장충동작은도서관 그린월 보완(2021년 11월~12월)

2021년 9월에 장충동작은도서관에 그린월을 설치했습니다. 이후 11월부터 12월까지 보완한 내용을 소개합니다.

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1. 문제가 발행하여 연락 옴

2021년 11월 초에 도서관에서 연락이 왔다. 퇴근하려고 하는데 양액저장조에서 "퍽"하는 소리가 났고, 물부족 알람이 자주 운다고 했다. 방문하여 확인 후 다음과 같이 원인과 대책을 제시했다.

 

(1) "퍽" 소리가 난 것

원인

양액저장조 속의 히터가 과열되었기 때문이었다. 양액저장조 속의 히터는 수중히터이기 때문에 항상 물에 잠겨 있어야 한다.그런데 양액저장조의 크기가 너무 작아 겨우 수평으로 넣었는데, 전선이 펴지려는 힘과 수중펌프의 진동으로 인해 점점 비스듬하게 된 것 같았다. 그 동안은 기온이 그다지 낮지 않아 수중히터가 동작할 일이 없었는데, 11월 초가 되어 기온이 내려가면서 수중히터가 동작을 했고, 비스듬하게 있다보니 물 밖으로 나온 부분이 과열되어 내부의 전선이 끊어진 것으로 생각된다. 집에 가져와서 테스터로 측정해보니 단선(open)되었음을 알 수 있었다. 현장에서 검토한 결과 수중펌프에는 이상이 없었다.

 

대책안

양액저장조를 크게 하든지 수중히터를 작은 것으로 교체해야 한다. 실제로는 나중에 양액저장조를 3개로 병렬 연결하게 되어 펌프와 수중히터를 별도의 저장조에 넣게 되어 공간 부족의 문제는 해결되었다.

 

(2) 자주 물 부족 알람이 우는 현상

원인

설계할 때부터의 문제이다. 식물의 양에 비해 양액저장조의 용량이 작기 때문에 식물에 물을 공급하면 금방 수위가 낮아져서 수위가 낮다고 알람이 운다. 그렇다고 물을 많이 공급하면 수중펌프가 동작하지 않는 시간 동안 회수된 물이 넘칠 수 있다. 전기를 많이 쓰는 기계에 용량이 작은 배터리를 사용하는 것에 비유할 수 있다. 기계를 사용하면 금방 배터리가 방전되고, 적정 양으로 충전하려면 과충전이 된다.

 

대책안

용량이 큰 양액저장조로 교체한다.

 

(3) 식물 교체

식물을 교체하기로 한 곳 {장충동작은도서관 벽면녹화_2021-09-16-2_새로 심을 곳}

계단이 있는 쪽에는 아래쪽에 다육식물을 심었는데(위 노란색으로 표시한 부분), 일반 실내식물로 교체해 달라고 했다.

 

(4) 프로그램 보완

프로그램도 보완했다. 기능은 다음과 같다.

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1. 양액이 부족하면: 알람이 10회 울고 1분 동안 조용히 있는다. 펌프와 히터는 OFF.
2. 양액의 온도가 15도 이상이면: 펌프 5분 ON, 60분 OFF 반복. 히터 OFF.
3. 양액의 온도가 15도 미만이면: 히터 10분 ON. 펌프 OFF.

프로그램을 업로드한 아두이노 나노 보드(2021.12.21) { 아두이노 나노_2021-12-21}

​현장에서 프로그램하기는 번잡함이 많아 프로그램을 업로드한 아두이노 나노를 가져가서 바꾸기로 했다.

 

​2. 보완-1

작업 순서(2021.11.29) { 장충동작은도서관 작업순서_modified_2021-11-29}

보완하기 위한 순서를 정했다. (보완한 후에 스캔한 것이라서 작업 완료했다는 동그라미 표시가 보인다.)

 

(1) GG 필드에 원터치피팅 고정

GG필드에 원터치피팅 부착(2021.11.30) { GG필드에 원터치피팅 부착_modified_2021-11-30}

GG필드의 물이 잘 빠지지 않는 문제를 해결하기 위해 직경 10mm용 원터치피팅을 설치하고 폴리우레탄 튜브를 연결했다.

