도시에서 수직농장을 운영하는 분들이 가장 자주 겪는 문제는 무엇일까요? 바로 환경 관리의 번거로움과 정보 부족입니다. 수직농장은 작물의 생육을 위해 조명, 온도, 습도, 급수 등을 정밀하게 조절해야 하는데, 사람이 매번 체크하고 관리하는 것은 번거롭고 비효율적입니다. 이 문제를 해결할 수 있는 가장 강력한 솔루션이 바로 ‘실시간 모니터링 시스템’입니다.
특히 라즈베리파이(Raspberry Pi)는 소형 컴퓨터이면서도 다양한 센서와 기기를 제어하고, 데이터를 시각화하거나 웹으로 송출하는 데 최적화된 장비입니다. 이전까지는 복잡한 서버와 고급 프로그래밍이 필요했던 작업들이, 이제는 라즈베리파이 하나로 손쉽게 구현 가능한 시대가 되었습니다. 이번 글에서는 초보자도 따라 할 수 있도록, 라즈베리파이를 이용한 수직농장 실시간 모니터링 시스템 구축법을 기획부터 설치, 센서 연결, 웹 대시보드 구현까지 단계별로 안내해 드리겠습니다. 실시간으로 작물 상태를 확인하고, 환경 이상 시 알림을 받을 수 있는 시스템을 직접 만들어 보시기 바랍니다.
실시간 모니터링 시스템의 개념과 구조 이해하기
수직농장 실시간 모니터링 시스템은 크게 다섯 가지 요소로 구성됩니다.
- 데이터 수집 – 온도, 습도, 조도, 토양 수분 등의 값을 센서를 통해 측정
- 데이터 처리 – 라즈베리파이에서 데이터를 실시간으로 읽어들이고 저장
- 시각화 및 웹 전송 – 측정된 데이터를 그래프나 숫자로 웹 화면에 출력
- 원격 접속 기능 – 스마트폰, PC 등 외부에서 웹 대시보드 확인 가능
- 알림 기능(선택) – 조건 이상 시 이메일, 메시지로 사용자에게 자동 알림
이런 시스템을 구축하면 실시간으로 수직농장 내부의 모든 환경을 확인할 수 있으며, 외출 중에도 스마트폰으로 농장 상태를 모니터링할 수 있습니다. 라즈베리파이는 이 전체 과정을 모두 처리할 수 있는 소형 컴퓨터이므로, 다양한 센서를 동시에 연결하고, 웹서버도 직접 구동하며, 외부 인터넷과의 통신까지 처리할 수 있습니다. 특히 라즈베리파이는 리눅스 기반의 Raspbian OS(현 Raspberry Pi OS)를 사용하기 때문에, Python 기반의 간단한 코드로 센서 데이터를 수집하고, Flask나 Node.js 등을 이용해 웹 화면을 구성할 수 있는 유연성을 가지고 있습니다.
준비물 및 기본 설치 환경 구성하기
실시간 모니터링 시스템을 구축하기 위해서는 다음과 같은 준비물이 필요합니다.
필수 준비물
| 라즈베리파이 4B 또는 3B+ | 메인 제어 및 웹 서버 | 약 6~9만 원 |
| Micro SD 카드 (16GB 이상) | 운영체제 저장용 | 약 8,000원 |
| DHT22 또는 DHT11 센서 | 온습도 측정 | 1,000~3,000원 |
| 토양 수분 센서 | 급수 판단용 | 1,000~2,000원 |
| 조도 센서(LDR) | 조명 상태 측정 | 1,000원 |
| 점퍼 케이블, 브레드보드 | 센서 연결 | 약 3,000원 |
| 파워 어댑터 | 전원 공급 | 약 5,000원 |
| 와이파이 환경 | 인터넷 연결 | 필수 |
설치 환경 설정
- Raspberry Pi OS 설치
- 공식 웹사이트에서 Raspberry Pi Imager 다운로드
- Micro SD 카드에 OS를 설치하고, 초기 부팅 진행
- Wi-Fi 설정 및 SSH 활성화
- raspi-config에서 무선 네트워크 연결 설정
- 외부에서 하기 위해 SSH를 활성화해 주세요
- 필수 패키지 설치
sudo apt update && sudo apt upgrade
sudo apt install python3-pip
pip3 install Adafruit_DHT flask - 센서 드라이버 설치 및 테스트 코드 실행
- 예제 코드를 통해 각 센서가 정상적으로 동작하는지 확인
위 작업까지 완료되면, 라즈베리파이는 이제 데이터를 수집하고 웹으로 송출할 수 있는 준비가 완료된 상태가 됩니다.
