초저가 센서 모듈로 수직농장 온도·습도 완벽 제어하는 기술

도시에서 수직농장을 운영하는 분들이 가장 자주 고민하는 문제 중 하나는 바로 환경 유지의 어려움입니다. 특히 작물이 민감하게 반응하는 온도와 습도는 작물 생육 속도, 영양 밀도, 병해충 발생 등에 직결되는 핵심 요소이기 때문에, 이를 정밀하게 제어하지 않으면 수확의 품질이 급격히 떨어질 수 있습니다. 전문적인 스마트팜에서는 산업용 센서와 고가의 제어 장비를 사용하지만, 소형 수직농장 또는 가정용 실내농장에서 그런 시스템을 도입하기에는 예산과 기술적인 부담이 클 수밖에 없습니다. 그렇다면 예산을 크게 들이지 않으면서도 온도와 습도를 안정적으로 제어할 수 있는 현실적인 방법은 무엇일까요?

 

 

답은 간단합니다. 초저가 센서 모듈을 활용한 자동 제어 시스템입니다. 예를 들어 1,000원대에도 구매 가능한 DHT11 온습도 센서와 아두이노 또는 ESP32 같은 저비용 마이크로컨트롤러를 조합하면, 누구나 쉽게 수직농장의 환경을 자동 감지하고 제어할 수 있는 스마트팜 시스템을 구축할 수 있습니다. 이번 글에서는 예산 1만 원 이하로도 실현 가능한 초저가 센서 기반 온습도 제어 시스템을 구성하는 법, 실제 회로와 코드, 자동 제어 알고리즘, 활용 팁까지 초보자도 따라 할 수 있도록 상세히 안내해 드리겠습니다.

 

DHT11 센서를 중심으로 한 온습도 제어 시스템 개요

초저가 센서 모듈로 가장 널리 사용되는 제품은 DHT11 온습도 센서입니다. DHT11은 가격은 매우 저렴하지만, 실내 환경의 온도와 습도를 측정하는 데에는 충분한 정밀도를 제공합니다. 특히 가정용 수직농장이나 소형 실내재배기에서 온습도 추이를 실시간으로 감지하고, 자동으로 환풍기나 가습기, 히터를 작동시키는 시스템을 구축하기에 적합합니다.

DHT11 센서의 주요 특징

항목내용

측정 온도 범위	0~50°C (±2°C 정확도)
측정 습도 범위	20~80% RH (±5% 정확도)
전원	3.3V ~ 5.5V
데이터 통신 방식	단일 와이어 디지털 신호
반응 속도	약 1초 주기 측정
가격대	800원 ~ 1,500원 수준

 

DHT11은 DHT22에 비해 정확도는 다소 떨어지지만, 가격과 접근성을 고려할 때 초보자용 자동 제어 시스템 구축에는 매우 적합한 센서입니다. 특히 DHT11 하나로 온도와 습도 모두 측정 가능하기 때문에 센서 배선이 간단하고, 코드 작성도 비교적 수월합니다.

수직농장에서 온도·습도 데이터를 실시간으로 측정하면, 다음과 같은 장치를 제어하여 작물에게 최적의 생육 환경을 유지할 수 있습니다.

• 선풍기 또는 환풍기 (온도 상승 시 작동)
• 히터 또는 열선기 (온도 하락 시 작동)
• 미니 가습기 (습도 40% 이하일 때 작동)
• 자동 알림 (습도가 지나치게 높을 경우 경고)

 

회로 구성 및 아두이노 코드 예시 – 누구나 할 수 있는 자동 제어 기초

DHT11 센서를 아두이노나 ESP32에 연결하고, 릴레이 모듈을 통해 제어 장치를 작동시키는 방식으로 수직농장의 환경 제어 시스템을 구성할 수 있습니다. 아래는 기본적인 구성 예시입니다.

하드웨어 구성

구성 요소설명

아두이노 UNO 또는 ESP32	제어 보드
DHT11 센서	온습도 측정
릴레이 모듈(1채널 또는 2채널)	팬 또는 가습기 제어
USB 파워	전원 공급
점퍼 케이블	배선 연결

 

회로 연결 방법 (아두이노 기준)

• DHT11:
  • VCC → 5V
  • GND → GND
  • DATA → D2 (디지털 핀)
• 릴레이:
  • IN → D4
  • VCC → 5V
  • GND → GND
• 릴레이 출력 단자에는 팬 또는 가습기 등의 장치 전원을 연결합니다.

