UWB를 처음 검토하면 부품 이름부터 걸린다. 모듈, 센서, 앵커, 태그가 자료마다 뒤섞여 나온다. 앵커를 사면 모듈은 따로 사야 하는지, 태그와 센서가 같은 말인지부터 헷갈린다.
부르는 방식이 회사마다 조금씩 다르긴 한데, 큰 틀은 비슷하다. 모듈은 부품이고, 앵커와 태그는 그 부품으로 만든 장치다. 센서는 UWB 혼자서는 못 보는 값을 채우려고 함께 얹는 계측기를 말한다.
UWB 모듈이란 무엇인가
UWB 모듈은 UWB 송수신 칩과 안테나, 제어용 MCU를 한 장의 기판에 올린 부품이다. 3.1~10.6GHz 대역에 아주 짧은 펄스를 뿌리고, 신호가 오간 시간을 재서 거리를 뽑아낸다. 신호 세기로 거리를 짐작하는 Wi-Fi나 BLE와는 계산 방식 자체가 다르다.
그래서 나오는 오차의 자릿수가 달라진다. RSSI 기반 측위는 몇 미터씩 흔들리는데, UWB는 십 센티미터대까지 좁힌다.
다만 모듈만 사서는 위치가 나오지 않는다. 모듈이 주는 값은 거리까지고, 그 거리를 좌표로 바꾸는 일은 그다음 단계다.
앵커와 태그는 무엇이 다른가
앵커는 위치를 재는 기준점이다. 천장이나 기둥에 고정해 두고 좌표를 미리 알고 있는 쪽이다. 태그는 반대로 위치를 알아내야 할 대상이라, 사람이나 장비, 자산에 붙인다.
둘 다 안에는 같은 UWB 모듈이 들어간다. 역할을 가르는 건 펌웨어와, 어디에 어떻게 설치하느냐다.
태그는 쓰임에 따라 다시 갈린다. 개발용으로 시리얼을 뽑아 쓰는 개발자 태그가 있고, 사람에게 지급하는 인적 태그와 자산에 붙이는 물적 태그가 따로 있다.
앵커 중 하나는 기준 앵커 역할을 맡는다. 이 앵커가 통신 시작 신호를 보내면서 좌표계의 기준 노릇을 한다.
| 구성요소 | 하는 일 | 어디에 두나 | 몇 개 필요한가 |
|---|---|---|---|
| UWB 모듈 | 거리 측정을 담당하는 부품 | 앵커·태그·수집 장치 내부 | 장치마다 1개 |
| 앵커 | 좌표 기준점이자 거리 측정 상대 | 천장·기둥·바닥에 고정 | 2D 3개, 3D 4개 이상 |
| 태그 | 위치를 잴 대상에 부착 | 사람·장비·자산 | 추적 대상 수만큼 |
| 리스너 | 좌표를 PC로 바로 넘김 | 개발용 PC의 USB 포트 | 테스트 자리마다 1개 |
| 게이트웨이 | 좌표를 네트워크로 전달 | 앵커 구역 안, 통신 가능한 위치 | 공간당 1개 |
센서는 왜 같이 들어가나
UWB 하나로 끝나는 현장은 생각보다 드물다. 실내를 벗어나면 앵커가 없고, 실내외 경계에서는 좌표가 뚝 끊긴다.
GrowSpace의 스페이스모뎀은 그래서 UWB에 IMU와 GPS-RTK, BLE, RFID를 한 보드에 모아 뒀다. 실외 구간은 GPS-RTK가 받고, 실내로 들어오는 전환 구간은 IMU가 메운다. 실내와 실외를 한 시스템 안에서 이어 붙이려고 짠 구성이다.
센서를 태그와 같은 말로 쓰는 자료도 많다. 부르는 쪽 마음이긴 한데, 견적서를 볼 때는 구분해서 읽는 편이 낫다.
좌표는 어디를 거쳐 나오나
순서대로 보면 그리 복잡하지 않다. 태그가 신호를 보내면 앵커들이 이를 받아 거리를 재고, 그 거리들을 모아 좌표를 계산한다. 계산이 끝난 좌표는 리스너나 게이트웨이를 거쳐 밖으로 빠져나온다.
리스너는 USB로 PC에 물려 좌표를 곧바로 흘려준다. 게이트웨이는 네트워크에 붙어 MQTT로 좌표를 뿌린다. 둘 중 무엇을 쓸지는 대개 MQTT가 필요한지로 갈린다. 시리얼로 바로 읽어도 되는 단계면 리스너로 충분하고, 좌표를 서버나 다른 시스템으로 넘겨야 하면 게이트웨이를 권한다.
밖으로 나오는 값은 이미 계산이 끝난 X·Y·Z 좌표다. 원시 거리 데이터를 받아 측위 알고리즘을 새로 짜는 구성은 아니다. 대신 받은 뒤에 가공하는 건 자유롭고, 별도 SDK도 없어서 MQTT만 구독할 수 있으면 언어는 가리지 않는다.
숫자로는 잘 안 보이는 부분
구성요소를 다 알아도 현장에서 발목을 잡는 건 대개 금속이다.
신호가 철제 선반이나 차체에 부딪히면 직접 온 신호와 반사돼 온 신호가 섞인다. 그러면 거리가 실제보다 길게 계산되면서 좌표가 튀기 시작한다. GrowSpace는 여기서 독자 CIR 알고리즘으로 반사파를 버리고 직접파만 읽는다. 신차 수천 대가 들어찬 국내 대형 완성차 물류 현장 PoC에서는 실측 23.05cm가 나왔다. 다만 이 값은 UWB에 RTK-GPS와 IMU까지 더한 융합 측위 결과라, 개발키트만 단독으로 돌렸을 때와는 조건이 다르다.
자주 묻는 질문
가능은 하다. 다만 모듈이 주는 값은 거리까지라, 좌표 계산과 앵커 좌표 관리, 데이터 전송을 직접 붙여야 한다. 아이디어부터 검증하려는 단계라면 개발키트로 시작하는 쪽이 빠르다.
리스너는 USB로 직결해 쓰고, 게이트웨이는 네트워크에 붙어 MQTT로 좌표를 보낸다. MQTT로 받아야 하는 구성이면 게이트웨이 쪽을 권한다.
같은 말로 쓰는 자료가 많다. 엄밀히 보면 태그가 장치이고, 센서는 그 안에 함께 들어가는 계측 부품이다.
어디부터 확인할까
이름을 정리했으면 남은 건 현장 조건이다. 공간 크기와 천장 높이, 추적 대상 수만 적어 두면 구성이 대강 잡힌다.
→ 현장 도면과 태그 수를 보내고 앵커 배치안과 개발키트 구성 견적 받기