센서 연결 및 웹 대시보드 구현 (Python + Flask)
이제 센서를 연결하고 데이터를 웹으로 시각화하는 단계를 진행하겠습니다.
센서 연결 예시 (DHT22 + 토양 수분 센서)
1. DHT22 (온습도 센서)
- VCC → 3.3V
- DATA → GPIO4
- GND → GND
2. 토양 수분 센서
- VCC → 3.3V
- A0 → GPIO17 (또는 ADC 모듈 사용 시 SPI 핀)
- GND → GND
데이터 수집 코드 (Python)
import time
sensor = Adafruit_DHT.DHT22
pin = 4
while True:
humidity, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(sensor, pin)
if humidity is not None and temperature is not None:
print(f'Temp={temperature:.1f}C Humidity={humidity:.1f}%')
else:
print('Sensor failure. Check wiring.')
time.sleep(10)
웹 대시보드 구축 (Flask 사용)
import Adafruit_DHT
app = Flask(__name__)
sensor = Adafruit_DHT.DHT22
pin = 4
@app.route("/")
def index():
humidity, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(sensor, pin)
return render_template("index.html", temperature=temperature, humidity=humidity)
if __name__ == "__main__":
app.run(host='0.0.0.0', port=5000)
HTML 템플릿 (templates/index.html)
<!DOCTYPE html>
<html>
<head><title>수직농장 환경 모니터링</title></head>
<body>
<h1>실시간 환경 정보</h1>
<p>온도: {{ temperature }}°C</p>
<p>습도: {{ humidity }}%</p>
</body>
</html>
이 코드를 실행하면, 라즈베리파이는 http://[라즈베리파이IP]:5000 주소로 실시간 온습도 데이터를 보여주는 웹 대시보드를 제공합니다. 같은 와이파이에 연결된 스마트폰이나 PC에서 바로 접속할 수 있습니다.
확장 팁 및 장기 활용 전략
라즈베리파이 기반의 실시간 모니터링 시스템은 단순한 온습도 측정에 그치지 않고, 다양한 방향으로 지속적으로 확장이 가능합니다.
① 카메라 모듈 연동
- 실시간으로 작물의 성장 모습을 스트리밍하거나 저장 가능
- 시간별 이미지 촬영 후 성장 타임랩스 영상 제작 가능
② 알림 기능 추가
- 일정 습도 이하 또는 온도 초과 시 이메일 발송
- smtplib, IFTTT, Telegram Bot API 등을 이용하면 손쉽게 구현 가능
③ 외부 제어 기능 추가
- 웹 대시보드에 버튼을 추가하여, 조명을 켜거나 펌프를 작동시키는 기능 구현
- GPIO 핀을 통해 릴레이 모듈과 연결하면 간단하게 제어 가능
④ 클라우드 연동 및 IoT 확장
- Google Firebase, ThingsBoard, Blynk 등과 연동하여 클라우드 기반 제어 시스템 구축 가능
- 여러 농장을 한눈에 모니터링할 수 있는 대시보드 구축도 가능
⑤ 수익화 모델로 활용
- 교육용 스마트팜 키트 제작 및 판매
- 유튜브 채널에서 DIY 과정 콘텐츠화
- 블로그 및 뉴스레터로 도시농업 노하우 공유 → 애드센스 수익
라즈베리파이를 활용한 실시간 수직농장 모니터링 시스템은 단순한 농업을 넘어, 기술과 환경, 데이터를 결합한 미래형 도시농업의 핵심 인프라입니다. 여러분이 직접 구축한 시스템으로 작물의 상태를 언제 어디서나 확인할 수 있고, 나아가 더 나은 생장 환경을 설계할 수 있습니다. 이제는 직접 ‘지켜보는 농사’를 시작해보세요. 손 안에서 움직이는 스마트팜, 그 첫 출발은 라즈베리파이입니다.
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