[농업+IT=스마트팜] 6. 나만의 스마트팜 본격 구축하기 (1)

IT동아 · 2023.05.24 17:30:51

[IT동아]

스마트팜 (smart farm): 농림축수산물의 생산 및 가공, 유통 단계에서 ICT(정보통신기술)를 접목한 지능화 농업 시스템. 사물인터넷(IoT), 빅데이터, 인공지능 등의 IT기술을 통해 농작물, 가축 및 수산물 등의 생육 환경을 적정하게 유지, 관리하고, PC나 스마트폰 등으로 원격 자동 관리할 수 있어 생산 효율성과 편리성을 높일 수 있다. (네이버 용어사전)

[연재순서]

지금 스마트팜에 대해 관심 가져야 하는 이유 -https://it.donga.com/103234/

스마트팜과 사물인터넷 알아보기 - https://it.donga.com/103310/

스마트팜 구현 솔루션 이해하기 -https://it.donga.com/103462/

환경 데이터 수집용 센서 구축하기 (1) - https://it.donga.com/103660/

환경 데이터 수집용 센서 구축하기 (2) - https://it.donga.com/103752/

나만의 스마트팜, 실제 구축하기 (1)

나만의 스마트팜, 실제 구축하기 (2)

연재를 마치며

적지 않은 사람들이 스마트팜이라고 하면 '만능 농사꾼'을 떠올린다. 대단한 첨단기술이 녹아있는 특별한 농기술이라 생각하는 듯한데, 반은 맞고 반은 틀리다. 스마트팜이 어떤 특정 기술로 한정되는 건 아니다. 그저 농축산에 걸쳐 생산량을 증가시킬 수 있는 IT기술을 모두 스마트팜이라고 할 수 있다.

해외 스마트팜 기업의 경우 재배사부터 재배사 제어 기술까지 거대 시스템을 제공하는 곳도 있는데, 이들은 말그대로 정말 첨단일 수 있다. 기술도 기술이지만, 실제 데이터에 기반한 농법을 활용해 생산량을 극도로 끌어올리기 때문이다. 하지만, 지금의 우리에겐 데이터를 기반하기에는 좀 무리가 있고, 적어도 노동력만 줄일 수 있으면 현실적으로 아주 유용한 스마트팜 시스템이 될 수 있다.

이제 당장 아파트 발코니에 마련할 수 있는 나만의 스마트팜을 만들 차례다. 노동력은 줄이면서 좀더 치밀하게 작물을 재배할 수 있도록 돕는 나만의 전용 도우미를 만들어보자.

얼기설기 제작된 DIY 스마트팜 기지 / 출처=구글

스마트팜 기능 정하기

우리가 만들 스마트팜은 엽체류를 재배하는 것을 기준으로 한다. 엽체류라 함은 상추같이 잎을 먹는 채소류를 말한다. 아마도 일반 가정에서 만만하게 재배할 수 있는 채소일 테다. 재배 경험자라면 다양한 채소도 키울 수 있을 것이다.

대부분의 엽체류를 재배할 때 중요한 것 중 하나가 바로 일조량이다. 대개 실내에서 키우는 채소라면 일조량을 높이기 위해서 식물용 LED를 사용한다.

LED 빛의 파장에 따른 식물의 생리 반응 / 출처=https://bissolled.com/page.php?menu=0102

LED의 적색 파장은 생육 촉진을 일으켜 수확량을 증가시키는 효과가 있고, 파란색 파장은 잎의 형태를 형성하는데 도움이 된다고 알려져 있다. 결국 빨간색과 파란색 파장이 가장 필요한 색인 셈이다. 식물용 LED는 빨간색 LED와 파란색 LED가 적절하게 배분, 생산되니, LED를 사용하겠다면 이런 식물용 LED를 구매하면 된다. 딱히 어느 것이 좋고 나쁜 건 없는 듯하다. 다만, 싼 제품은 내구성이 좀 떨어질 뿐.

엽체류를 위한 LED 바

센서는 온습도 센서와 토양 습도 센서를 활용하자. 주변 공기의 온습도를 측정하여 너무 마르지 않게 또는 너무 낮지 않게 유지하기 위함이다. 토양 습도는 물이 적절하게 공급이 되었는지를 확인할 수 있다. 사실 이는 부지런하다면 늘 적절하게 맞출 수 있는데, 그래도 시스템으로 접근하는 거니 모니터링 가능한 환경값들은 향후를 위해서라도 모아놓는 게 좋겠다.

왼쪽부터 온습도 센서, 토양 습도 센서, LED 바 / 출처=장선연

이외에 가능하다면 팬도 하나 달아주는 게 좋다. 식물도 주변 환경이 너무 안락하면 그리 잘 자라지 않는데, 때로는 바람도 맞아야 좀더 튼튼하게 자랄 수 있다. 때문에 적절한 바람을 쐬어 주는 것도 필요하다. 다만 팬은 처음부터 꼭 있어야 하는 건 아니니 천천히 준비해도 된다.

