HART 통신과 4–20mA 신호 관계｜아날로그와 디지털 통신 해석

산업용 압력계, 유량계, 온도 트랜스미터 등의 사양을 보면 4–20mA HART라는 표기를 자주 볼 수 있습니다.

처음 보면 4–20mA와 HART가 같은 통신방식처럼 느껴질 수 있지만 실제로는 역할이 다릅니다.

가장 간단하게 보면

4–20mA = 측정값을 전달하는 아날로그 전류신호

HART = 같은 배선에 추가 정보를 실어 보내는 디지털 통신

이라고 이해하면 됩니다.

4–20mA와 HART 기본 차이

구분	4–20mA	HART
신호 형태	아날로그	디지털
주요 역할	공정 측정값 전달	설정·진단·추가 데이터
대표 정보	압력·온도·유량 등	상태·진단·설정값 등
배선	2선식 전류루프 가능	기존 4–20mA 배선에 중첩 가능
통신 방식	전류 크기	FSK 디지털 신호

HART의 가장 큰 특징은 기존 4–20mA 배선을 그대로 사용하면서 디지털 통신을 추가할 수 있다는 점입니다.

4–20mA 신호는 어떤 역할을 할까?

4–20mA는 산업현장에서 센서 측정값을 전달하는 대표적인 아날로그 방식입니다.

예를 들어 압력센서의 측정범위가

0~10bar

이고 출력이

4~20mA

라면 대략

0bar = 4mA

5bar = 12mA

10bar = 20mA

처럼 측정값을 전류로 변환해 전달할 수 있습니다.

PLC나 제어시스템은 이 전류를 읽어 실제 압력값으로 환산합니다.

HART는 무엇일까?

HART는 Highway Addressable Remote Transducer의 약자입니다.

기존 4–20mA 전류루프에 디지털 신호를 추가해 계측기와 제어시스템 사이에서 더 많은 정보를 주고받을 수 있도록 만든 산업용 통신 프로토콜입니다.

HART를 이용하면 단순한 측정값뿐 아니라

기기 제조사 정보
센서 상태
진단정보
측정범위 설정
태그 정보
추가 측정변수

등을 읽거나 설정할 수 있습니다.

아날로그 신호에 디지털 신호를 어떻게 함께 보낼까?

HART의 대표적인 4–20mA 통신방식에서는 FSK(Frequency Shift Keying) 방식이 사용됩니다.

디지털 데이터의 0과 1을 서로 다른 주파수로 표현합니다.

대표적으로

1200Hz = 논리 1

2200Hz = 논리 0

를 사용합니다.

이 작은 교류 형태의 디지털 신호를 기존 4–20mA 직류 신호 위에 겹쳐서 전송합니다.

따라서 하나의 케이블에서 아날로그 측정값과 디지털 데이터를 동시에 사용할 수 있습니다.

HART 신호가 4–20mA 측정값을 바꾸지는 않을까?

기본 HART FSK 신호는 평균값이 0이 되도록 구성되어 있어 기존 4–20mA의 평균 전류값에 영향을 주지 않도록 설계되어 있습니다.

그래서 예를 들어 센서가 현재 12mA를 출력하고 있다면 그 위에 작은 HART 디지털 신호가 겹쳐 있어도 제어시스템은 기본적으로 12mA의 아날로그 측정값을 계속 사용할 수 있습니다.

이것이 기존 4–20mA 설비에 HART를 추가하기 쉬운 이유 중 하나입니다.

HART의 통신속도는 얼마나 될까?

일반적인 HART FSK 통신속도는

1200bit/s

입니다.

현대의 Ethernet과 비교하면 매우 느린 속도지만 HART는 대용량 데이터를 빠르게 전송하기 위한 통신이 아닙니다.

산업용 계측기에서

설정값 확인
장비 상태 점검
진단정보 읽기
측정범위 변경

등을 안정적으로 처리하는 것이 주요 목적입니다.

HART Communicator는 무엇일까?

산업현장에서 자주 사용하는 장비 중 하나가 HART Communicator입니다.

HART 지원 계측기에 연결하면 현장에서

측정범위 확인
Zero·Span 설정
기기 상태 확인
태그 변경
진단정보 확인

등을 할 수 있습니다.

최근에는 전용 Handheld Communicator뿐 아니라 USB HART Modem이나 자산관리 소프트웨어를 이용하는 방식도 사용됩니다.

