노르딕 솔루션을 채택한 셀룰러 IoT 및 와이파이 기반 자산 추적기

노르딕 세미컨덕터(Nordic Semiconductor)는 IoT 솔루션 기업 센티넘(Sentinum)이 출시한 셀룰러 IoT 기반 자산 추적 및 상태 모니터링 솔루션인 ‘주노 셀룰러 트래커(Juno Cellular Tracker)’에 노르딕의 저전력 nRF9151 SiP 모듈과 nRF7000 와이파이 6(Wi-Fi 6) 컴패니언 IC가 채택되었다고 밝혔다. 주노 셀룰러 트래커는 모바일 자산이나 분산 배치된 자산의 위치확인과 취급 이벤트 및 운영 상태에 대한 지속적인 인사이트를 제공하도록 설계되었다.

주노 트래커는 3축 MEMS 가속도계를 통합하여 움직임, 기울기, 개봉 또는 변조 감지 등 세 가지 핵심 센싱 기능을 제공하며, 이를 통해 추가 구성요소를 사용하지 않고도 활동 기반 추적, 오남용 감지 및 자동 이벤트 로깅을 지원한다. 또한, 주노 솔루션 중 ‘TH’ 모델 버전에는 환경 모니터링을 위한 고정밀 온도 및 습도 센서가 탑재되어 있어 주변 조건을 정확하게 판독할 수 있다. 이러한 센서들은 트래커에 통합된 노르딕 nRF9151 모듈의 1MB 플래시 및 256KB RAM을 비롯해 64MHz Arm® Cortex®-M33 전용 애플리케이션 프로세서를 통해 관리된다.

nRF9151 셀룰러 기반 위치확인

주노 트래커는 상태 센서와 함께 실내 및 실외 환경에 최적화된 하이브리드 위치확인 기술을 활용한다. SSID 기반 와이파이 스캐닝 기술은 주변의 MAC(Media Access Control) 주소를 수집하여 2m ~ 50m의 정확도로 위치를 확인할 수 있어 실내 환경이나 복잡한 도심 지역에 매우 적합하다. 실외 환경에서 정밀한 위치 정보를 제공하는 GNSS는 에너지 소비를 최소화하기 위해 선택적으로 사용된다.

한편, 와이파이나 GNSS를 이용할 수 없는 환경이거나 초저전력 동작이 요구되는 경우에는 셀룰러 기반 위치확인 기술로 전환하여 위치를 추정한다. 주노 트래커는 nRF9151 모듈에서 제공되는 다중 모드 LTE-M/NB-IoT 모뎀과 GNSS를 활용하여 별도의 로컬 게이트웨이나 추가 인프라 없이도 셀룰러 네트워크를 통해 안정적인 광역 데이터 전송이 가능하다. 또한, 주노 트래커의 지능형 펌웨어는 와이파이 또는 네트워크 기반 실내 포지셔닝과 GNSS 기반 실외 포지셔닝을 상황에 따라 자동으로 전환하여 가장 효율적인 위치확인 방식을 선택한다.

노르딕의 멤폴트(Memfault) 기반 nRF 클라우드(nRF Cloud)는 기기 관리 및 위치 정보 처리에 필요한 안전하고 확장 가능한 표준화된 백엔드를 제공함으로써 주노 시스템 아키텍처에서 핵심적인 역할을 수행한다. 센티넘은 노르딕의 인프라를 활용해 복잡한 연산 작업을 기기로부터 오프로드함으로써 전력소모를 줄이고, 고객들이 보다 효율적으로 자산 관리를 간소화할 수 있도록 지원한다.

주노 트래커는 포지셔닝을 위해 GNSS 및 와이파이 스캔 데이터를 노르딕 nRF 클라우드로 직접 전송하며, 노르딕의 글로벌 데이터베이스를 기반으로 최종 위치 정보가 산출된다. 이러한 클라우드 기반 방식은 전력소모가 많은 프로세싱 작업을 기기에서 처리할 필요가 없으며, 까다로운 환경에서도 높은 정확도를 달성할 수 있다.

