RS-485 배선 방법 (케이블, 파라메터 선정 및 노이즈, 트러블 슈팅 가이드)

RS-485 배선 방법, 처음엔 A↔A, B↔B만 연결하면 되는 줄 알았는데 현장에서 막상 해보면 생각보다 신경 써야 할 게 많습니다.
인버터 3대까지는 잘 됐는데 5대로 늘리니까 맨 끝 인버터만 응답을 안 한다든가, 사무실에서 테스트할 때는 멀쩡하다가 현장에 가져가면 간헐적으로 오류가 난다든가 — 이런 경험 한 번쯤 있으실 겁니다. 대부분 배선 설계 단계에서 넘어간 부분들이 원인입니다.
지난 1편에서 RS-232와 RS-485의 차이, 기초 배선 원리를 다뤘다면, 이번 글에서는 실제 현장에서 RS-485 네트워크를 설계하고 테스트하는 실전 내용을 다룹니다. 멀티드롭 설계, 케이블 선정, PLC·인버터 파라미터 설정, Modbus Poll 테스트까지 순서대로 짚어보겠습니다.

RS-485 멀티드롭 네트워크 설계 — 몇 대까지 연결할 수 있나

표준 32노드 vs 실제 현장 권장 노드 수

RS-485 표준(TIA-485)상 최대 연결 가능 노드 수는 32개지만, 현장에서 20대 이상을 연결할 때는 버퍼 드라이버IC나 리피터를 고려해야 합니다.
32노드 한계는 장치 하나가 버스에 가하는 부하(Unit Load, UL)를 기준으로 합니다. 최신 RS-485 수신기 IC 중에는 1/8 UL짜리도 있어서 이론상 256개까지 연결할 수 있지만, 장치 수가 늘수록 통신 속도와 거리가 함께 줄어드는 현실을 무시할 수 없습니다.
현장 경험상 Modbus RTU 환경에서는 15~20대 이내로 묶는 게 안정적입니다. 그 이상이 필요하면 RS-485 리피터를 써서 세그먼트를 나누는 편이 훨씬 낫습니다.

버퍼 드라이버 IC — RS-485 신호를 만드는 핵심 부품

RS-485 통신이 어떻게 차동 신호를 만들어내는지 궁금했던 적 있으신가요?
그 역할을 하는 게 바로 버퍼 드라이버 IC(RS-485 Transceiver IC)입니다. PLC나 컨트롤러 내부의 TTL/CMOS 로직 신호를 RS-485 규격의 차동 신호(A선·B선)로 변환하거나, 반대로 수신된 차동 신호를 다시 TTL 레벨로 복원하는 역할을 합니다.

가장 많이 쓰이는 제품은 MAX485, SN75176, SP3485 계열입니다.
이 IC들은 기본적으로 드라이버(송신)와 리시버(수신) 기능을 하나로 합쳐 놓은 구조입니다. RS-485는 반이중(Half-Duplex) 통신이기 때문에 송신할 때는 드라이버를, 수신할 때는 리시버를 활성화해야 합니다. 이 전환을 제어하는 게 IC의 DE(Driver Enable) / RE(Receiver Enable) 핀입니다. PLC나 MCU에서 이 핀을 GPIO로 제어해서 송수신 방향을 바꿔주는 방식이죠.

한 가지 중요한 스펙이 유닛 로드(Unit Load)입니다.
표준 RS-485 버스 하나에는 최대 32개의 유닛 로드를 연결할 수 있는데, 일반 버퍼 드라이버 IC 하나가 1 유닛 로드를 차지합니다. 즉, 표준 IC를 쓰면 버스 하나에 최대 32개 노드가 한계입니다. 그런데 MAX3088, SP485E처럼 1/8 유닛 로드 사양의 IC를 쓰면 버스 하나에 최대 256개 노드까지 확장할 수 있습니다. 노드 수가 많은 대규모 시스템을 설계할 때 IC 선정 단계에서 이 부분을 미리 확인해야 합니다.

