장충동작은도서관에 그린월 설치(2021년 6월~9월): 부품 제작

장충동작은도서관의 의뢰를 받아 현관과 계단에 그린월을 설치했습니다. 도서관의 컨셉과 요구사항을 반영하기 위해 예술작업을 보태었습니다. 이 중 부품 제작 단계를 소개합니다.

---

1. 부품 제작

(1) 자동제어부 제작

 

제어부 순서도 {장충동작은도서관_제어부 순서도_modified_2021-07-30}

 

자동제어부 프로그래밍을 위해 순서도를 작성했다. 양액이 부족하면 알람을 울린다. 수위가 정상이면 온도에 따라 동작이 달라진다.

• 온도가 30도 이상이면: 뿌리의 호흡을 돕기 위해 30분마다 10분씩 양액을 순환시킨다.
• 온도가 20도 이하이면: 1분 동안 히터를 켜서 따뜻하게 해 준다.
• 온도가 20도에서 30도 사이이면: 1시간 마다 10분 동안 양액을 순환시킨다.

 

위 동작을 하는 스케치 프로그램은 아래와 같다.

 

DHT.zip

0.00MB

nutrient_level_temperature_2021-07-30.ino

0.00MB

 

제어부 시험 {제어부 제작_2021-07-31 (3)}

 

제어부 회로를 꾸며서 동작을 확인했다. MCU는 아두이노 나노를 사용했다. 수위센서는 광학식을 사용했다. 온도센서는 AM2302(DHT-22)를 사용했다.

 

{제어부_modified_2021-08-01}

 

제어회로를 엔클로저에 넣었다. 여러 전선이 나와 있다. 왼쪽을 기준으로 하면;

• 첫번째: 아두이노 나노에 전력을 공급하는 전선이다. 멀티탭에 휴대폰 충전기를 꽂은 후 전력을 공급받을 것이다.
• 두번째: 온도센서가 연결되어 있다. 실제로 사용할 때는 전선을 삽입하여 더 길게 할 것이다. 
• 세, 네번째: 하나는 수중히터용 전원이고, 다른 하나는 수중펌프용 전원이다.
• 다섯, 여섯번째: 하나는 수중히터,  다른 하나는 수중펌프에 연결할 전선이다. 아래 사진 참조.

 

{제어부 태그_2021-08-01}

 

자동제어부를 시험한 후 도서관에 가서 연결할 수 있도록 엔클로저에 넣고 각 단자에 태그를 붙였다.

​

(2) 제어부 배선

 

{제어부_modified_2021-08-01 (2)}

 

제어부에는 멀티탭을 넣는 박스 2개를 사용했다. 사진에서 멀리 있는 박스에는 LED 조명을 시간 맞추어 켜고 끄기 위한 콘센트 타이머, 아두이노에 전원을 공급하기 위한 어댑터, 수중펌프와 수중히터에 전원을 공급하기 위한 플러그를 꽂게 된다. 사진의 가까운 박스에는 아두이노를 이용한 자동제어기가 들어가게 된다.

 

{수위센서와 온도센서_modified_2021-08-01}

 

양액저장조에는 수위센서와 온도센서를 부착했다. 센서에서 나오는 전선은 제어기에서 나오는 선과 끼고 뺄 수 있게 점프 케이블을 사용했다.

 

수위센서는 광학식을 사용했다. 흔히 아두이노 교육용으로 전극을 사용하는 수위센서는 양액 속에서 부식되기 때문에 실제로는 사용할 수가 없다(링크). 온도센서는 양액저장조 외부에 커버를 씌워서 부착했다. 이렇게 하면 양액의 온도 뿐만 아니라 외부 공기의 온도가 영향을 주기 때문에 바람직하지 않다. 물에 넣을 수 있는 온도센서를 사용하는 것이 더 좋다.

 

(3) 양액저장조 제작

(여기서부터 읽고 보완)

양액저장조 가공 전 {양액저장조_가공 전_modified_20221-08-01}

 

양액저장조 가공 후 {양액저장조_가공 후_modified_2022-08-01}

 

양액저장조는 폭이 좁은 물통을 이용했다. 물통의 입구로 수중펌프가 들어가지 않아 입구를 넓혔다. 수중펌프에 연결된 관은 물통의 출구로 나오게 했다.