센티넘의 공동 창업자이자 총괄 디렉터인 마누엘 하르트(Manuel Hart)는 “주노 트래커를 설계할 때 최우선 과제는 유지보수 없이도 장기간 자율적으로 첨단 추적 기능과 센서 로직을 실행할 수 있는 소형의 저전력 기기를 구현하는 것이었다.”며, “노르딕의 nRF9151은 이러한 모든 요구사항을 단일 플랫폼으로 지원하는 유일한 셀룰러 SiP 모듈이었다. 강력한 프로세서와 풍부한 메모리 용량을 갖추고 있어 외부 MCU 없이도 하이브리드 포지셔닝 알고리즘과 이벤트 감지 로직, 펌웨어 무선(Firmware Over-the-Air, FOTA) 업데이트 기능을 기기에 직접 구현할 수 있었다.”고 밝혔다.

전력 효율적인 와이파이 스캐닝을 통한 위치 업데이트

주노 트래커에는 nRF9151 외에도 노르딕의 nRF7000 와이파이 컴패니언 IC가 탑재되어 있다. 와이파이 액세스 포인트에 대한 능동 및 수동 스캐닝에 중점을 두고 설계된 nRF7000은 위치 기반 애플리케이션에서 안정적이고, 전력 효율적인 솔루션을 제공한다. 또한, 2.4GHz 및 5GHz 대역을 모두 지원하는 SSID 기반 와이파이 위치확인 기능에 최적화된 설계를 통해 주노 트래커가 건물 내부나 복잡한 도심 환경에서도 위치를 파악할 수 있도록 해준다.

마누엘 하르트는 “nRF7000 와이파이 컴패니언 IC를 채택한 이유는 실내 또는 신호 장애가 발생하는 환경에서도 최소한의 배터리 소모로 정확한 포지셔닝을 유지함으로써 GNSS 단독 추적 기능의 한계를 극복하기 위해서이다. nRF7000을 이용해 와이파이 스캐닝을 추가함으로써 더 빠르고 안정적이며, 전력 효율적인 위치 업데이트가 가능하게 되었으며, 이를 통해 사용자들은 더 긴 배터리 수명과 더욱 신뢰할 수 있는 추적 데이터를 얻을 수 있게 되었다.”고 설명했다.

센티넘은 하루 1회 업링크, 하루 1회 GNSS 위치 획득 등과 같은 최적화된 설정으로 이 트래커를 사용할 경우, 셀룰러 신호가 약하거나 위성 가시성이 제한적인 까다로운 조건에서도 수년간 동작할 수 있으며, 동작 빈도가 높은 모드에서도 재충전 없이 장기간 안정적인 성능을 기대할 수 있다고 밝혔다.

마누엘 하르트는 “nRF9151 SiP 모듈을 선택한 핵심 이유는 탁월한 저전력 아키텍처 때문이다.”며, “통합 MCU와 모뎀을 통해 각 서브시스템의 절전 및 활성화 주기를 정밀하게 제어할 수 있어 대부분의 시간 동안 기기를 유휴 상태로 유지하다가 이벤트가 발생하거나 예약된 보고서가 필요할 때만 활성화되도록 할 수 있다.”고 말했다.

주노 트래커는 센티넘의 전용 트래킹 플랫폼인 ‘오빅스(Orbix)’를 비롯해 센서-투-클라우드(sensor-to-cloud) 에코시스템에 완벽하게 통합되어 있다. 데이터는 강화된 ‘씽스보드(ThingsBoard)’ 플랫폼을 기반으로 구현된 ‘센티넘 대시보드(Sentinum Dashboard)’를 통해 처리 및 시각화되거나 표준 API를 통해 외부 서드파티 플랫폼이나 고객이 선호하는 소프트웨어에 직접 통합이 가능하다. 이를 통해 기존 운영 시스템 내에서 안정적이고 확장 가능한 자산 가시성을 확보할 수 있다.

마누엘 하르트는 “센티넘은 노르딕 세미컨덕터의 저전력 셀룰러 기술과 함께 강력한 개발 에코시스템의 이점 또한 고려하여 결정하게 되었다.”며, “nRF91 시리즈의 탁월한 에너지 효율성으로 다년간의 배터리 수명을 실현하고, nRF 커넥트 SDK(nRF Connect SDK, 사파이어 버전)를 통해 매우 용이하게 펌웨어 통합 및 펌웨어 무선 업데이트를 구현할 수 있었다.”고 말했다.