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보광 자동 제어, 언제 켜고 언제 꺼야 하는가 – 일조 보정 알고리즘의 핵심

보광(補光, supplemental lighting)은 스마트팜에서 작물의 일조량 부족을 보완하는 가장 중요한 장치다. 하지만 보광은 단순히 조도를 감지해 ‘어두우면 켜고, 밝으면 끄는’ 기능으로는 정밀한 제어가 불가능하다. 문제는 대부분의 자동화 시스템이 조도 센서 하나의 순간값을 기준으로 보광을 작동시키기 때문에, 구름이 잠깐 낀 상황에서도 조명이 켜지고, 충분한 자연광이 들어와도 여전히 조명이 꺼지지 않는 비효율적인 운영이 반복된다는 점이다. 이로 인해 작물은 일조가 부족한 상태에 놓이기도 하고, 반대로 전력은 낭비되는데 생장은 정체되는 상황이 발생한다. 진짜 보광 자동화는 조도의 절댓값이 아니라, 시간당 누적광량(DLI), 작물의 광포화점, 조도 지속시간을 종합적으로 고려한 ‘보정 알고리즘’에 의..

양액 온도 자동 제어: 루트존 환경을 맞춰야 작물이 자란다

스마트팜에서 양액의 농도와 투입량은 정밀하게 관리되고 있다. EC, pH, 공급 시간, 투입량까지 자동화 시스템으로 쉽게 조절할 수 있다. 하지만 그 양액이 얼마나 좋은 성분을 갖고 있는가 보다 훨씬 중요한 것은, 그 양액이 “몇 도의 온도”로 작물 뿌리에 닿느냐다. 작물의 생장 리듬은 대부분 지상부(광, 온도, 습도) 위주로 관리되지만, 실제 생장 에너지의 절반 이상은 뿌리에서 결정된다. 양액 온도가 너무 낮으면 뿌리 흡수가 느려지고, 고온일 경우 뿌리 호흡이 증가하면서 조직이 쉽게 손상된다. 문제는 대부분의 스마트팜 운영자들이 양액의 농도는 매일 확인하면서도, 온도는 확인하지 않는다는 점이다. 또한 자동화 시스템도 ‘온도 기준 제어’를 EC, pH만큼 정밀하게 설정하지 않은 경우가 많고, 수조의 수온..

습도 자동 제어의 함정: 증산과 응결을 구분해야 생장률이 올라간다

스마트팜 운영에서 ‘온도’와 더불어 가장 많이 다뤄지는 변수는 바로 ‘습도’다. 많은 운영자들이 설정값을 65~85%로 유지하며 안심하지만, 실상은 습도 수치가 ‘같다’고 해서 생장 조건이 안정된 것은 전혀 아니다. 습도란 단순히 공기 중 수증기의 양을 말하는 것이 아니라, 작물이 물을 뿜어내는 속도(증산)와 외부에서 수분이 맺히는 현상(응결)의 차이를 말한다. 문제는 자동제어 시스템이 이 둘을 구분하지 못한 채 ‘습도가 낮으면 가습, 높으면 환기’라는 일차원 반응만을 반복한다는 점이다. 그 결과, 작물의 증산이 거의 일어나지 않지만 공기 중 습도가 낮아 가습을 시작하거나, 반대로 잎 표면에 응결이 생겼음에도 시스템은 ‘습도가 적정’하다고 판단해 아무 조치도 하지 않는 상황이 반복된다. 이 글에서는 습도..

온실 상하층 온도차, 왜 생기는가 – ‘숨겨진 온도층’ 해소를 위한 팬 설계 전략

스마트팜에서는 내부 온도를 균일하게 유지하는 것이 생장 품질과 수확량을 좌우하는 기본 조건이다. 그러나 많은 온실에서는 ‘같은 온실 안인데도 상층은 덥고 하층은 차가운’ 현상이 자주 발생한다. 이는 단순한 공기 순환 부족이 아니라, 물리적 구조와 온기 흐름의 정체, 그리고 공기의 밀도 차이에 의한 온도층 분리(thermal layering)로 인해 발생하는 복합 현상이다. 이 온도차는 작물에 보이지 않는 스트레스를 유발하며, 상층부는 기온 상승에 따른 과증산·과습 상태로, 하층부는 냉기로 인해 생장 속도 지연, 병해 발생 위험 증가, 뿌리 활력 저하 등으로 이어진다. 더욱이 대부분의 센서가 상부에 위치해 있기 때문에, 시스템은 ‘온도가 충분하다’고 판단하지만, 정작 작물이 체감하는 온도는 기준에 못 미치..

광합성 효율을 올리는 CO₂ 공급 타이밍 – 작물별 생장곡선 맞춤 제어법

이산화탄소(CO₂)는 광합성에 반드시 필요한 요소다. 하지만 스마트팜에서는 단순히 CO₂를 많이 공급한다고 해서 생장이 무조건 좋아지는 것은 아니다. CO₂는 빛과 온도, 상대습도, 작물의 생장 단계에 따라 흡수 효율이 극단적으로 달라지며, 심지어 ‘과다 공급’은 작물에 생리적 혼란을 일으킬 수도 있다. 또한 대부분의 자동화 시스템은 고정된 시간표에 따라 CO₂를 주입하지만, 실제로 작물은 시간대별로 광합성 속도가 다르며, 생장 초·중·후기마다 요구량과 흡수 타이밍 자체가 다르다. 이 글에서는 스마트팜 운영자가 반드시 알아야 할 CO₂ 공급의 실전 타이밍 설계 기준을 다룬다. 단순히 ‘몇 ppm을 넣는다’는 것이 아니라, ‘언제, 얼마큼, 어떤 속도로, 어떤 조건과 연동하여’ 공급하는지를 설정하는 전략이..

