수록 유리) 중앙값은 R3에서 0.6이었다. R3에서 앙각(지평선에서 위성까지의 각도) 구간별 평균 SNR은 34.9~40.4 dB-Hz, W3에서는 26.9~31.3 dB-Hz다. 옥상 세션의 위치 고정 소요 시간 중앙값은 1초이며, 여기에는 L76K 대기 상태의 효과가 포함된다.

수신기 동작: L76K는 설정 명령으로 활성화해도 GSA 문장(사용 위성 목록)을 출력하지 않았다(USB 로그 15초에 GSA 0, GSV 24). 따라서 위성 목록의 위성별 사용 표시는 신호 세기 순서에 따른 추정값이다. 표 5의 사용 위성은 GGA 문장의 값이고, 그림 11과 그림 13의 위성 수는 하늘 위치가 기록된 위성 수다. GPS로 표기한 위성에는 같은 문장으로 출력되는 QZSS(일본 위성 항법, R3에서 PRN 194, 199, GPS 표기 관측 300건 중 57건)가 포함된다. 규격서의 기본 위성계는 GPS와 BeiDou이나 설정 명령 없이 GLONASS도 기록되었고, 계산 사용 여부는 확인하지 못하였다. 위성계 설정 명령(PCAS04)은 효과가 확인되지 않아 비활성화 상태로 유지하였다.

4.9 전원 투입 후 시험 구간과 실제 기록 간격

시험 구간은 전원 투입 직후 짧은 간격으로 기록해 참여 팀이 설치 자리를 확인하게 하는 구간이다. 실제 기록 간격은 설정값보다 길었다. R3에서 설정 60초 구간의 간격 중앙값은 112초(107~163초), 설정 300초 구간은 350초(343~355초)였다. 슬립 시간에 위치 수신과 모뎀 전송 시간이 더해지기 때문이다.

구간의 길이도 설계와 달랐다. 코드는 전원 투입 후 20분을 1분 간격, 그다음 40분을 5분 간격으로 두지만, 남은 시간을 슬립 시간만으로 차감한다. 깨어 있는 약 50초는 차감되지 않으므로 「1분 간격 20분」은 실제로 「약 2분 간격 40분」이 된다. R3에서 60초 설정은 약 40분(13:07~13:47), 300초 설정은 약 47분(13:47~14:34) 이어졌다.

이 차이의 의미는 세 가지로 정리된다. 첫째, 전송 횟수는 설계와 같다(1분 설정 20회, 5분 설정 8회). 따라서 시험 구간의 전력 소모가 설계보다 크게 늘어난다고 볼 근거는 없으나, 슬립 전류와 회차별 소모를 측정하지 않아 수치로 확인하지는 못하였다. 둘째, 시간 표현이 실제와 다르다. 평소 간격으로 전환되기까지 설계상 60분이 실제 약 87분이었으므로, 안내 문구를 수정하거나 코드를 실제 경과 시간 기준으로 변경해야 한다. 셋째, 슬립을 60초로 고정하고 깨어 있는 약 50초를 더하므로 실제 간격은 약 2분이 된다. 간격을 1분에 맞추려면 슬립에서 깨어 있는 시간을 빼야 한다. 이 값은 레일을 유지한 1호기 기준이며, eFuse를 굽지 않은 보드의 간격은 재지 않았다.

4.10 전원

R3에서 전지 값은 4.13~4.18 V, 직전 전송 중 최저 전압은 3.94~4.01 V였고, 이 세션 동안 브라운아웃은 증가하지 않았다. 전지 값은 분압 2배 환산에 교정하지 않은 ADC 값이고 깨어 있는 부하가 걸린 상태의 값이다. USB 충전 중 값 4.25~4.26 V가 충전 칩 CN3065의 정전압 상한 4.242 V보다 높으므로 실제보다 높게 읽혔을 수 있다(추정). 최저 전압은 망 접속 이후 20 ms 간격 표본의 최저값이며 순간 최저값이 아니고, 레일을 켜는 순간은 포함하지 않는다.

태양광 입력 전압은 R3 낮 동안 4.34~4.36 V로 약 2시간 거의 변하지 않았다. CN3065 데이터시트는 입력 여력이 부족하면 입력 전압을 4.35 V 아래로 내리지 않는 범위에서 충전 전류를 조절한다고 적으므로, 이 값은 충전 칩이 부하를 걸어 눌린 값일 수 있다. 충전이 멈춘 상태의 패널 전압이거나 제너 누설의 영향일 가능성도 남으며, 충전 전류와 개방전압(부하 없이 잰 전압)을 재지 않아 구분하지 못하였다. R1의 2.86~4.10 V는 같은 시각 전지 값보다 낮아 충전 조건에 미치지 못한다. 일몰 후 R2의 0.28 V는 입력이 없을 때의 ADC 바닥값으로 추정된다.