추가로, 버스가 아이들(Idle) 상태일 때 A·B선이 불확정 전위로 뜨는 문제를 방지하는 페일세이프(Failsafe) 기능이 내장된 IC도 있습니다. THVD1410, MAX3079E 같은 제품들이 여기에 해당하는데, 바이어스 저항을 별도로 달지 않아도 아이들 상태에서 수신 출력을 HIGH로 고정해줍니다. 배선을 최대한 단순하게 유지하고 싶을 때 고려해볼 만한 옵션입니다.

리피터 — 1,200m 거리 한계를 넘는 방법

RS-485의 이론적 최대 거리는 1,200m인데, 실제 현장에서는 노이즈·케이블 품질·통신 속도에 따라 이보다 훨씬 짧아지는 경우가 많습니다.
리피터(Repeater)는 신호를 단순히 증폭하는 게 아니라 완전히 새로운 신호로 재생성해서 다음 구간으로 전달하는 장비입니다. 이 차이가 중요합니다. 증폭기는 노이즈까지 같이 키워버리지만, 리피터는 신호를 한 번 디지털로 판독한 뒤 깨끗하게 다시 만들어 내보내기 때문에 노이즈 누적 없이 거리를 연장할 수 있습니다.

리피터를 기준으로 버스가 두 개의 독립적인 세그먼트로 나뉩니다.
이게 배선에서 중요한 포인트입니다. 리피터 앞쪽 세그먼트와 뒤쪽 세그먼트 각각 끝 장치에 종단 저항을 달아야 합니다. 리피터 없이 1,200m 버스를 쓸 때는 양쪽 끝에 2개, 리피터 하나를 중간에 추가하면 종단 저항이 총 4개가 되는 식입니다. 처음에 이걸 모르고 리피터만 달았다가 통신 불량이 계속 나서 한참 고생한 적이 있습니다.

리피터는 노드 수 확장에도 씁니다.
앞에서 언급한 대로 표준 RS-485 버스 하나의 최대 노드 수는 32개(유닛 로드 기준)인데, 리피터로 세그먼트를 나누면 각 세그먼트마다 32개씩 독립적으로 적용됩니다. 리피터 하나 추가로 연결 가능 노드가 두 배가 되는 셈입니다.

현장에서 자주 보이는 제품으로는 Advantech ADAM-4510S, MOXA TCF-142 계열이 있습니다.
한 가지 주의할 점은, 리피터는 신호를 재생성하는 과정에서 미세한 지연(Propagation Delay)을 발생시킵니다. 통신 속도가 낮은(9,600bps~38,400bps) 일반적인 Modbus RTU 환경에서는 문제가 없지만, 115,200bps 이상의 고속 통신에서는 리피터 스펙의 지연 시간을 반드시 확인하고 마스터의 응답 타임아웃을 그에 맞게 여유 있게 설정해줘야 합니다.

케이블 총 길이와 노드 수의 관계

멀티드롭 설계에서 자주 빠뜨리는 게 케이블 총 길이 계산입니다 — 버스 총 연장이 길수록 최대 연결 노드와 보드레이트 모두 낮춰야 합니다.
예를 들어 패널에서 첫 번째 인버터까지 20m, 첫 번째에서 두 번째까지 15m, 두 번째에서 세 번째까지 15m라면 버스 총 길이는 50m입니다. 50m 기준으로 38,400bps는 충분히 여유 있지만, 이 거리가 300m를 넘어가면 보드레이트를 낮추는 것을 검토해야 합니다.
분기(스텁, Stub) 배선은 총 길이 계산에서 특히 문제가 됩니다. 데이지체인 중간에서 1m 이상 뻗어나가는 분기 선이 생기면 임피던스 불연속 구간이 생겨 고속 통신에서 신호 반사가 심해집니다. 불가피하게 분기가 필요하다면 스텁 길이를 0.3m 이하로 최대한 짧게 유지하세요.