 

(2) 하부 저장조 설치

하부 저장조 설치(2021.11.30) { 하부 물 받는 저장조 설치_modified_2021-11-30}

하부에 물 받는 저장조는 예전에 PVC파이프를 사용했는데, 열 수가 없는 구조라서 청소를 할 수 없는 단점이 있었다. 청소를 할 수 있도록 열 수 있는 구조를 가진 저장조를 설치했다.

 

(3) 상부 저장조 설치

상부 저장조(2021.11.30) { 상부 저장조용 플라스틱 통_modified_2021-11-30}

양액저장조라 부르던 것이다. 아래쪽에 있는 저장조를 '하부 저장조'라 부르고 창 쪽에 설치한 저장조를 '상부 저장조'라 부르기로 했다.

 

(4) 제어부 변경

교체한 아두이노 나노 보드 {교체한 아두이노 나노_modified_2021-11-30}

 

{제어부_modified_2021-11-30}

제어부의 아두이노 나노 보드는 미리 프로그램을 업로드한 것을 가져가서 옛 것과 교환했다.

 

(5) 새로운 결정

도서관에서 청소 못해도 좋으니 하부 저장조를 큰 PVC파이프로 해 달라고 하여 그렇게 하기로 했다.

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3. 보완-2

(1) 하부 저장조의 역할

하부저장조는 식물에 물을 공급한 후 내려오는 물을 모으는 장치이다. 많은 물이 내려올 때 우선 보관하고 하부 펌프가 상부 저장조로 물을 보낼 수 있는 시간적 여유를 준다. 강의 댐과 비슷한 역할을 한다고 볼 수 있다. 이 장치의 용량이 작으면 많은 물이 내려올 때 넘칠 수 있다.

 

(2) 공간 측정

하부 저장조를 설치하기 위한 치수 측정(2021.12.01) { 장충동작은도서관_modified_2021-12-01 (2)}

하부 저장조를 큰 PVC 파이프로 해 달라는 요청이 있어 알맞은 PVC 파이프를 결정하기 위해 치수를 측정했다. 지름 165mm인 PVC파이프를 사용하기로 했다.

 

(3) 하부 펌프 청소

{하부 펌프_modified_2021-12-01}

 

{하부 펌프_이물질_modified_2021-12-01}

 

{하부 펌프_이물질-2_modified_2021-12-01}

하부에 모인 물이 상부 저장조로 잘 올라기지 않는다고 한다. 하부 공간을 측정하러 갔을 때 하부 펌프를 가져와서 분해하여 청소했다. 이물질이 출구를 막았다. 하부 저장조와 펌프 사이에 거름망을 설치할 예정이다.

 

(4) 설계

하부 저장조 도면(2021.12.06) { 장충동작은도서관_modified_2021-12-06}

돈이 많으면 좋은 부품을 쓸 수 있지만 그렇지 못한 상황이라 기성품을 최대한 활용하여 가공해야 한다.

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하부 펌프에서 상부 저장조로 물을 보내기 위해서는 하부 저장조의 높이가 높은 것이 유리하다. 하지만 도서관에서 최대한 식물이 아래까지 배치되기를 원하기 때문에 하부 저장조의 높이를 많이 올릴 수가 없다.

​

하부 저장조는 VG2 150A 규격의 PVC 파이프를 사용했다. 원통형이고 무겁기 때문에 제대로 고정하기 위해 나무로 틀을 짜서 얹는 방법을 썼다. 도면의 왼쪽에 나무틀에 저장조를 올려 놓은 단면이 나타나 있다.

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하부 펌프 입구의 거름망은 시중에 팔고 있는 깔대기 여과기를 잘라서 사용했다. 도면 오른쪽 사다리꼴 모양의 부품이 거름망을 나타낸다.

 

(5) 재료 준비

{PVC 파이프 150A_modified_2021-12-11}

 

{PVC 파이프 캡_modified_2021-12-11}

 

하부 저장조는 VG2 150A 규격의 PVC 파이프를 사용해서 만들었다. 맞는 규격을 팔고 있는 가게에 가서 알맞은 길이로 잘라오는 방법도 있지만, 시간과 노력을 들여 가서 사더라도 인터넷으로 사는 것보다 비싸다는 이유 때문에 1m 단위로 파는 것을 2개 구입해서 잘라서 붙이기로 했다.

 

{거치대용 목재_modified_2021-12-11}

하부 저장조를 고정하는 나무는 집성목 판재를 이용했다.

 

{깔때기 여과기_modified_2021-12-11}

거름망은 깔때기와 거름망이 함께 있는 "깔때기 여과기"라는 생활용품이 있어, 손잡이를 자르고 고정하기로 했다.

