스마트팜제작_계획서 작성

이번에 스마트팜 시설에 대하여 관심을 가지게 되었고 7명의 친구들과 함께 스마트팜 시설을 제작하게 되었다. 

물리(기계공학), 화학, 생물, 정보 이렇게 4 분야로 역할을 분담하여 스마트팜 시설을 만들기로 계획하였다.

원래 처음에 계획을 할 때에서는 새로운 방식의 스마트팜 시설을 만들고자 하였지만 우선 기존의 방식을 본떠서 만든 후 이를 성공하면 새로운 스마트팜 시설을 만들기로 하였다.

 

스마트팜이란?

스마트팜 이란 자동화 설비와 정보통신기술을 활용하여 시간과 공간의 제약 없이 생육환경을 최적상태로 관리하는 편리하고 효율적인 농업형태를 말한다. 우리나라의 스마트팜의 목적은 외국의 선진기술을 그대로 수입, 적용하거나 단순 모방하지 않고 우리 농업의 조건과 현실에 맞게 최적화된 기술을 개발하여 농업 선진국과 경쟁할 수 있는 독자적인 농업 생산기술을 확보하는 것이다. 이것에 따라 우리도 우리의 상황에 따라 맞춤형으로 가장 적절하고 효율적인 스마트팜을 구현하고 여러 기술들을 접목시키는 것이 우리의 목표이다.

 

스마트팜의 종류

토경재배

현재 식물을 재배하고 있는 전토적인 농사 방법과 비슷하며 흙에 식물을 심어 흙으로부터 영양분을 공급하는 형태의 재배 방식이다. 

 

수경재배

수경재배는 토양을 사용하지 않고 작물의 생유겡 필요한 필수 원소를 그 흡수 비율에 따라 적당한 농도로 융해시킨 수용액으로 작물을 재배하는 방법이다. 수경 재배의 종류에는 여러가지 방법이다 있다.

• 분무경 : 식물의 뿌리를 베드 내의 공기 중에 매달아 양액을 분사하여 식물을 재배하는 방법이다. 뿌리가 공중에 있으므로 산소 부족의 염려는 없지만 베드 내의 온습도가 변화하기 쉬운 결점이 있다.
• 수기경 : 양액을 뿌리에 분무하는 한편, 동시에 베드 미부분에 약간의 양액을 저장시켜 뿌리의 일부를 담가 재배하는 방식이다.
• 고형 배지경 : 수경과 토경 지배의 중간적 성격을 가진 재배 방식으로 토양 대신 암면, 펄라이트, 자갈, 모래, 피트, 버미큘라이트, 톱밥 등에 양액을 공급하여 식물을 재배하는 방식이다. 이들 배지는 작물의 고정, 공기와 물, 양분 들을 공급하고, 미생물을 조절한다. 이중 암면과 펄라이트가 실용적으로 가장 많이 사용되고 있다. 

 

에어로팜

특수 제작된 천 위에 작물을 키우는 재배 방식이다. 천 사이로 내려오는 뿌리에 물과 양분을 분무기로 뿌려 기르는 방법이다. 일명 분무식 재배 시스템을 말한다. 이런 에어로팜은 일반 농사보다는 95% 적게 수경재배 방식보다는 40% 적은 양의 물을 사용한다.

작물에 물을 담그지 않고 천 위에 키우는데 이는 최소한의 물을 사용하기 위함이다. 에어로팜은 작물의 뿌리가 항상 공기에 노출되어 있어서 생육이 다른 스마트팜에 비해 비록 열매도 다량 생산이 가능하다. 

단점으로는 고압으로 물과 양분을 분무해야 하므로 초기 시설비가 많이 소요가 된다.

 

스마트팜의 구조

고려해야 할 사항

전체적인 스마트팜의 구조를 설계할 때 필요한 조건은 효율적인 에너지 공급, 저렴함, 안정적 등 우리에게 주어진 제한 조건들을 고려하여 최적화된 구조를 생각해야 한다.

 

현재 계획 중인 스마트팜 구조

수직형 구조

수직형 구조란 단위 면적당 생산량을 늘리기 위해 수직형으로 층을 쌓아 올리고 하나씩 부품을 다는 것을 말한다. 그중 작고 저렴하게 하기 위해서는 수직 회전형 구조를 생각해 볼 수 있다.