바이어스 저항 — 아무도 통신 안 할 때 버스를 안정시키는 방법

데이지체인 버스에서 모든 장치가 아이들(idle) 상태일 때, A/B 라인이 정해진 전위 없이 떠 있는 상태(floating)가 되면 노이즈 한 번에 오판이 날 수 있습니다.
이때 쓰는 게 바이어스 저항(Bias Resistor)입니다. A 라인에 풀업 저항(+5V 방향), B 라인에 풀다운 저항(GND 방향)을 달아서 아이들 상태에서도 A>B 전위를 유지해 주는 겁니다. 이렇게 하면 수신기가 마크(1) 상태로 확실히 인식해 노이즈에 의한 spurious bit 오류를 줄일 수 있습니다.
일반적으로 560Ω~1kΩ 저항을 사용하며, 마스터(PLC) 측에만 달아줍니다. 현장에서 원인 모를 간헐 오류가 있고 노이즈 대책을 이미 다 해봤다면 바이어스 저항을 추가해보는 게 다음 시도입니다.

RS-485 케이블 선정 — 어떤 케이블을 써야 하나

UTP vs STP — 차폐 케이블이 무조건 좋은 건 아닙니다

RS-485 배선에 차폐(STP) 케이블이 항상 정답은 아닙니다 — 접지 처리를 잘못하면 차폐가 오히려 노이즈를 끌어들이는 안테나 역할을 합니다.
차폐 케이블은 외부 전자기 간섭(EMI)을 막아주는 게 맞지만, 실드를 양단 접지하면 두 접지점 사이 전위차로 Ground Loop가 생깁니다. 이 상태에서 근처 인버터나 대형 모터가 기동하면 루프에 유도 전류가 흐르면서 통신이 흔들립니다. 처음엔 멀쩡하다가 특정 장비가 켜질 때만 오류가 나는 패턴이 이 케이스입니다.
기본 원칙은 단단 접지(Single-point grounding), 즉 마스터(PLC) 쪽 패널에서만 실드를 접지하는 겁니다. 반대쪽 끝 장치의 실드는 접지하지 않거나 커패시터를 통해 접지합니다.

케이블 규격별 선택 기준

RS-485 전용 케이블 사양의 핵심은 특성 임피던스 120Ω, 꼬임쌍선(Twisted Pair)입니다.
현장에서 자주 생기는 실수가 Cat.5e LAN 케이블을 쓰는 겁니다. Cat.5e는 임피던스가 100Ω이라 RS-485 기준(120Ω)과 맞지 않습니다. 짧은 거리에서는 잘 될 수 있지만 거리가 길어지거나 노드 수가 늘면 반사 문제가 발생합니다. 비용이 문제라면 Cat.5e보다는 RS-485 전용 규격 국산 케이블이 낫습니다.

PLC·인버터 RS-485 파라미터 설정

LS Electric XGT PLC — XG5000 기준 상세 설정

LS Electric XGT PLC의 RS-485 Modbus RTU 마스터 설정은 XG5000 소프트웨어의 [프로젝트] → [파라미터] → [통신 파라미터]에서 진행합니다.
내장 RS-485 포트(CH1 또는 CH2)를 선택하고 아래 항목을 설정합니다. 가장 중요한 건 슬레이브(인버터)의 설정값과 완전히 일치해야 한다는 겁니다. 보드레이트가 1bit라도 다르면 통신이 아예 안 됩니다.

래더 프로그램에서는 MODRD(읽기), MODWR(쓰기) 펑션블록을 사용합니다.
예를 들어 인버터 주파수 지령을 보내려면 해당 인버터 매뉴얼에서 주파수 설정 레지스터 주소를 확인하고, MODWR 블록에 슬레이브 국번·레지스터 주소·전송값을 넣으면 됩니다. LS Electric 기술 자료실(sol.ls-electric.com)에서 기종별 Modbus RTU 통신 예제 래더를 내려받을 수 있습니다.

인버터별 RS-485 통신 파라미터 설정

인버터 측 설정에서 가장 흔한 실수는 국번(Station ID)을 여러 대에 같은 번호로 넣는 겁니다.
인버터 파라미터에서 통신 국번을 설정할 때 각 대마다 다른 번호(1번, 2번, 3번…)를 줘야 합니다. 같은 국번이 두 대 이상 있으면 두 인버터가 동시에 응답해서 버스 충돌이 생기고 통신 오류가 납니다.
국번 외에 반드시 일치시켜야 하는 항목은 보드레이트, 패리티, 스톱비트입니다. LS Electric 인버터(iS7, S100 등)는 기본값이 9,600bps / 패리티 없음 / 스톱비트 2인 경우가 많습니다. 미쓰비시 인버터는 19,200bps / 짝수 패리티 / 스톱비트 1이 기본인 경우가 많아서 기종마다 매뉴얼을 꼭 확인해야 합니다.