 

(6) 제작

{2. PVC 파이프 연결부품_modified_2021-12-15}

두 파이프를 연결할 부품이다.

 

{1. 캡 고정_2021-12-15}

파이프 하나는 그대로 사용하고 하나는 잘라서 총 길이가 맞도록 했다. 원터치피팅을 고정할 구멍을 뚫은 후 두 파이프를 연결했다. 위 사진은 두 파이프를 연결하기 위해 연결 부품을 하나의 파이프에 고정한 모습이다.

 

{3. 연결 완료_2021-12-15}

연결된 파이프의 양 끝을 캡으로 막았다.  물이 새지 않아야 하기 때문에 PVC 접착제를 충분히 바르고 세게 밀착했다. 만든 저장조가 왠지 천자총통, 지자총통을 연상하게 한다. ㅎ

 

{4. 틀 제작 완료_modified_2021-12-15}

하부 저장조는 원통형이라서 그냥 두면 흔들리기 쉽다. 집성목으로 하부 저장조 받침을 만들었다.

 

{틀 위에 얹히기_2021-12-15}

하부 저장조를 받침에 올려보니 잘 맞았다. 

 

{6. 깔때기 여과기_손잡이 자르기 전_modified_2021-12-15}

깔때기 여과기의 손잡이를 바이스에 물려 잘라내었다. 깔때기 부분만 남아 거름망으로 사용하기에 좋다.

 

(7) 교체

{하부 저장조_교체한 모습_modified_2021-12-16}

하부 저장조는 이전보다 용량이 커져서 물이 한꺼번에 많이 내려오더라도 넘치지 않고 저장할 수 있게 되었다.

 

{하부 펌프_거름망_modified_2021-12-16}

하부 저장조와 하부 펌프 사이에는 그물망을 추가로 설치했다. 그물망 청소는 도서관 직원이 하기로 했다. 

 

{상부 저장조_교체 모습_modified_2021-12-16}

상부 저장조 또한 20L 용기 3개를 병렬로 연결하고 튜브를 2개씩 병렬로 연결하여 물의 드나듦이 빠르도록 했다.

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이렇게 하여 그린월 규모에 비해 저장조가 작아서 발생하는 문제를 보완했다. 저장조가 작아서 발생하는 문제는 다음과 같았다.

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1. 물 부족이 자주 울린다.

2. 물을 조금만 많이 넣으면 넘치려고 한다.

 

(8) 식물 준비

{환희 호야_modified_2021-12-27}

식물은 환희호야를 준비했다.

 

{부직포 봉투_modified_2021-12-27}

화분에서 키우던 것이라 흙이 빠져나가지 않도록 부직포 봉투에 넣어서 심기로 했다.

 

{물빠짐 확인_modified_2021-12-27}

물이 잘 들락거리도록 부직포 봉투에 송곳으로 구멍을 뜷었다. 부직포 봉투에 환희호야를 넣고 물을 부어보니 물이 구멍으로 물이 잘 빠져나온다.

 

{부직포 봉투에 넣은 환희호야_modified_2021-12-27}

환희호야를 부직포에 넣어 옮길 준비를 했다.

 

(9) 식물 심기

{환희호야 심음_modified_2021-12-29}

계단쪽 아랫부분에 환희호야를 심었다. 도서관측에서 부직포 봉투를 쓰면 보기 싫으니 식물을 그냥 포트에 심는 방식으로 해 달라고 해서 그렇게 했다. 뿌리에 흙이 있는 채로 포트에 넣으면 흙이 떨어져 나와 관이 막히기 쉽다. 나중에 실제로 그랬다.

 

(10) 프로그램 보완

 

온도센서가 상부 저장조 외면에 부착되어 있기 때문에 실제 물의 온도와 상이한 결과가 나올 우려가 있어 온도조절을 수중 히터가 전담하도록 프로그램을 변경했다. 다음과 같이 프로그램이 간단히 되었다.

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1. 물이 충분할 경우: 시간에 맞추어 펌프를 ON/OFF한다. 히터도 ON한다. (히터에 전원을 공급하는 것이고, 실제 히터의 ON/OFF는 히터 자체 센서로 동작한다.)
2. 물이 부족할 경우: 펌프와 히터의 전원을 차단하고 알람이 울린다.

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"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

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