[스마트팜] 팜랩에 구성된 스마트팜(에어로팜) 훑어보기

[스마트팜] 팜랩에 구성된 스마트팜(에어로팜) 훑어보기

 

팜랩(이라 쓰고, 방구석 팜이라 읽는다.)에 구성된 시스템에 대한 전체적인 구조를 살펴본다. 이번 포스트는 현재 구성되어 있는 팜의 컨셉 및 전체적인 모습을 간략히 설명하고, 자세한 제작 과정은 다른 포스팅에서 하나씩 제작 과정을 다뤄 볼 예정이다.

 

참고로 글쓴이의 경우 농사를 경험 해본적이 없고, 친인척, 지인 통틀어 농사와 관련된 사람이 없기 때문에 순수하게 데이터(매뉴얼) 관점에서 재배를 도전하는 중이며, 이 프로젝트의 컨셉이 “데이터로만 농사를 지을 수 있을까?” 라는 것을 미리 알려둔다. 그래서 모든 부분을 데이터로 관리하고, 최대한 자동화 하여 사람의 손은 최소한으로 투입하는 것을 목적으로 하고 있다.

 

현재 구성되어 있는 팜은 “에어로팜”으로 “분무수경”이라고도 한다. 말 그대로 분무 방식으로 식물을 키우는 것이다. 수경재배는 대부분의 사람들이 잘 알고 있는데, 수경재배는 물에서 식물을 키우지만, 분무는 직접 뿌리에 물을 분사하여 키우는 방식이다. 여려 재배 방식마다 장단점이 있는데, 이러한 부분은 다른 포스팅에서 다뤄본다.

 

아래 사진은 현재 운영중인 나의 1호 스마트팜이다. 첫 제작은 빠르게 만들어서 시작을 해본다(?) 라는 컨셉이어서 전선 및 여러가지가 많이 정리되지 않은 상태이다. 아무래도 팜에는 물이 사용되기 때문에 전기 부분은 매우 조심해야 할 부분이다. 그래서 현재 2개의 랙을 추가하면서 전기 배선 정리 및 안전을 위해 전원부를 상단에 배치하는 등의 약간 업그레이드를 하고 있다.

 

팜을 제작할 때, 최대한 작업의 손을 덜 타기 위해 규격품을 사용하려고 노력했고, 그 결과 랙(팜)의 사이즈는 일반 공사 현장(?)에서 사용되는 표준 스펙으로 제작 되었다. 팜의 크기는 가로 200cm X 세로 90cm X 높이 200cm 로 제작되었다. 대부분의 자재들은 동네 철물점, 다이소 (정말 큰 역할 했음), 온라인 쇼핑몰을 통해서 준비하였다.

 

베드는 스티로폼을 사용하였고, 방수를 위해 PVC 패널을 내부에 장착했다. 분무를 위해 PVC파이프에 노즐을 장착하였다. 현재 상추 뿌리가 많이 자란 상태이며, 건강한 상추는 아래 사진과 같이 새하얀 뿌리를 가지고 있다. 초반에 우여곡절이 많아 뿌리가 검게 탄 상추들도 보인다.

 

 

실내이기 때문에 빛을 보강하기 위해 인공광원으로는 적청색 LED 및 주광색 LED를 사용하였다. LED 발열이 있기 때문에 방열판 역할을 할 수 있는 지지대를 사용하였다. 현재 룩스는 15000lx를 확보했지만, 태양빛을 따라 가기엔 역부족이다. 하지만 룩스를 올리려면 더 많은 조명이 필요한데, 전기세 걱정도 있지만 발열로 인한 온도 부분도 문제가 되기 때문에 추가 냉각장치 등을 고려하면 여러 시스템이 필요하게 되어 비용이 급상승한다.

 

공기중 온습도, 수온, 펌프 컨트롤등의 각종 센서 및 컨트롤러는 아두이노  ESP32 보드를 사용하였다. 이 보드의 특징은 WiFi 및 Bluetooth 모듈이 장착되어 있어, 별도의 WiFi 모듈을 장착하지 않고도 인터넷에 연결할 수 있다. 아두이노에서 중앙서버와 통신하며 데이터 전송 및 컨트롤에 대한 정보를 수신한다. 각 시스템별로 별도의 아두이노가 장착되어 운영되고 있다.

 

 

에어로팜(분무수경) 방식이기 때문에, 분무를 분사하기 위해서는 어느정도 높은 압력이 필요하다. 현재 일반 가정집 환경에서 랩을 구성하였기 때문에 압력이 높으면서 최대한 소음이 적은 제품을 선별하였다. 이 또한 국내에는 적절한 것을 찾지 못하여, 캠핑카에 사용되는 펌프를 아마존에서 주문했다. 미국에서 배송되어 배송 기간이 2주이상 소요되었는데, 국내에도 잘 찾아보면 적당한 펌프가 있으리라 생각된다. 아무리 저소음이어도 일반적으로 생활하기에는 소음으로 인해 별도 공간을 분리할 수 밖에 없다. 상대적으로 조용한것이며 절대적인 소음으로는 직접 겪어보면 옆집에 민폐가 발생할 수도 있다. 사진처럼 방음 박스를 만들고 차음재, 흡읍재 등 사용했음에도 불구하고, 펌프 진동 및 소음이 일상 생활하기에는 많이 거슬린다. (그래서 결국 식물에 방을 양도하고 워크 스페이스를 다른 방으로 옴겼다.)

 

양액 탱크이며, 현재 관수 시설이 되어 있지 않아 양액 보충 및 농도 조절은 수동으로 하고 있다. 이 부분도 자동화를 하고 싶은 마음은 있지만 일반 가정집의 방에 구성하였기에 관수 시설을 설치하기에는 여러 어려움이 있다. (심지어 현재 이 글을 쓰는 시점에는 집 인테리어를 새로 리뉴얼한지 1년 조금 지난 시점이어서 벽지나 기타 방에 있던 무언가에 어떤 문제가 생기면 …뒷말은 생략한다.)

중앙 서버 및 데이터 저장을 위한 데이터베이스는 큰 스펙이 필요하지 않기에 사용하지 않는 랩탑을 사용하였으며, Python Fast API로 서버를 만들고, DB는 SQL Server 무료버전을 사용하였다. 모니터링을 위한 대시보드는 그라파나(Grafana) 오픈소스를 사용하여 제작하였으며 실시간 모니터링을 하고 있다. 웹브라이저로 접근이 가능하기 때문에 외부에서도 모니터링 할 수 있다.

 

아직 준비 되지 않은 부분은 이상현상이 발생하였을 때, 사용자에게 알람을 푸시해 주는 기능과, 냉각 및 보온에 대한 자동화 부분이 준비 되지 않은 터라 이 부분은 향후 개선할 예정이다.

 

이 글을 보고 집에서 스마트팜을 구성하려는 사람이 있을꺼라 생각하는데, 실제로 취미로 즐기기엔 예상보다 많은 비용과 시간이 필요하다. 팜을 만들기 위한 자재비도 자재비지만, 냉각을 위한 에어컨, 히터등도 구비해야하기에 사실상 비용 부분으로 인해 접근이 쉽지 않은 부분이 있다. 또한 모든 자재를 구입해서 DIY 하였기에 노동의 시간도 많이 필요하였다.

 

 

이번 포스트에서는 전체적인 팜 구성에 대하서 살펴보았으며, 다른 포스트에서 팜의 제작과정을 다뤄 보도록 한다.

 

2023-03-23 / Sungwook Kang / http://sungwookkang.com

 

 

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