이 같은 센서로 구축할 스마트팜은 온습도, 토양 습도를 측정하고, 적정 값 이하가 되면 알람을 울리게 하거나 시간을 설정해 LED를 켜고 끄게 하면 된다.

스마트팜 구조물 및 구성

일단 센서와 메인보드 등을 모두 하나로 만들기 위해 박스 하나에 넣는 게 좋다. 가까운 저가 마트에서 저렴한 물품보관박스를 구매해, 센서, 보드 등을 넣어 전등형태로 만들려고 한다.

물품보관박스에 넣은 비트모스 쉴드 / 출처=장선연

메인보드와 센서를 담고, 바닥에는 LED 바를 부착하면 일체형으로 만들 크기는 되겠다. 필자는 좀더 구조적으로 만들고자, 아예 아크릴판을 제단해 반대편까지 막아뒀다. 물론 이와 똑같이 만들 필요는 없다.

이해를 돕고자 형편 없는 그림 실력이지만 대략 그려봤다. 하늘색 상자가 물품보관박스로 만들 센서 본체다. 본체에 모든 것을 잘 욱여넣으면 심플한 스마트팜 장치가 되겠다. 센서 본체 아래 상자는 무엇이 됐든 센서 본체를 거치할 수 있으면 된다.

출처=장선연

비트모스 보드와 센서 및 LED 바의 연결 구성은 개념으로만 이해해도 되며, 그 구성도는 아래와 같다.

회로 개념도 / 출처=장선연

비트모스 보드에 온습도 센서와 토양의 습도를 측정하는 습도 센서를 직접 연결한다. 그리고 LED ON/OFF제어를 위해서 보드에 연결해야 하는데, LED는 12V로 전원을 공급해야되다 보니 센서와 다르게 5V전원 공급으로는 되지 않는다.그래서, 12V를 연결해주고 제어는 릴레이를 통해서 스위치처럼 전원을 끊었다 붙였다하도록 회로를 구성하였다.

메인구조물 제작

자, 이제 위에 언급한 재료와 구성으로 실제 제작을 해본다. 구멍도 좀 뚫어야 하니 공구가 필요하다. 자잘한 공작에 손재주가 있고 관련 공구도 준비돼 있다면 더 좋다. 또는 주변 메이커 스페이스에서 도움을 받으면 아주 좋다. 메이커 스페이스에는 관련 전문가들이 상주하고 있어, 상당한 기술적 도움을 받을 수 있다.

구매한 LED 바 / 출처=장선연

필자가 구매한 LED 바는 어디에 부착하기가 아주 쉽다. 양면테이프와 바를 달 수 있는 브라켓도 함께 들어있다. 전선은 커네거 형태로 되어 있어, 여러 개를 동시에 연장해 달 수 있다. 요즘 제품들은 참 잘 만들어진다.

부품 실장을 위한 아크릴판 제작 / 출처=장선연

부품 실장을 위해 바닥면에 해당하는 하판을 제작했다. 본 제작은 도면을 그린 다음 아크릴 제작업체에 맡겨 레이저로 커팅했는데, 그냥 드릴로 뚫어 만들어도 크게 상관은 없다. 단 아크릴을 뚫을 때는 아크릴 전용 드릴날이 있어야 한다. 그렇지 않으면 아크릴이 쉽게 깨질 수 있다.

부품을 실장한다 / 출처=장선연

위 사진대로, 아크릴판 위에 부품을 실장한다. 비트모스 보드를 올리고 LCD 바도 연결해 현재 온습도를 볼 수 있도록 표시한다.

본체 배면(위)과 옆면(아래) / 출처=장선연

아크릴 아래쪽에 LED 바를 바로 붙였다. 본체 덮개를 덮으면 완벽한 케이스가 된다. 나름대로 그럴싸하다.

이제 온습도 센서를 LED 바 사이에 장착하고, 토양 습도 센서도 연결해 흙에 꽂도록 연장하면 본체는 완성이다.

출처=장선연

가정용 스마트팜 시스템의 실체가 드러났다. 사실 필자가 만드는 방식이 꼭 정답은 아니다. 그냥 필자만의 스타일로 만들어 보는 거니 참고 수준으로 보길 권한다. 이런 작업을 통해 자신이 생각하는 기능을 더함으로써 자신만의 멋스러운 스마트팜 기기를 제작할 수 있다.

한술에 배부를 수 없다. 경험과 지식을 차곡차곡 쌓다보면 어느덧 전문가가 된다. 이 글을 통해 내 작물은 IT기술을 활용해 효율적으로 재배할 수 있는 전문가로 발돋움하길 기대한다. 호미와 쟁기만으로 무장한 농부가 아닌, IT기술을 활용하는 디지털 트랜스폼 농부가 되는 것이다.

글 / 장선연

신기하고 새로운 기술을 접목하는 걸 좋아해서, 대학원 석사과정 때 연구실 창업을 했다가 결국 자퇴해고 현재는 일에 전념하고 있다. 기술과 예술을 접목한 미디어 아트 분야에서 대학원생 대상 강의를 진행하고 있고, 작은 메이커 스페이스도 운영 중이다.

정리 / IT동아 이문규 (munch@itdonga.com)

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