​

식물의 양에 비해 양액저장조의 크기가 작아서 걱정된다. 이 상태로는 펌프를 가동하여 양액을 보내면 금방 양액이 줄어 들 것이다. 식물의 양이 많기 때문에 양액이 금방 회수되지도 않을 것이다. 그러면 양액이 부족하다고 알람이 울 것이다. 이때 양액이 부족하다고 자꾸 양액을 채워넣으면 나중에 양액이 회수되었을 때는 양액저장조가 범람하게 될 것이다. 양액부족 알람이 역할을 못하는 상황이다.

 

(4) 보조 펌프 제작

 

{보조 펌프_2021-08-01 (1) }

 

{보조 펌프_2021-08-01 (2)}

 

{보조 펌프_2021-08-01 (3)}

 

{보조 펌프_modified_2021-08-01 (4)}

 

양액저장조가 계단 아래보다 높은 곳에 있어야 한다는 점, 양액저장조로부터 그린월 꼭대기까지 거리가 멀다는 점, 양액저장조를 벽면으로부터 16cm 이상 튀어나오게 할 수 없다는 점 때문에 보조펌프를 3개 만들었다. 사진에서 보조펌프 쌓아놓은 사진의 제일 위에 있는 것은 고래가 뿜어내는 콧김을 표현하기 위해 식물을 심을 용기이다. 보조펌프 용기와 같은 것을 사용했다. 보조펌프를 사용하는 것은 논리적으로도 맞지 않는 일이라 우려된다. 현재로서는 적용하여 상황을 보고 개선해야 할 것 같다.

 

(5) 아랫단 포트 가공

 

{외부 포트 가공_2021-08-01 (1)}

 

{외부 포트 가공_2021-08-01 (2)}

 

{외부 포트 가공_2021-08-01 (3)}

 

포트의 맨 아랫단 아래에 집수관이 있다. 집수관으로 양액을 보내기 위해 제일 아랫단에 있는 외부 포트를 변형했다. 원래 만들어져 있던 구멍을 막고 별도의 구멍을 내었다.

 

(6) GG 필드 가공

 

{GG필드 가공_modified_2021-08-01 (1)}

 

{GG필드 가공_modified_2021-08-01 (2)}

계단 쪽에 설치할 GG필드의 입출수 니플을 고정했다. GG필드는 박막식(NFT: Nutrient Film Technique) 수경재배에 흔히 사용하는 부품이다.

 

(7) 분배관과 집수관 제작

 

{분배관과 집수관_modified_2021-08-02 (1)}

 

{분배관과 집수관_modified_2021-08-02 (2)}

 

{분배관과 집수관_modified_2021-08-02 (3)}

 

펌프로부터 나가는 양액은 그린월의 상단에서 왼쪽과 오른쪽으로 분배된다. 왼쪽은 GG필드에 연결되고, 오른쪽은 분배관에 연결됩니다. 분배관은 양액을 그린월의 오른쪽 영역에서 각 열로 분배해서 보내주는 역할을 한다. 집수관은 각 열을 통해 내려온 양액을 펌프 쪽으로 갈 수 있도록 모으는 역할을 한다. 분배관과 집수관은 역할은 다르지만 모양은 같다.

---

관련 글

 

소식 / "장충동작은도서관 벽면녹화": 링크

"장충동작은도서관에 그린월 설치(2021년 6월~9월): 기획~설계": 링크

"장충동작은도서관에 그린월 설치(2021년 6월~9월): 부품 제작": 링크

"장충동작은도서관에 그린월 설치(2021년 6월~9월): 설치": 링크

"장충동작은도서관에 그린월 설치(2021년 6월~9월): 개관": 링크

새서울신문에 소개된 벽면녹화 사진; "걸어서 10분, 중구민의 도서관 향유권 보장을 위한 장충동작은도서관 개관": 링크

"장충동작은도서관 그린월 보완(2021년 11월~12월)": 링크

---

이렇게 그린월을 설치할 준비를 했습니다. 이제 부품을 옮겨서 설치를 할 차례입니다.