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스마트팜 자동화 시스템에서 관수는 가장 기본적이면서도, 가장 오해가 많은 분야 중 하나다. 많은 운영자들이 "정해진 시간에 정해진 양만큼 물을 준다"는 방식으로 시스템을 설정해 두지만, 실제로는 작물의 생장 단계, 광합성 리듬, 온도, 습도, 증산량, 뿌리 흡수 능력에 따라 수분 요구량이 시시각각 변화한다. 즉, 같은 상추라도 아침 8시에 필요로 하는 수분과, 오후 2시에 흡수 가능한 수분은 다르다. 또한 작물의 어린 시기에는 뿌리 발달이 미미해 물을 흡수하지 못하지만, 성숙기에 접어들면 뿌리 활성이 높아지며 수분 요구량도 증가한다. 이 글에서는 작물별 수분 흡수 곡선, 시간대별 증산 리듬, 토양 및 수경의 수분 유지 특성, 센서 기반 관수 판단 로직, 정밀 관수 알고리즘 설계법까지 체계적으로 정리한다...

스마트팜은 ‘데이터로 작동하는 농업’이다. 온도, 습도, 광량, CO₂ 농도, EC, pH, 풍속, 일사량, 토양 수분 등 다양한 센서들이 실시간으로 정보를 수집하고, 자동화 시스템은 이 데이터에 반응해 환기, 관수, 보광, 냉난방, 양액 주입 등의 명령을 실행한다. 하지만 이 과정에서 센서가 잘못된 값을 전달하면, 시스템은 정밀하게 ‘잘못된 명령’을 수행하게 된다. 예를 들어, 온도 센서가 오작동으로 인해 5도 낮은 값을 전달하면, 시스템은 난방을 과도하게 작동시킨다. 습도 센서가 오염되거나 위치가 잘못되면, 내부가 과습 상태인데도 ‘습도 부족’으로 인식해 가습기를 작동시킨다. CO₂ 센서가 노후화되면 실제로 농도는 충분한데도 인젝터를 계속 작동시켜 낭비를 유발한다. 센서 오류는 단순한 부품의 문제가 ..

스마트팜에서는 CO₂를 보충하는 시스템이 일반화되고 있다. 작물의 광합성을 증진시키기 위한 전략으로, 대기 중 400ppm 수준의 이산화탄소 농도를 800~1000ppm 정도로 인위적으로 높이는 방식이다. 문제는 CO₂를 아무리 정밀하게 공급하더라도, 동시에 환기창이 열려 있거나 내부 공기 흐름이 과도할 경우 그 농도는 빠르게 외부로 빠져나간다는 점이다. 이는 곧 고가의 CO₂를 자동 시스템이 실시간으로 배출시키는 구조가 되는 것이다. 특히 환기 시스템과 CO₂ 공급 시스템이 서로를 인식하지 못한 채 독립적으로 작동하는 경우, 공급과 배출이 동시 발생하는 낭비 구조가 상시 반복된다. 이 글에서는 스마트팜의 CO₂ 자동 공급 시스템이 실제로 작동되는 방식과, 환기 시스템과 어떻게 연동되어야 낭비를 막을 수..

스마트팜에서 ‘환기’는 단순히 온도를 낮추는 기계적 행위가 아니다. 그것은 내부 공기 환경을 조율하는 가장 정교한 시스템이며, 병해를 예방하고, 광합성 효율을 유지하며, 생장 리듬을 안정화시키는 중심축이다. 하지만 대부분의 스마트팜 자동화 시스템은 아직도 단일 기준에 의해 환기를 작동시킨다. 즉, 설정 온도(예: 28℃)를 넘으면 창을 열고, 그보다 낮으면 닫는 방식이다. 이 구조에서는 외부 기상 변화, 예를 들어 갑작스러운 비, 강풍, 구름 낀 하늘에 실시간 반응하지 못해, 오히려 작물에게 스트레스를 주는 결과를 초래한다. 온도가 낮아지는데도 환기창이 열려 있는 이유는? 센서가 ‘조건 충족’이라고 판단했기 때문이다. 그러나 비가 오는 날, 공기 습도는 상승하고, 냉기는 빠르게 유입된다. 그 순간 환기창..

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..

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..

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..

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..

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..

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 ..