패널은 멀티미터로도 측정하였다. 개방전압은 10월 11일 창 안에서 3.21 V, 손으로 창밖에 내밀었을 때 4.52~4.67 V였고, 11월 1일 비 오는 날 창가의 연결부 전압은 2.7~2.84 V였다. 정격에서 기대한 개방전압은 6.5~8 V이며, 각도, 보호 필름, 패널 뒷면 가장자리의 깨짐이 원인 후보로 남았다. 직사광 측정이 없어 패널 판정은 내리지 못하였다. 슬립 전류와 하루 소모량도 측정하지 않았다.

회로도 V1.4에서 CN3065의 TEMP 핀은 0 Ω로 접지되어 온도 보호가 꺼져 있다. 셀이 0 ℃ 아래이거나 고온이어도 빛이 들면 충전될 수 있으며, 리튬이온 셀의 사양 범위를 벗어난다. 1호기 시험에서는 셀과 용기 안 온도를 기록하지 않았고, 저온 충전 차단과 저온 송신 강하도 시험하지 않았다.

4.11 계산으로만 있는 값

다음 값은 페트병 하우징 설계안의 계산값이며 그림 3의 시험 용기와 무관하다. 병을 만들거나 재서 확인한 적이 없고, 작성자 표기가 없는 검토 문서에서 왔다(부록 B-3). 측정값과 나란히 인용하지 않는다.

표 7. 계산값

5. 고찰

5.1 옥상에서 남는 퍼짐

R3은 사용 위성 21~31개, HDOP 0.6, 평균 SNR 38 dB-Hz에서 90% 반경이 31 m였다. R3에서 기록별 평균 SNR, HDOP, 위성 수는 중심 거리와 뚜렷한 관계가 없어(순위상관 −0.06, 0.12, 0.02), 이 값들로 위치 품질을 판단하지 않는다. 퍼짐의 후보는 주변 반사, 단일 주파수 수신기의 오차, 안테나 접지 조건, 대기 상태 복귀 직후의 수신기 필터이며 어느 것도 검증하지 않았다. 배치 위치는 그림 16과 같이 금속 난간 바로 안쪽이고 주변에 고층 건물이 있으며, 같은 뚜껑 위에 태양광 패널이 있다. 위치, 시간대, 안테나 방향이 세션마다 혼재되어 있어 원인을 판정할 수 없다.

5.2 금속판에 대한 문헌 조사

금속판 효과를 조사한 자료 가운데 원문을 직접 확인한 것은 22건, 요약만 본 미확인 자료는 12건이다. 미확인 자료는 근거로 쓰지 않았다. Quectel 패치 안내서는 판 30, 50, 70 mm에서 2.25, 3.31, 4.9 dBic을 제시한다[3]. 같은 회사 응용 노트는 30~110 mm에서 이득이 단조 증가하지 않고 판이 커질수록 중심 주파수가 높아진다고 하며[3], Tallysman은 100~120 mm를 권하면서 판이 더 커지면 이득이 줄 수 있다고 적는다[1]. 다중 주파수 안테나의 RTK(반송파 기반 고정밀 측위) 시험은 대부분의 조건에서 개선을 보고했으나 나빠진 항목도 있었고, 가장 작은 판은 10 cm였다[2]. RTK 지표는 단독 측위 오차로 옮길 수 없다. 자체 기판이 있는 완성형 능동 패치에 절연한 금속판을 덧댄 측정은 찾지 못하였고, 비교 시험도 수행하지 않았다.

5.3 이중 주파수 GNSS 모듈 조사

L1 단일 주파수의 대안으로 NEO-F10N과 LC29H를 조사하였다. NEO-F10N의 제조사 표기 CEP(절반이 들어가는 반경) 1 m는 24시간 정지, −130 dBm 조건이며 GPS L5를 포함한 값이다[5]. GPS L5는 기본 설정의 위치 계산에서 제외되어 쓰려면 설정 변경이 필요하다[5]. LC29H는 입출력 2.8 V로 알려져 전압 변환이 필요할 수 있으며(포럼 근거, 설계서 미확인), 독립 실측 자료는 거의 없었다. 비교 구성 비용은 약 15.5만 원(추정)이다. 기존 모듈의 설치 조건 영향을 먼저 확인한 뒤 구매를 결정한다.

5.4 하천 적용의 한계

L76K 규격의 2.0 m는 24시간 정지, 신호 −130 dBm, 위성 6개 초과 조건의 값이므로[4] 표 5와 직접 비교하지 않는다. 표 5는 세션 중심 기준의 퍼짐이며 편향을 포함하지 않는다. 한 번의 기록이 물길의 어느 쪽인지 판단하려면 참값 대비 오차가 필요하므로, 현재 자료로는 소하천 적용 여부를 판단하지 않는다. 물 위에서는 기기 자세와 수면 반사, 흐름에 따른 이동이 더해지므로 정지 시험 값을 물 위 성능으로 옮겨 적을 수 없다.

