수직농장 생산량 극대화를 위한 온·습도 최적 제어법

수직농장은 토지 부족과 기후 변화에 대응하는 대안 농업으로 빠르게 확산되고 있습니다. 도심 속 실내 공간에서 작물을 재배할 수 있는 이 방식은 토양 오염, 날씨 리스크, 병해충을 줄일 수 있는 장점을 가지며, 특히 자동화 기술과 결합해 연중 안정적인 생산이 가능한 차세대 스마트농업의 중심이 되고 있습니다. 하지만 수직농장이 성공적으로 작동하기 위해선 기본 중의 기본, ‘환경 제어’가 철저히 이루어져야 합니다. 수경재배든 에어로포닉스든, 고가의 LED나 최신 센서 시스템이 설치되어 있더라도 온도와 습도라는 핵심 환경 변수가 통제되지 않으면 생장 속도는 둔화되고 생산량도 급감합니다. 특히 작물은 생리적으로 매우 민감하기 때문에, 온도 1도, 습도 5% 차이에도 생장 상태가 현저히 달라질 수 있습니다.

 

더욱이 수직농장은 폐쇄된 공간에서 이루어지기 때문에 공기 흐름, 열 축적, 증산량, 수분 증발 등 다양한 환경 요인이 상호작용합니다. 이로 인해 동일한 공간 안에서도 선반별, 구역별로 온·습도 조건이 다르게 나타나는 문제가 발생하며, 이를 통제하지 않으면 하층 작물은 잘 자라지만 상층 작물은 시들거나 병이 나는 등 생산의 균형이 무너질 수 있습니다. 이 글에서는 수직농장에서 온도와 습도를 효과적으로 관리하여 작물의 생장을 촉진하고 수확량을 최대화하는 실전적인 제어 전략을 안내해 드립니다. 작물 생리학에 기반한 온·습도 설정 기준부터, 장비 추천, 자동화 기법, 구역별 미세 조정 전략까지 실제 운영에 도움이 되는 내용을 중심으로 구성하였습니다.

 

작물별 최적 온·습도 조건 정리 – 성장 단계에 따른 환경 설계

작물은 각각 다른 생육 환경을 요구하며, 특히 실내 재배에서는 각 작물에 맞는 환경 조건을 얼마나 정밀하게 맞추느냐가 생산량과 품질을 좌우하는 결정적 요소가 됩니다.

대표 작물별 생장 최적 온·습도 정리

작물명낮 온도(℃)밤 온도(℃)습도(%)비고

상추	20~22	16~18	60~70	고온 시 생장 저하, 쓴맛 발생
청경채	20~25	18~20	65~75	과습 시 흰가루병 주의
루꼴라	18~22	15~18	60~65	낮은 습도에서 향 강화
바질	24~28	20~22	70~80	고온·고습 환경 선호
케일	18~23	15~18	60~70	낮은 온도에서 색이 선명
딜	22~26	18~20	60~65	고습 시 뿌리부패 가능성 있음

 

작물별 생장단계(초기-중기-후기)에 따라 온도와 습도 조절이 필요하며,
예를 들어 상추는 초기엔 온도를 높여 빠르게 발아시키고, 생장 후반에는 약간 낮추어 품질을 유지합니다.

 

온·습도 제어 장비 구성 – 기본부터 자동화까지

수직농장의 환경 제어는 단순히 에어컨과 가습기만으로 해결되지 않습니다.
센서, 제어기, 송풍기, 히터, 쿨러, 가습기, 제습기 등 다중 장비를 통합 제어해야 하며, 각 장비가 상황에 따라 자동으로 작동되도록 설정해야만 일관된 환경 유지와 에너지 절감을 동시에 이룰 수 있습니다.

