LoRa 기반 저전력 환경·기상 관측 노드

본 과제는 전원과 통신 인프라가 제한된 야외 환경에서 기상·환경 데이터를 안정적으로 수집하기 위한 ESP32-C3 기반 LoRa 센서 노드를 제작하는 데 목적이 있다. 기존의 셀룰러 통신 중심 관측 장치는 노드마다 통신비와 전력 소모가 발생하고, 통신 음영 지역에서는 데이터 누락 위험이 크다. 이에 본 작품은 센서 노드가 온도, 습도, 기압, 풍속을 측정한 뒤 저전력 장거리 무선통신인 LoRa로 인근 수집 장치에 전송하도록 설계하였다. 노드는 BMP280, SHT45, MCP9808 및 S35770 풍속 카운터의 측정값을 하나의 SensorPkt로 구성하고, 패킷의 magic, version, node/main ID, CRC16을 통해 오류·오수신을 검증한다. 또한 ACK 기반 재시도, 시간 동기화, SD 카드 pending queue를 구현하여 전파 간섭이나 수신 장치의 일시적 장애가 발생해도 미전송 데이터를 보존하고 다음 주기에 재전송한다. 운영 설정에서는 915 MHz 대역, 125 kHz 대역폭, SF7과 CRC를 적용하고, 노드별 ID와 전송 슬롯을 분리하여 여러 노드가 같은 수집 장치를 공유할 때의 충돌 가능성을 줄인다. 센서 값은 정수 스케일링으로 패킷 크기를 일정하게 유지해 저장·재전송 처리도 단순화하였다. 개발 모드에서는 deep sleep 대신 delay 기반 재기동을 제공해 시리얼 로그를 통한 현장 검증도 용이하다. 운영시에는 송신 후 주변 회로 전원을 차단하고 deep sleep으로 전환해 배터리 기반 장기 설치에 적합하도록 했다. 이 구조는 농업·산림·건설 현장 등 다수 지점의 데이터를 낮은 운영비로 수집하는 분산형 관측망의 현장 적용 가능성을 제시한다.