회전형 구조

양액의 무게차에 의한 것을 동력으로 하는 스마트팜 구조를 말한다. 양액을 주입하고 아래에서는 배출하는 과정을 통해 회전을 하는 도력을 만들어 줄 수 있다.

 

스마트팜 설치 위치

실험동 또는 학습동 옥상(실외)

장점 

활동을 하는데 공간적 제약을 받지 않는다.

단점

전자기기를 사용하기 때문에 날씨의 제약을 받는다.

빛, 태양의 영향을 받기 때문에 이를 제어하는데 어려움을 가질 수 있다.

스마트팜 시설을 처음에 마련하는데 여러 장비들을 사용하는데 어려움을 가질 수 있다.

접근성이 좋지 않기 때문에 관리를 하는데 처음에 어려움을 가질 수 있다.

 

역사관과 창의공작실 사이(실내, 현 3D 프린터 위치)

장점

창의공작실 옆에 위치하기 때문에 스마트팜 시설을 만드는데 필요한 장비 사용이 쉽다.

실험동 2층에 위치하기 때문에 접근성이 매우 좋으며 오가며 수시로 확인할 수 있다.

단점

많은 사람이 오가기 때문에 불편함을 느낄 수 있다

 

실험실 앞 베란다(실외/실내)

장점

실험동내에 위치하기 때문에 접근성이 매우 좋다.

사람들이 많이 지나다니지 않기 때문에 불편함을 느끼지 않을 수 있다.

단점

현재 창문이 설치되어 있지 않기 때문에 날씨의 영향을 받을 수 있다.

 

위의 3가지 후보를 장단점을 고려하였을 때 스마트팜을 진행하기에 가장 용이한 공간은 역사관과 창의공작실 사이 공간이라고 생각이 들었다.

 

연구계획

1. 계획서 작성

스마트팜을 하기 위한 계획서를 작성을 한다

위치 선정

크기와 알맞은 구조를 선정하기 위해서 우선 가장 알맞은 위치를 선정을 한다.

크기 및 알맞은 구조 선정

위치가 선정이 되면 스마트팜을 시행할 구조를 토의를 통하여 선정을 한다.

구조에 맞는 식물, 양분 제공 방법, 각종 센서 선정

구조가 선정이 되면 이에 맞도록 스마트팜을 통해 재배할 식물들을 선정을 하고 이 식물이 자라는데 영향을 끼칠 요인들은 조사한다.

성장을 하는데 끼칠 요인들을 바탕으로 하여서 가장 효과적인 양분 제공방법을 선택한다.

성장을 하는데 끼칠 요인들을 측정할 수 있도록 하는 센서들을 선정한다.

필요한 물품들을 선정 및 정리 후 구매할 수 있도록 한다

각자 필요한 물품들을 정리하여 구매가 필요한 물품들은 선생님의 양해를 구해 구매할 수 있도록 한다.

각자 맡은 역할에 따라 활동 실행

알맞은 식물을 심고 이 식물의 상태를 체크한다.

선정한 구조를 협업하여 설계 및 제작을 한다.

이 식물이 자라는데 가장 효과적인 양액을 개발한다.

식물이 자라는데 영향을 끼칠 수 있는 센서를 선정한다.

이 모든 것을 관리할 수 있는 프로그램을 만든다.

 

기대효과

좁은 공간에서 많은 양의 작물을 빠르고 효율적으로 관리하여 수확하는 스마트팜의 장점을 살려 이 시설들을 직접 설계 및 구축하여서 인류가 살아가는데 있어서 가장 큰 역향을 끼치는 식품에 대하여 생각해 볼 수 있다. 또한 현재 스마트팜은 가지고 있는 장점에 비하여서 처음에 시작할 때 설치하는 비용이 굉장히 많이 든다는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 보완하여 저비용으로 스마트팜 시설을 마련하고 이를 일반 가정에서도 사용할 수 있도록 하면 식량난을 쉽게 해결할 수 있을 것이다. 물리, 화학, 생물, 지구, 정보를 진로로 하고 있는 친구들이 각자 관심 있는 분야와 스마트팜을 접목해서 활동을 하게 되면 훨씬 더 좋은 결과물을 낼 수 있으리라 생각한다.