필수 제어 장비 구성

장비기능비고

온습도 센서 (DHT22, AM2301 등)	실시간 데이터 수집	1m 단위 설치 권장
자동 릴레이 모듈	센서 연동 후 장비 제어	ESP32 또는 아두이노 활용
팬/송풍기	공기 순환, 열 축적 방지	선반 하단부 공기 유입 필수
가습기	습도 상승	초음파 방식, 소형 다중 분산 사용
제습기	습도 저감	여름철 고습기엔 필수 장비
히터	겨울철 온도 보정	이동식 세라믹 히터 추천
냉각팬 or 이동식 에어컨	여름철 냉방	공간 단열 병행 시 효과 큼

 

예를 들어, ESP32 보드에 온습도 센서를 연결하고, 일정 범위를 넘으면 자동으로 제습기와 팬을 작동하도록 설정하면
작물에게 이상적인 환경을 유지할 수 있습니다. 이는 비용 대비 효과가 매우 뛰어난 방식입니다.

 

구역별 환경 불균형 해결 – 수직 구조에 맞춘 미세 제어 전략

수직농장은 구조 특성상 상부와 하부의 온도 차이가 크게 발생합니다.
이는 온도는 위로 올라가고, 습도는 아래로 모이기 때문입니다.
따라서 단순히 전체 공간을 기준으로 조절하는 것이 아닌, 선반별 구역을 나누어 환경을 미세 조정하는 전략이 필요합니다.

구역별 온·습도 불균형 해소 전략

1. 상하 대류 보정:
   • 선반 상단에는 흡입 팬을, 하단에는 송풍 팬을 설치해 공기 순환을 유도
   • 팬은 5V USB 팬을 다수 사용하는 것이 효율적
2. 센서 분산 설치:
   • 공간 중앙뿐만 아니라 상·하층별, 좌·우측별로 센서를 설치하여 온·습도 맵을 작성
   • 데이터 기반의 제어 전략을 수립할 수 있음
3. 선반 간격 조정:
   • 작물별 최적 광량과 열 축적 고려하여 간격을 탄력적으로 배치
   • 열이 갇히지 않도록 수직 공간을 충분히 확보
4. 자동분기 제어:
   • 가습기, 팬, 히터를 각각의 구역별로 나누어 설치
   • ESP32, 릴레이, 타이머를 활용해 구역별로 독립 작동

구역별 미세 환경 제어를 통해 작물 간 성장 불균형을 최소화하고, 전체 수확량의 균형을 유지할 수 있습니다.

 

자동화 시스템으로 ‘항상 최적 상태’ 유지하기

사람이 하루 24시간 온도와 습도를 직접 조절하는 것은 현실적으로 불가능합니다.
이를 해결하기 위해서는 센서 기반 자동화 시스템을 구축하여, 작물 상태와 환경 변화를 실시간으로 인지하고 자동 대응할 수 있어야 합니다.

자동화 구성 예시 (기초 수준)

• 센서: DHT22 (온습도), BH1750 (조도)
• 제어 보드: ESP32 또는 Arduino UNO
• 릴레이 모듈: 4채널 이상
• 구성 장비: 가습기, 송풍기, 제습기, 히터
• 제어 논리 (예시):

IF 온도 > 26℃ → 팬 ON  
IF 습도 < 60% → 가습기 ON  
IF 습도 > 80% → 제습기 ON  
IF 온도 < 18℃ → 히터 ON  

• 모니터링: Blynk 앱 또는 스마트폰 웹 대시보드
• 추가 기능: 알람, 원격 제어, 데이터 기록

자동화 제어는 초기 세팅이 어렵게 느껴질 수 있으나, 오히려 운영 시간이 길어질수록
시간과 전력 소모를 줄이며 수확량을 안정적으로 유지하는 데 결정적인 역할을 합니다.

 

 

수직농장에서 LED나 수경 시스템 못지않게 중요한 것이 환경 제어, 특히 온도와 습도 관리입니다. 이 두 요소는 작물의 생장 속도, 품질, 수확량, 병해 저항성까지 결정하는 핵심 조건입니다. 자동화된 온·습도 시스템 구축과 구역별 정밀 제어 전략을 도입한다면,
같은 공간에서도 생산량은 1.5배 이상 증가할 수 있으며, 에너지 소비를 최소화하며 지속 가능한 농장 운영도 가능해집니다. 작물은 우리가 주는 환경 그대로 반응합니다. 더 좋은 환경을 설계하면, 더 많은 수확이 따라옵니다.