프렌들리 플로티 1호기 실험 기록 2: 내부 공간 72시간 실험과 전지 수명 예측

본 실험은 eFuse를 굽지 않은 보드의 전원 조건, 곧 잘 때 레일을 끊어 깨어날 때마다 브라운아웃이 나는 조건에서 펌웨어 v1.4.2가 전송을 유지하는지와 그때의 전지 소비를 확인하였다. 실험용 펌웨어 v1.4.2t를 넣은 1호기를 위성 신호가 약한 내부 공간에 약 72시간 두고 서버 원자료를 분석하였다. 내부 공간에서 깨어난 129회의 재시작 사유는 모두 브라운아웃이었고 웨이크당 횟수는 잠 간격이 길수록 늘었으나(30분 간격 4.6회), v1.4.2t 구간 일련번호 192건은 하나도 빠지지 않았다. 전지 전압은 하루 0.027 V씩 내려갔으며 하루 소비는 약 100 mAh(80~125)로 추정된다. 이 값을 바탕으로 한 모델에서 전지 수명은 충전 없는 내부 공간에서 완충 뒤 약 28일, 바깥 무충전 조건에서 51~155일로 계산되며, 12월 흐린 날 교량 아래의 충전량으로도 전원이 유지된다. 잠 전류 측정과 물 위 실험은 아직 수행하지 않았다.

앞 기록(2026년 11월 4일)에서 펌웨어 v1.4.2는 컴파일만 확인한 상태였다. v1.4.2는 eFuse를 굽지 않은 보드가 깨어날 때마다 브라운아웃을 겪어도 전송을 멈추지 않도록 고친 판이다. 참여 팀 보드는 대개 eFuse를 굽지 않으므로, 이 수정이 실제 보드에서 작동하는지가 다음 실험의 첫 질문이었다.

본 실험은 두 가지를 확인한다. 첫째, 깨어날 때마다 브라운아웃이 나는 조건에서 기록이 빠지지 않고 서버에 도착하는가. 둘째, 위치를 잡기 어려운 자리에서 하루에 전지를 얼마나 쓰며, 그 값으로 조건별 전지 수명을 어떻게 예측할 수 있는가.

실험 장치는 투명 밀폐 용기 안에 보드(LILYGO T-A7670G R2), 외장 홀더의 18650 셀 1개(3,500 mAh 표기), 패치 안테나, 6 V 태양광 패널을 넣은 1호기다. 실험 기간은 2026년 11월 5일 19시 32분부터 8일 18시 51분까지 약 72시간이고, 장치를 하늘이 거의 보이지 않는 내부 공간에 두었다.

실험용 펌웨어 v1.4.2t는 v1.4.2에서 대기 판정을 끄고, 잘 때 레일(GNSS 수신기와 모뎀의 전원선)을 끊도록 고정한 판이다. 1호기는 eFuse를 구운 보드라서 그대로 두면 레일이 유지된다. 그래서 eFuse를 굽지 않은 보드와 같은 전원 조건을 1호기에서 만들기 위해 이 판을 썼다.

기기는 깨어날 때마다 전지 값, 태양광 입력, 전송 중 최저 전압, 재시작 사유, 브라운아웃 누계, 일련번호를 서버로 보낸다. 위치를 잡으면 좌표를, 잡지 못하면 좌표 없이 살아 있음 신호(hb)를 보낸다. 서버 원자료 가운데 11월 4일부터 8일까지의 기록을 분석하였다.

• 기록 누락: v1.4.2t 구간 일련번호의 빈 번호를 세었다.
• 웨이크당 브라운아웃: 연속한 두 기록의 누계 차를 일련번호 차로 나누고 잠 간격별로 평균을 냈다.
• 하루 소비: 내부 공간 구간 전지 값에 직선을 맞춰 하루 전압 감소를 구하고, 셀의 전압-잔량 관계를 써서 mAh로 바꾸었다.
• 수명 예측: 하루 소비를 「잠 전류 × 24시간 + 하루 깨어난 횟수 × 웨이크당 소비」로 두고, 펌웨어의 전압 계단에 따라 날짜별로 계산하였다.

4-1원자료 전체

내부 공간 실험 동안 전지 값은 4.11 V에서 4.02 V로 내려갔고 직선 맞춤 기울기는 하루 -0.0274 V(표준오차 0.0031)이다. 전송 중 최저 전압은 전지 값보다 0.1~0.2 V 낮게 따라갔고 가장 낮은 값은 3.77 V였다.

태양광 입력은 낮마다 2~4 V까지 올랐으나 전지 값에는 낮 동안 오르는 구간이 없다. 충전 칩은 셀 전압보다 높은 입력에서 충전하므로, 내부 공간의 빛으로는 충전이 일어나지 않은 것으로 판단한다. 따라서 위 기울기는 충전이 섞이지 않은 소비만 나타낸다.

