아두이노를 활용한 초보자용 수직농장 자동화 제어 시스템

현대 도시인들은 건강한 먹거리에 대한 관심은 높지만, 바쁜 일상 속에서 작물을 일일이 관리하기란 결코 쉬운 일이 아닙니다. 특히 수직농장은 공간을 효율적으로 활용하는 장점이 있는 반면, 조명, 급수, 환기 등 세심한 환경 제어가 필요한 복합 시스템이기 때문에, 매일 손으로 모든 것을 관리하는 것은 비현실적입니다. 이 문제를 해결하기 위한 가장 현실적인 방법이 바로 ‘자동화’입니다.

 

 

하지만 자동화 시스템이라고 하면 많은 분들이 ‘비싸다’, ‘전문가만 가능하다’, ‘프로그래밍을 잘해야 한다’는 부담감을 먼저 떠올리십니다. 그런 인식은 이제 바뀌어야 합니다. 왜냐하면, 오픈소스 하드웨어인 아두이노(Arduino) 덕분입니다. 아두이노는 저렴하면서도 초보자가 쉽게 다룰 수 있는 마이크로컨트롤러로, 수직농장의 자동화에 필요한 조명 제어, 수분 센서, 온습도 조절, 펌프 구동까지 모두 처리할 수 있습니다. 이번 글에서는 프로그래밍을 몰라도 따라 할 수 있는 초보자용 아두이노 기반 수직농장 자동화 시스템 구축법을 단계별로 소개해 드리겠습니다. 기본 부품부터 연결 방법, 실제 코드 예시, 주의사항까지 상세하게 설명드리니 처음 도전하시는 분들께도 완벽한 가이드가 될 것입니다.

 

수직농장 자동화 시스템에 필요한 부품 구성과 기본 이해

아두이노를 활용한 수직농장 자동화 시스템을 구축하기 위해서는 우선 자동화의 목적을 명확히 정의해야 합니다. 보통 초보자가 자동화하고자 하는 항목은 다음과 같습니다.

1. 자동 급수 시스템 – 식물이 마르지 않도록 일정 습도 이하일 때 자동으로 물 주기
2. 조명 제어 – 낮과 밤에 맞춰 LED 생장등을 자동으로 켜고 끄기
3. 온습도 모니터링 – 내부 온도나 습도가 너무 높거나 낮을 경우 알림 또는 환기
4. 환기 팬 작동 – 열이 많거나 습기가 차면 자동으로 팬 작동

이를 위해 사용되는 대표적인 부품은 다음과 같습니다:

부품명용도가격대

아두이노 UNO 보드	제어의 중심	8,000 ~ 15,000원
토양 습도 센서	물 줄 타이밍 감지	1,000 ~ 2,000원
릴레이 모듈 (1~4채널)	펌프·조명 전기 제어	2,000 ~ 5,000원
LED 생장등	작물 생장 조명	10,000 ~ 30,000원
미니 수중 펌프	자동 물 공급	5,000 ~ 10,000원
DHT11 온습도 센서	내부 환경 측정	1,000 ~ 2,000원
USB 전원 or 5V 어댑터	아두이노 전원 공급	2,000 ~ 5,000원

 

위 구성으로도 기본적인 자동화는 충분히 구현 가능하며, 추가로 블루투스 모듈이나 Wi-Fi 모듈을 연결하면 스마트폰 앱으로도 제어가 가능합니다.

 

초보자용 아두이노 자동화 회로 구성과 연결 가이드

아두이노 보드는 다양한 부품과 쉽게 연결되도록 설계되어 있어, 회로 구성만 잘 따라 하면 누구나 자동화 시스템을 구축할 수 있습니다. 초보자가 실수하기 쉬운 부분도 함께 짚어드리겠습니다.

 

기본 회로 구성 예시 (조명 + 급수 + 센서 제어)

1. 토양 습도 센서 연결

• VCC → 아두이노 5V
• GND → 아두이노 GND
• DATA → 아두이노 A0

2. 릴레이 모듈 연결 (LED 또는 펌프 제어용)

• IN1 → 아두이노 D2 (LED 제어)
• IN2 → 아두이노 D3 (펌프 제어)
• VCC/GND는 아두이노의 5V/GND와 연결
• COM, NO 단자는 AC 어댑터를 통해 LED나 펌프와 연결

3. DHT11 온습도 센서 연결

• VCC → 5V
• GND → GND
• DATA → D4

4. LED 생장등 & 펌프 전원 구성
LED와 펌프는 일반적으로 12V 전원을 사용하므로 DC 어댑터 또는 보조 전원 공급장치가 필요하며, 릴레이를 통해 아두이노 신호로 켜고 끌 수 있도록 설정합니다.

⚠️ 주의사항: 아두이노는 낮은 전압만 제어할 수 있으므로, 220V 가전제품 제어는 절대 금지입니다. 반드시 DC 전원 기반 장비만 사용해주세요.

