스마트팜 내 온도·습도 제어 시스템 구축 방법

 

정밀 환경 제어를 통한 생산성 향상 전략

 

스마트팜에서 온도·습도 제어가 핵심인 이유

 스마트팜 환경제어, 온습도 중요성, 작물 생장 조건

 

 스마트팜은 단순히 농작물을 기계로 키우는 공간이 아니라, 정밀한 환경 제어를 통해 작물의 생리적 특성에 최적화된 생장 조건을 제공하는 시스템입니다. 이 가운데 온도와 습도는 가장 기본적이면서도, 작물 생장 속도, 병해충 발생, 수확 품질에 절대적 영향을 미치는 요소입니다.

 

 예) 토마토나 파프리카는 생장기에는 낮 24~26℃, 밤 18~20℃의 온도가 적절하며, 습도는 60~70%를 유지해야 수분 증산이 원활하고, 병해충 발생률도 낮습니다. 그러나 이런 정밀한 수치는 외부 기후 변화, 강우, 일조량 등에 의해 하루에도 수십 번 변화할 수 있습니다.

 

 이러한 이유로 스마트팜 내에서는 단순한 냉난방이나 환기 시스템만으로는 한계가 있으며, 각 구간별로 센서와 제어장치를 설치해, 실시간으로 온습도를 측정하고, 즉시 피드백을 줄 수 있는 자동화 시스템이 요구됩니다.
온도와 습도를 정확히 제어할 수 있어야 작물별 최적 생장곡선을 유지할 수 있고, 이는 곧 수확량과 품질의 상승, 그리고 수익성 극대화로 연결됩니다.

 

 

 

기본 센서 구성과 위치 선정 전략

 온도센서, 습도센서, 측정 위치 설계

 

 스마트팜의 온도·습도 제어 시스템 구축의 첫 단계는 센서의 선택과 배치입니다.
온도센서는 외기용과 내기용으로 구분되며, 습도센서도 상대습도(RH) 측정용으로 사용됩니다. 대부분의 경우 온습도 복합 센서(DHT22, SHT31 등)를 사용하여 비용과 설치 공간을 절감합니다.

 

 설치 위치는 절대적으로 중요합니다. 센서는 작물 바로 위의 캐노피 레벨(지표면 약 30~50cm)에 설치하여, 작물이 실제로 느끼는 온도와 습도를 측정해야 하며, 공기 순환이 잘 되는 지점을 선택해야 정확도가 높습니다.
센서를 설치할 때는 최소한 하우스 당 2~4개 이상이 이상적이며, 특히 출입문 근처, 중앙부, 온실 끝단처럼 온습도 편차가 큰 지점을 골라야 합니다.

 

 또한 센서의 데이터 정확성 유지를 위해 월 1회 이상 캘리브레이션 또는 보정이 필요하며, 이를 자동화하려면 센서 자체의 자기 보정 기능 또는 중앙 관제 시스템 연동이 필수입니다.
센서 수집 데이터를 기반으로 작물 별 적정 범위 이상/이하 발생 시 자동 알람 또는 장비 작동 명령을 내릴 수 있는 자동 제어 알고리즘도 병행 설계되어야 합니다.

 

 

 

제어 장비 구성: 환기, 난방, 냉방, 가습·제습 시스템 통합

 환기팬, 냉난방기, 제습기, 제어 알고리즘

 

센서가 수집한 정보를 토대로 작동하는 핵심 장비는 크게 환기 시스템, 난방 및 냉방 장비, 가습·제습 장비로 나뉩니다.

1. 환기시스템: 온실 상부 개폐창, 측창, 또는 강제 환기팬을 통해 내부 온도를 낮추거나 습도를 낮추는 역할을 하며, 가장 기본적인 제어 수단입니다.
2. 냉방 시스템: 국내 스마트팜에서는 패드앤팬 시스템, 열교환 냉방기, 냉수관 순환 시스템 등이 주로 사용되며, 여름철 과열 방지에 효과적입니다.
3. 난방 시스템: 온풍기, 열풍기, 보일러 기반 난방 관이 대표적이며, 외기온도와 작물 수요를 기반으로 자동 가동됩니다.
4. 가습·제습 장비: 초음파 가습기, 고압미스트, 송풍식 제습기 등을 통해 습도 조절의 정밀도를 높이며, 특히 곰팡이, 역병, 흰가루병 등 습도 민감 병해 예방에 필수입니다.

이 모든 장비는 제어 알고리즘에 따라 동작합니다.

 

 예) 내부 온도가 28℃를 초과하면 자동으로 냉풍기와 환기팬이 작동하고, 습도가 80%를 넘으면 제습기가 동작하는 식입니다. 이러한 로직은 하우스 구조, 작물 종류, 계절에 따라 변경 가능하며, 이를 중앙 관제 소프트웨어에서 자유롭게 설정할 수 있어야 합니다.
최근에는 AI 기반 환경예측 제어기술도 도입되어, 일기예보와 작물 성장 이력 데이터를 바탕으로 선제적 제어를 실현하고 있습니다.

 

 

 

자동화 시스템과 원격 모니터링 솔루션 구축

 스마트팜 제어기, 원격 모니터링, 클라우드 기반 자동화

 

스마트팜의 환경 제어는 사람이 매번 수동으로 조작할 수 없습니다. 자동화 및 원격 제어 시스템이 반드시 병행되어야 지속적인 생산성과 품질관리를 유지할 수 있습니다.
스마트팜 제어기는 보통 로컬 제어기(PLC 기반) + 클라우드 연동 구조로 구성되며, 센서에서 받은 데이터를 실시간 분석해 필요한 장비를 자동 작동시킵니다.

 

 중앙 제어기에는 작물별 설정값, 시간대별 제어 시나리오, 긴급상황 대응 규칙 등이 프로그램화되어 있어, 이상 감지 시 즉시 사용자에게 스마트폰 알림 전송이 가능하며, 필요시 앱에서 직접 환기창을 열거나 가습기를 작동시킬 수 있습니다.

최근에는 KT, LG U+, SKT 같은 통신사 기반의 스마트팜 플랫폼 서비스도 제공되어, 클라우드 기반의 모니터링 시스템, 작황 데이터 저장, AI 분석 기반 환경 제어 최적화까지 지원하는 통합 서비스로 진화하고 있고, 구축 시에는 네트워크 불안정에 대비해 로컬 백업 제어 기능, 정전 대비 UPS 비상 전력, 비상 수동 조작판넬 등을 반드시 설치해야 안정적인 운용이 가능합니다.

 

 

요약표 (스마트팜 온습도 제어 구축 체크리스트)

항목	세부 구성	실무 팁
센서	온습도 복합 센서, 다지점 설치	캘리브레이션 주기 유지
장비	환기, 냉난방, 가습·제습	작물별 제어 로직 설정
제어기	자동화 로직 + 원격 제어	앱 연동 및 클라우드 백업
유지관리	정기 점검, 백업 전력	비상 수동모드 확보