250Ω 저항은 왜 자주 등장할까?

HART 회로를 검색하다 보면 250Ω 저항을 자주 볼 수 있습니다.

HART 디지털 신호는 전류 변화 형태로 전류루프에 존재하므로 통신장비가 이를 전압신호로 검출하려면 적절한 루프 임피던스가 필요합니다.

그래서 실제 시스템에서는 250Ω 정도의 부하저항이 많이 사용됩니다.

다만 모든 HART 시스템에 무조건 외부 250Ω 저항을 추가해야 하는 것은 아닙니다.

PLC 아날로그 입력이나 전원장치 내부에 이미 필요한 부하가 포함되어 있을 수도 있기 때문에 전체 루프 임피던스와 제조사 배선조건을 먼저 확인해야 합니다.

4–20mA 장비면 모두 HART를 사용할 수 있을까?

아닙니다.

4–20mA는 아날로그 신호방식이고 HART는 별도의 디지털 통신 프로토콜입니다.

따라서 장비가 단순히

Output: 4–20mA

라고만 표시되어 있다면 HART 지원 여부를 알 수 없습니다.

다음처럼 표시되어 있는지 확인해야 합니다.

4–20mA + HART

HART Protocol

HART 7

즉 모든 HART 4–20mA 장비는 4–20mA를 사용할 수 있지만 모든 4–20mA 장비가 HART를 지원하는 것은 아닙니다.

HART와 RS-485는 같은 통신일까?

다릅니다.

앞에서 다룬 RS-485는 차동신호를 사용하는 전기적 통신 인터페이스입니다.

반면 전통적인 HART는 4–20mA 전류루프 위에 FSK 디지털 신호를 중첩합니다.

따라서

RS-485 ≠ HART

Modbus RTU ≠ HART

입니다.

산업현장에서는 장비 목적과 시스템 구조에 따라 HART, Modbus, PROFIBUS 등 서로 다른 통신방식이 사용됩니다.

실제 사양은 어떻게 읽을까?

트랜스미터 데이터시트에

Output: 4–20mA, HART 7

이라고 표시되어 있다고 가정해보겠습니다.

이를 해석하면

4–20mA
주 측정값을 아날로그 전류로 전달

HART
같은 회선을 이용해 디지털 통신 가능

HART 7
해당 장비가 지원하는 HART Protocol Revision

이라는 의미입니다.

따라서 이런 장비는 PLC에서 기본 4–20mA 값을 읽으면서 별도의 HART 인터페이스를 통해 기기 상태나 설정값 등의 추가 정보도 확인할 수 있습니다.

정리

HART와 4–20mA는 서로 경쟁하는 통신방식이 아니라 함께 사용할 수 있는 방식입니다.

핵심은 다음과 같습니다.

4–20mA = 공정 측정값을 전달하는 아날로그 신호

HART = 4–20mA 위에 중첩되는 디지털 통신

FSK 주파수 = 1200Hz·2200Hz

대표 통신속도 = 1200bit/s

HART를 사용하면 기존 4–20mA 측정값을 유지하면서 기기설정·진단정보·추가 변수까지 같은 배선을 통해 확인할 수 있다는 점이 가장 큰 특징입니다.

따라서 장비 사양을 확인할 때는

4–20mA 출력 → HART 지원 여부 → Protocol Revision → 루프 임피던스 → PLC·Communicator 호환성

순서로 확인하면 이해하기 쉽습니다.

참고자료

• FieldComm Group – HART Technology Explained: HART가 4–20mA 아날로그 신호와 디지털 신호를 동시에 사용하며 FSK 방식으로 1200bit/s 통신한다는 기본 구조를 설명합니다. FieldComm Group
• FieldComm Group – HART Application Guide: Bell 202 기반 FSK에서 1200Hz와 2200Hz를 사용하고, 평균값이 0인 디지털 신호를 4–20mA 위에 중첩하는 원리를 설명합니다. FieldComm Group
• FieldComm Group – HART Protocol Specifications: HART Physical Layer, Data Link Layer, Application Layer 등 공식 프로토콜 규격을 제공합니다. FieldComm Group
• FieldComm Group의 최신 변경 기록에 따르면 HART Protocol Specification Release 7.10이 2026년 8월 공개되었습니다. FieldComm Group Support Portal