Modbus Poll로 PC에서 RS-485 통신 테스트하기

USB-RS485 컨버터 설치 및 COM 포트 설정

PC에서 RS-485 장치를 직접 테스트할 때는 USB-RS485 컨버터가 필요합니다 — MOXA UPort 시리즈나 Silicon Labs CP2102/CP2104 기반 컨버터가 현장에서 많이 쓰입니다.
컨버터를 PC에 연결하면 드라이버 설치 후 장치 관리자(Device Manager)에서 COM 포트 번호로 인식됩니다. COM 번호가 COM3~COM6 사이면 대부분 소프트웨어가 바로 인식합니다. COM 번호가 너무 크면(COM30 이상) 일부 소프트웨어에서 인식 못하는 경우가 있어서 장치 관리자에서 낮은 번호로 변경하면 됩니다.
컨버터의 A/B 단자를 테스트할 장치(인버터 등)의 A/B 단자에 연결하고, 종단 저항은 PC 쪽에 달아줘야 합니다. USB-RS485 컨버터 대부분이 내장 종단 저항 스위치를 가지고 있습니다.

Modbus Poll 기본 사용법

Modbus Poll은 Modbus 마스터 시뮬레이터 소프트웨어로, 무료 버전만으로도 기본 통신 테스트에 충분합니다.
Modbus Poll을 실행하고 [Connection] → [Connect]에서 Serial Port를 선택한 뒤, COM 포트 번호와 보드레이트·패리티·스톱비트를 인버터 설정과 동일하게 맞춥니다. 그 다음 [Setup] → [Read/Write Definition]에서 슬레이브 국번과 읽을 레지스터 주소를 입력하면 인버터 레지스터 값이 화면에 실시간으로 표시됩니다.
레지스터 주소는 인버터 Modbus 통신 매뉴얼에 있습니다. 예를 들어 LS Electric iS7 인버터의 출력 주파수 레지스터는 0x0500번 부근에 있습니다. 이 주소에서 값이 제대로 읽히면 통신이 정상이라는 뜻입니다. PLC 없이도 장비 단품 통신을 확인할 수 있어서 납품 전 사전 테스트나 현장 트러블슈팅에 매우 유용합니다.

RS-485 노이즈 대책 — 현장에서 통신이 흔들리는 이유

인버터 근처 노이즈 유입 원인과 대책

RS-485 통신 오류의 절반 이상은 배선 문제가 아니라 노이즈 유입 문제입니다 — 특히 인버터 출력선 옆에 통신선을 함께 배선한 경우에 많이 발생합니다.
인버터는 수kHz~수십kHz의 PWM 스위칭 노이즈를 출력선에 내보냅니다. 이 노이즈가 통신선에 정전 결합이나 전자기 유도로 실리면 RS-485 차동 신호가 왜곡됩니다. 차동 방식이라 노이즈에 강하다고는 해도, 공통 모드 노이즈가 너무 크면 수신기가 판별 못하는 경우가 생깁니다.
대책의 첫 번째는 이격입니다. 통신선(RS-485)은 동력선(인버터 출력, 전동기 배선)과 최소 30cm 이상 분리해서 배선하고, 같은 케이블 덕트에 함께 넣지 않습니다. 부득이하게 같은 덕트를 써야 한다면 분리 격판이 있는 덕트를 사용하거나 금속 덕트를 선택하세요.

노이즈 대책 체크리스트

현장에서 실제로 효과가 있는 노이즈 대책을 우선순위 순서로 정리했습니다.
가장 효과적이고 비용이 낮은 것부터 시작하세요. 첫 번째만 해도 대부분의 현장 노이즈 문제가 해결됩니다.