이 회로를 따라 연결하면, 습도가 낮을 때 자동으로 펌프가 작동해 물을 주고, 일정 시간에는 조명이 켜지며, 온습도 센서를 통해 내부 환경을 실시간으로 확인할 수 있습니다.

 

누구나 따라할 수 있는 아두이노 제어 코드 예시

하드웨어가 연결되었다면 이제 아두이노 코드만 업로드하면 자동화 시스템이 작동합니다. 아래는 기본적인 조명 타이머 + 자동 급수 + 온습도 출력 코드 예시입니다.

#include <DHT.h>
#define DHTPIN 4
#define DHTTYPE DHT11
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

int soilPin = A0;
int pumpRelay = 3;
int ledRelay = 2;

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

void loop() {
  // 습도 측정 및 급수
  int soilValue = analogRead(soilPin);
  if (soilValue < 400) {
    digitalWrite(pumpRelay, HIGH);
    delay(5000); // 5초간 물 주기
    digitalWrite(pumpRelay, LOW);
  }

  // 조명 제어 (08:00~20:00)
  int hour = (millis() / 3600000) % 24; // 단순 시뮬레이션용
  if (hour >= 8 && hour <= 20) {
    digitalWrite(ledRelay, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(ledRelay, LOW);
  }

  // 온습도 출력
  float h = dht.readHumidity();
  float t = dht.readTemperature();
  Serial.print("Temp: "); Serial.print(t);
  Serial.print("C  Humidity: "); Serial.print(h); Serial.println("%");

  delay(10000); // 10초마다 갱신
}

 

해당 코드는 초보자도 복붙만 하면 바로 실행 가능한 수준으로 구성되어 있으며, soilValue 값만 조정하면 환경에 맞는 급수 조건으로 조절할 수 있습니다. 필요에 따라 LCD 디스플레이, 스마트폰 앱 연동 기능도 추가할 수 있습니다.

 

운영 팁과 장기적 활용 전략 – 수직농장을 똑똑하게 확장하는 법

아두이노 기반 자동화 시스템은 단순히 ‘물 주기’만 가능한 도구가 아닙니다. 다음과 같은 방식으로 점진적으로 시스템을 확장하면, 훨씬 정교하고 스마트한 도시농업을 구현하실 수 있습니다.

1. 센서 추가

• 조도 센서(LDR) → 자연광 부족 시 자동 LED 점등
• 수위 센서 → 물탱크 수위 부족 시 알림 전송
• PH 센서 → 수경재배 시 영양액 상태 확인 가능

2. 네트워크 연동

• ESP8266, ESP32 보드를 활용하면 Wi-Fi 연결 가능
• 스마트폰 앱이나 웹 대시보드에서 실시간 모니터링 및 제어 가능

3. 태양광 전원 시스템

• 소형 태양광 패널과 보조 배터리를 이용하면 완전 독립형 자동화 농장 구축도 가능함

4. 교육/콘텐츠 활용

• 아이들과 함께 제작하면 코딩 교육 + 농업 교육 효과 동시 달성
• 유튜브, 블로그에 제작기와 성장기를 올려 애드센스 수익화 가능
• 1인 도시농업 브랜드로 브랜딩 후 키트 판매도 가능함

 

아두이노를 활용한 자동화 수직농장은 기술과 농업, 환경이 만나는 최고의 실습 현장이자 실질적인 도시 생활의 대안입니다. 처음에는 조명과 펌프만 자동으로 켜고 끄는 간단한 시스템일 수 있지만, 경험이 쌓이면 여러분만의 스마트팜을 만들어낼 수 있습니다.

기술은 어렵지 않아야 합니다. 누구나 만들 수 있어야 진짜 가치가 생깁니다. 오늘부터, 아두이노로 여러분만의 수직농장을 시작해 보시겠습니까?