위치는 129회 깨어나는 동안 두 번 잡혔다(11월 7일 04시 22분, 8일 13시 39분, 위성 4개). 나머지 회차에서는 좌표 없이 살아 있음 신호를 보냈다. 위성 탐색 시간은 60초가 100회, 180초가 27회였다.

4-2깨어날 때 브라운아웃과 전송

v1.4.2t에서는 129번 깨어난 기록의 재시작 사유가 모두 브라운아웃이었고 누계는 436에서 1,059로 늘었다. 웨이크당 횟수는 잠 간격이 길수록 많아 1분 간격 0회, 5분 2.6회, 30분 4.6회, 60분 5.3회였다. 레일을 유지한 v1.4.1에서는 모든 간격에서 거의 0회였다.

4-3하루 소비

18650 35E 계열 셀의 근사 곡선(4.20~4.05 V 구간에서 0.15 V당 약 16%)을 쓰면 하루 소비는 약 100 mAh(약 80~125)이며, 평균 전류는 약 4 mA다. 이 값은 설계 단계에서 60분 간격으로 계산한 하루 89~132 mAh 범위 안에 든다.

5-1브라운아웃과 잠 간격

잠 간격이 길수록 웨이크당 브라운아웃이 늘어나는 것은 레일을 끊은 동안 전원 쪽 축전기가 더 많이 방전되어, 다시 켤 때 전압이 더 깊게 떨어지기 때문으로 추정한다. 측정으로 확인하지는 않았다. 브라운아웃이 늘어난 간격에서도 기록 누락은 없었으므로, v1.4.2가 고치려던 「브라운아웃이 반복되는 보드가 전송을 멈추는 경로」는 이 실험에서 나타나지 않았다.

5-2전지 수명 예측

웨이크당 소비는 내부 공간 실측값에서 잠 전류로 가정한 값을 빼서 구했다. 바깥에서는 위치를 빨리 잡으므로 웨이크당 소비를 내부 공간의 0.7배로 가정하였다. 보고 간격은 펌웨어의 전압 계단(4.05 V 이상 30분, 3.90 V 이상 60분, 3.70 V 이상 120분)을 따랐다.

내부 공간 조건에서는 전압이 4.05 V 아래로 내려간 뒤에도 31분 간격이 이어졌다. 60분 간격은 위치를 잡은 회차 뒤에만 나타났으므로, 간격 계단은 위치를 잡은 회차에서만 다시 정해지는 것으로 추정한다. 그래서 내부 공간 조건은 간격을 30분으로 고정해 계산하였다.

바깥 무충전 수명의 폭이 51~155일로 넓은 것은 잠 전류를 측정하지 않았기 때문이다. 잠 전류가 0.2 mA인지 2 mA인지에 따라 수명이 약 3배 달라지므로, 잠 전류는 다음 실험에서 가장 먼저 잴 값이다.

충전량 56 mAh는 설계 검수 문서의 계산값(패널 표기 220 mA × 일사 시간 × 입사 계수)이며 실측값이 아니다. 11월부터 3월까지는 송신을 멈추는 전압이 3.60 V로 올라가므로, 무충전 수명이 그만큼 짧아진다.

깨어날 때마다 브라운아웃이 나는 전원 조건에서 v1.4.2의 전송은 약 72시간, 192건 동안 끊기지 않았다. 같은 조건의 하루 소비는 약 100 mAh로 추정되며, 충전이 없는 내부 공간에서는 완충 뒤 약 28일 동안 보고할 수 있다. 이 결과는 eFuse를 구운 1호기에서 전원 조건만 흉내 낸 사전 실험에서 얻은 것이며, 최종 판정은 eFuse를 굽지 않은 2호기 실험에서 한다.

• 측정기록 누락v1.4.2t 192건 누락 0
• 측정하루 소비전압 기울기에서 추정. 전압은 미교정
• 일부v1.4.2 전송 유지1호기 사전 실험만. 최종은 2호기
• 안 함잠 전류바깥 수명 폭을 정하는 값
• 계산만바깥 소비와 충전량모델과 설계 계산값
• 안 함물 위 실험방수와 부력 포함

다음 실험은 잠 전류 측정, 바깥 실험(하늘이 트인 곳에 하루 이상 두고 소비와 충전량 확인), eFuse를 굽지 않은 2호기의 v1.4.2 실험 순서로 진행한다. 1호기는 전지를 다 쓴 뒤 USB 전류계를 끼워 다시 충전하여, 실제로 충전된 mAh 값과 이번 추정치를 비교한다.

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- 자료: 플로티 1호기 서버 원자료(2026-11-04~11-08)
- 그림: 이타서울 작성, 사진은 2026년 11월 8일 촬영
- 앞 기록: 프렌들리 플로티 1호기 실험 기록(2026년 11월 4일)
- 작성: 사단법인 이타서울 플로티 팀