5.5 철회한 판단과 이후 시험 원칙

표 8. 철회한 판단

5.6 배포 전 해결할 위험(코드 검토, 실기 미확인)

• eFuse를 굽지 않은 보드의 전송 정지: 그런 보드는 웨이크마다 브라운아웃이 2회 이상 날 수 있고, 그때마다 코드는 접속 실패 횟수를 올리고 대기 경과 시간을 0으로 되돌린다. 실제 접속 실패가 한 번 있으면 이후 웨이크는 모뎀을 켜지 않아 전송이 멈추고, USB로 다시 켤 때까지 풀리지 않을 수 있다. 기록은 플래시에 쌓인다.
• 재부팅 고리 차단: v1.3.8 이후 첫 실패 단계에서는 고리 차단이 동작하지 않아, 송신 중 브라운아웃이 반복되면 슬립 없이 되풀이될 수 있다. 전압 문턱에 걸릴 때 멈춘다.
• 전송 뒤 삭제: 기기는 서버가 2xx를 주면 저장 여부와 무관하게 기록을 지운다. 이번 유실의 구조이며 서버 수정 뒤에도 기기 쪽 구조는 남아 있다.
• 서버 인증서: HTTPS는 암호화만 하며 서버 인증서를 아직 검증하지 않는다.
• 충전 온도 보호: 4.10절과 같이 꺼져 있다.

6. 결론과 후속 시험

1호기는 v1.4.1에서 옥상과 창가의 연속 운용 기록을 서버에 남겼다. 깨어날 때마다 반복되던 브라운아웃은 레일 유지 뒤 재현되지 않았고, 전원을 넣을 때의 브라운아웃은 남았다. 원인을 특정하지 못한 1회가 있다. v1.4.1은 eFuse를 구운 보드에서만 레일을 유지하므로 참여 팀 보드의 동작은 별도로 확인해야 하며, 5.6절의 전송 정지 경로는 배포 전에 수정과 재시험이 필요하다. 전송 실패 원인 셋과 전원 투입 판정 오류를 수정하였으나 망 등록 실패는 이후에도 있었다. 서버 중복 판정으로 위치 기록 4건(확인)과 8건(추정)을 복구하지 못하였다. 옥상 세션의 절반 반경은 12~15 m였고 정확도는 측정하지 않았다. 물 위 성능, 방수, 전원 수지는 확인되지 않았으며, 모든 결과는 기기 1대에서 나온 값이다.

표 9. 다음 시험과 결정(합격 기준은 설계 문서의 초안이며 공학 판단으로 확정하지 않음)

부록 A. 11월 펌웨어 변경 요약

부록 B. 시험과 조사 전체 목록

11월 시험의 세부는 본문에 적었으므로 여기서는 그 밖의 항목과 11월의 단건 시험을 적는다. AI 모델로 수행한 검토는 그렇게 표기하였다.

B-1. 실물 시험

B-2. 문헌과 시장 조사

B-3. 설계 검토(계산, 합성 실험, AI 검토)

B-4. 계획만 있고 수행하지 않은 시험(표 9의 우선 시험 포함)

• 물 위: 수조에서 무게, 흘수, 복원, 떠 있을 때 LTE, 실제 하천 시험
• 하우징: 30분과 24시간 침수, 낙하, 외압, 온도 사이클, 투습, 용기 3종 비교
• 전기: 슬립 전류, 회차당 소모, 충전 전류, 하루 충전량, 값 교정, 저온과 고온 충전 차단, 저온 송신, 과방전 뒤 재기동
• 태양광: 한낮 직사광 개방전압, 보호 필름 유무 비교
• 저장: 48시간 음영 뒤 전량 도착, 쓰기 중 전원 차단, 가득 찼을 때 솎기
• 통신: 다른 통신사 망 접속, 대안 보드와 대안 유심 비교
• 펌웨어: 워치독 실동작, 모뎀 끄기 실패 경로, 브라우저 설치 실제 굽기, eFuse 없는 보드
• GNSS: 위치 정확도, 금속판 비교, 이중 주파수 모듈 나란히 비교

펌웨어 소스는 아래 공개 저장소에 있으며, 저장소의 일부 배경 설명은 본 기록으로 정정된다.

참고 자료

• [1] Tallysman, Ground Planes 안내서
• [2] Punzet, Eibert, Advances in Radio Science 20, 2023

[3] Quectel 패치 설계 안내서 V1.1 표 1, Quectel GNSS 안테나 응용 노트 V1.0 4.2.1. [4] Quectel, L76K Hardware Design V1.0, 사양표 각주 3 (CEP 50%, 24 hours static, −130 dBm, more than 6 SVs). [5] u-blox, NEO-F10N Data sheet UBX-23002117 R05 표 2 주 3, 주 5.

• 펌웨어 소스, floatee-open 공개 저장소

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- 자료: 플로티 1호기 서버 기록과 USB 시리얼 로그, 2026-09-13~11-04 작업 기록
- 그림: 이타서울 작성, 사진은 시험 현장에서 촬영, 보드 배치도는 LILYGO 공식 회로도 위에 표시
- 작성: 사단법인 이타서울 플로티 팀