온실 내 온습도환경관리를 위한 제어인터페이스 성능평가 = Evaluation of control interface for the management of temperature and humidity of ambient environment in greenhouse

국문 초록 (Abstract)

우리나라는 과채류, 화훼 등의 작물을 집약적으로 생산하는 시설원예 온실이 1950년대부터 2000년도까지 온실 규모가 급증가하였다. 국내에서는 2000년도 이전부터 네덜란드의 ICT 기반의 스마트팜 기술이 도입된 스마트 온실이 보급, 활용되었고, 시설원예 환경관리를 위한 복합환경제어기는 대부분 네덜란드, 이스라엘 등의 수입산이며, 초기 구축비용이 고가제품으로 고장시 수리 또한 힘들어 실질적으로 농가가 사용하는 불편함이 많이 겪고 있는 실정이다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 온실 내부 구동기가 센싱 값에 따라 자동제어가 가능한 H/W를 설계, 제작하고, 자동제어알고리즘을 적용하여 PID 제어방법으로 온실 내 온습도 관리 여부를 확인하고자 한다. 위와 같은 문제를 해결하기 위해 제어인터페이스를 저가형으로 오픈소스 형태이고 간편 교체가 가능한 아두이노 마이크로컨트롤러를 사용하고, 제어장치의 고장문제를 해결하기위한 릴레이 교체 또는 추가를 통해 손쉽게 구동기 교체가 가능하도록 10A 릴레이를 이용하여 하드웨어를 설계 및 제작하였다. 제어인터페이스는 온실 내외부의 온습도 환경요인을 센서를 통해 자동 측정하고, 제어기에 입력된 환경관리 목표값에 따라 각종 구동장치를 가동시켜 온실 내부의 환경을 최적 관리하며, 센싱 값에 대한 구동기가 희망온도 27℃, 희망습도 60%를 설정하고 온도를 관리하는 유동팬, 냉난방기, 습도를 관리하는 제습기, 가습기를 작동시킨 결과, 1시간 이내에 온도 5%, 습도가 오차범위 2% 이내에서 지속적으로 유지되는 것을 확인할 수 있었고, 목표 수치에서 온습도 변화에 따라 잦은 구동이 반복되기때문에, PID 제어방법을 이용하여 온도, 습도의 상호작용을 통한 정밀제어가 가능하다는 것을 확인하였다.