외기 센서와 내부 센서의 온도차 – 자동제어 오작동을 막는 이중 센서 설계법

스마트팜의 자동제어는 ‘데이터 기반’으로 작동한다. 그러나 센서가 감지하는 데이터는 작물의 실제 체감 환경과 항상 일치하지 않는다. 특히 온도와 습도는 외기 센서와 내부 센서 간의 오차, 그리고 시간대에 따라 발생하는 편차에 의해 자동제어 시스템을 혼란에 빠뜨릴 수 있다. 예를 들어 외부 기온이 낮은 이른 아침, 온실 내부는 충분히 따뜻함에도 불구하고, 시스템은 외기 데이터를 기준으로 난방을 작동시켜 버린다. 반대로 여름철, 외기 기온은 낮은 편이지만 온실 내부는 햇빛으로 과열되어 환기가 필요한데도, 외기 기준으로 판단하면 ‘환기 불필요’라고 판단해 창문을 닫아버리는 오류가 생긴다. 이 모든 문제는 ‘센서의 위치’가 아니라 ‘센서 간 관계’를 고려하지 않은 설계 때문이다. 이 글에서는 외기 센서와 내부 ..

양액기 설치 위치와 배관 경사각: 유속 불균형을 막는 수경 설계의 조건

스마트팜에서 수경재배는 이제 일반적인 선택이 되었다. 하지만 물과 영양분이 자동으로 공급된다는 시스템 개념만으로는 정밀 재배가 불가능하다. 그 핵심은 양액이 실제로 각 작물에 어떻게, 얼마나 균일하게 도달하느냐에 달려 있다. 특히 양액기 설치 위치, 배관 경사각, 유속 균형, 배수 순환 구조는 전체 생장 균형을 결정짓는 핵심 변수다. 흔히 ‘양액기만 잘 작동하면 된다’고 생각하지만, 실제로는 배관이 조금만 기울어져 있어도 끝단 작물은 영양 부족에 시달리고, 양액기와 가까운 초입부는 과습·과영양으로 생리장애가 발생한다. 이 문제는 센서나 제어 소프트웨어가 해결해 줄 수 없다. 해결책은 설계 그 자체에 있으며, 이 글은 바로 그 실전 문제를 구조적으로 풀어낸다. 양액 배관의 흐름, 경사각, 회수라인 압력차,..

조도 센서, 어디에 설치해야 정확한가: 광환경 제어의 오차를 줄이는 물리적 설계 기준

작물은 빛 없이는 자라지 않는다. 스마트팜에서의 광환경 제어는 작물 생장률을 결정짓는 가장 기본적인 요소 중 하나이며, 최근 LED 보광, 광량 보정 알고리즘, 광주기 조절 시스템까지 도입되며 고도화되고 있다. 하지만 아무리 정밀한 시스템도 센서가 틀린 값을 수집한다면 모든 자동화는 무의미해진다. 조도 센서는 온도 센서보다 더 민감하다. 빛은 시간, 방향, 구조물의 반사·그림자·난반사에 따라 끊임없이 바뀌며, 센서의 위치나 방향이 조금만 달라도 전혀 다른 값을 기록하게 된다. 많은 스마트팜 운영자들이 보광 자동화를 위해 조도 센서를 설치하지만, 그 위치가 실제 작물 생장부의 빛 조건을 반영하지 못할 경우 조도가 충분함에도 보광등이 켜지거나, 반대로 광량이 부족한데도 보광이 꺼진 상태가 반복된다. 이 글에..

공기 흐름은 눈에 보이지 않는다: 스마트팜 환기팬 배치 전략과 생장 편차 제로화 설계

스마트팜에서 자동화 시스템은 제어만큼이나 배치와 구조에 따라 작물 생장 결과가 완전히 달라진다. 그중에서도 대부분 간과하는 요소가 바로 공기 흐름이다. 환기팬은 단순히 공기를 순환시키는 장치로 여겨지지만, 실제로는 작물의 온도, 습도, CO₂ 농도, 병해 발생률, 증산 효율까지 직접 좌우하는 결정적 요소다. 팬의 위치가 잘못되면 온실 내부에 정체 구역(dead zone)이 생기고, 이 구간은 온도 상승, 습기 축적, 병해균 번식의 온상이 된다. 문제는 이 현상이 겉으로는 드러나지 않으며, 센서가 있는 구간에는 ‘정상’이라는 수치가 표시된다는 것이다. 공기의 흐름은 보이지 않지만, 작물은 그 영향을 체감한다. 온실 내부의 공기 순환은 단순히 팬의 유무가 아니라, 배치의 각도, 높이, 간격, 공기 충돌의 방..

센서 위치는 어디에 설치해야 하는가: 환경 데이터의 왜곡을 막는 조건

스마트팜에서 환경 제어 시스템은 전적으로 ‘센서’에 의존한다.온도, 습도, CO₂, 광량, 토양 수분 등 주요 생장 요소는 센서에 의해 실시간으로 수집되고, 이 데이터를 바탕으로 난방, 환기, 보광, 관수, 양액 투입이 자동 제어된다. 하지만 스마트팜 운영자가 간과하는 가장 큰 문제 중 하나는 바로 “센서를 어디에 설치했는가”라는 질문이다. 센서가 실내에 있다는 것만으로는 충분하지 않다. 만약 센서가 지나치게 낮거나 높게 설치되어 있고, 외부 온기나 냉기의 직접 영향을 받는 위치에 있다면, 수집되는 데이터는 실제 작물 환경과 다를 수 있다. 그리고 이 오차는 결국 작물 생장에 직접적인 영향을 준다. 정밀 제어를 지향하는 스마트팜일수록, 센서의 물리적 위치와 설치 조건은 작물 생리학과 환경물리학까지 고려한..