아두이노 예제 코드

#include <DHT.h>
#define DHTPIN 2
#define DHTTYPE DHT11
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

#define FAN_PIN 4

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  dht.begin();
  pinMode(FAN_PIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  float h = dht.readHumidity();
  float t = dht.readTemperature();

  Serial.print("온도: "); Serial.print(t); Serial.print(" °C, ");
  Serial.print("습도: "); Serial.print(h); Serial.println(" %");

  // 온도 28도 이상 또는 습도 75% 이상 시 팬 작동
  if (t > 28 || h > 75) {
    digitalWrite(FAN_PIN, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(FAN_PIN, LOW);
  }

  delay(3000); // 3초마다 측정
}

 

위 코드는 단순하지만 실용적인 구조로, 온도나 습도가 임계값을 초과할 때 팬을 자동으로 작동시키는 기능을 포함하고 있습니다. 가습기, 히터 등 다른 장비를 릴레이에 추가하면 유사한 방식으로 작동시킬 수 있습니다.

 

실전 운영 시 유용한 제어 전략과 팁

자동 제어 시스템을 수직농장에 적용할 때는 몇 가지 중요한 운영 전략이 있습니다. 특히 초저가 센서의 한계를 극복하고 안정적인 환경 유지를 위해 아래 내용을 참고하시기 바랍니다.

① 센서 위치 주의
DHT11 센서는 주변 공기의 온도와 습도에 민감하게 반응하므로, 가습기나 팬의 바로 앞에 설치하면 왜곡된 데이터를 수집하게 됩니다. 반드시 작물과 일정 거리(약 15~20cm)를 유지하면서 작물 높이에 설치해 주세요.

② 평균값 필터링 적용
저가 센서는 일시적으로 측정값이 튀는 경우가 있으므로, 최근 3~5회의 평균값을 기준으로 판단하는 알고리즘을 구현하면 오작동을 줄일 수 있습니다.

③ 계절별 조건 설정 변경
여름과 겨울의 적정 온도/습도는 다르므로, 계절에 따라 임계값을 변경하거나 모드 전환 기능을 추가하면 훨씬 정밀한 관리가 가능합니다.

④ 수동 모드 백업 추가
가끔 인터넷이나 전원 이상으로 제어 시스템이 멈출 수 있으므로, 긴급 시 수동으로 작동시킬 수 있는 스위치를 릴레이에 병렬로 설치하면 안전성이 높아집니다.

⑤ 로그 기록 및 시각화
센서 데이터를 시리얼 출력으로만 확인하는 것보다, SD카드에 기록하거나, ESP32의 Wi-Fi 기능을 활용해 웹 대시보드에 시각화하면 더 정교한 환경 관리가 가능합니다.

 

수익화와 확장 가능성 – 작은 자동화가 만드는 큰 가능성

초저가 센서 기반 온습도 제어 시스템은 단순한 가정용 농장을 넘어서, 교육용, 소형 창업, 스마트팜 기술 전환까지 다양한 분야로 확장할 수 있는 기술적 기반이 됩니다.

1. 교육용 키트 제작 및 판매
DHT11, 릴레이, 팬 등을 포함한 스마트팜 자동화 키트를 제작해, 초·중학생 대상 코딩 교육 및 환경 교육 콘텐츠로 활용할 수 있습니다.

2. 블로그 및 유튜브 콘텐츠화
‘온습도 자동 조절 수직농장 만들기’, ‘센서 하나로 자동 환기 시스템 만들기’ 등의 콘텐츠는 애드센스 승인 시 고수익 키워드로 연결될 수 있습니다.

3. 농업 자동화 입문자 대상 솔루션 제공
농장을 처음 시작하는 도시농업인, 소상공인을 대상으로 저비용 환경 제어 솔루션 컨설팅 및 설치 대행 사업으로 확장도 가능합니다.

4. 스마트팜 상위 시스템으로의 진입
초기에는 DHT11 기반의 제어로 시작하더라도, 이후 DHT22, AM2320, BME280 등 고급 센서로 교체하고 인공지능 예측 시스템을 접목시키면 자체 스마트팜 플랫폼으로 진화시킬 수 있습니다.

 

기술은 꼭 비싸야만 좋은 것이 아닙니다. DHT11처럼 작고 저렴한 센서도, 올바르게 사용하면 고급 자동화 시스템의 핵심이 될 수 있습니다. 이제 여러분도 더 이상 손으로 작물을 관리하지 않아도 됩니다. 온도와 습도, 그 모든 환경을 스스로 감지하고 판단하는 농장, 지금 바로 시작해 보세요.