자주 묻는 질문 & 트러블슈팅 FAQ

Q1. 인버터 3대는 잘 됐는데 1대를 추가하니 마지막 인버터만 응답을 안 합니다.

새로 추가한 인버터의 종단 저항 스위치가 ON으로 돼 있는지 먼저 확인하세요.
종단 저항의 원칙은 버스의 양쪽 끝 장치에만 달아야 한다는 겁니다 — 중간 장치에 달면 임피던스가 불연속이 돼서 끝 장치가 응답을 못합니다. 기존 3대 중 마지막 대에 종단 저항이 설정돼 있었다면, 4번째 인버터를 추가했을 때 3번째 인버터의 종단 저항을 OFF로 바꾸고 4번째 인버터를 ON으로 바꿔야 합니다.
그 다음은 케이블 총 길이와 보드레이트 조합을 확인하세요. 추가 후 총 거리가 길어졌다면 보드레이트를 낮추는 게 해결책이 될 수 있습니다.

Q2. Modbus Poll에서 “No response from slave” 오류가 계속 납니다.

“No response from slave”는 마스터가 요청을 보냈는데 슬레이브가 아예 응답하지 않는 상태입니다 — 통신 설정 불일치나 배선 오류가 원인입니다.
확인 순서는 다음과 같습니다. 첫째, COM 포트 번호와 보드레이트·패리티·스톱비트가 인버터 설정과 정확히 일치하는지 확인합니다. 둘째, 슬레이브 ID가 인버터 국번과 같은지 확인합니다. 셋째, A/B 단자 연결 극성을 확인합니다 — 반대로 꽂으면 응답이 없습니다. 넷째, USB-RS485 컨버터 드라이버가 제대로 설치됐는지 장치 관리자에서 확인합니다.

Q3. Modbus Poll에서 응답은 오는데 읽은 값이 이상합니다.

값이 이상하게 읽힌다면 레지스터 주소나 Function Code가 잘못됐을 가능성이 높습니다.
Modbus 레지스터 주소 체계는 기기마다 다릅니다. 어떤 기기는 0부터 시작하고, 어떤 기기는 1부터 시작합니다. 매뉴얼에 표기된 주소가 40001이라면 실제로 보내야 할 주소는 0 또는 1이 될 수 있습니다(소프트웨어마다 자동 처리 방식이 다름). Modbus Poll에서 [Address Display] 옵션을 0부터와 1부터 둘 다 시도해 보세요.

Q4. 통신은 되는데 가끔씩 데이터가 튑니다. 어떻게 확인하나요?

간헐적 데이터 오류는 노이즈 유입 또는 응답 대기 시간(Timeout) 설정이 너무 짧은 경우에 나타납니다.
PLC 측 Modbus 펑션블록의 응답 대기 시간(Timeout)을 현재 값의 2배로 늘려보세요. 슬레이브 수가 많거나 보드레이트가 낮을수록 응답 시간이 길어지기 때문에 Timeout이 너무 짧으면 정상 응답이 와도 오류로 처리됩니다. 그래도 해결이 안 되면 통신선·동력선 이격 배선을 점검하세요.

Q5. RS-485 네트워크에서 특정 시간대에만 오류가 납니다.

특정 시간대에만 오류가 난다면 그 시간에 동작하는 장비를 먼저 확인하세요 — 대형 모터 기동, 용접기, 에어컨 컴프레서 등이 원인인 경우가 많습니다.
이 경우 노이즈 발생 장비가 기동할 때 RS-485 버스에 순간적인 공통 모드 노이즈가 유입되는 겁니다. 차폐 케이블로 교체하고 단단 접지 처리를 해보세요. 해결이 안 되면 RS-485 통신선에 시리얼 노이즈 필터를 추가하거나, 인버터에 AC 라인 필터를 추가하는 방향을 검토하세요.

본 글은 일반적인 기술 정보 제공을 목적으로 작성되었으며, 실제 설계 및 시공 시에는 반드시 자격을 갖춘 전문가와 상담하시기 바랍니다. 현장 조건과 법규에 따라 적용 방법이 달라질 수 있습니다.