스마트팜을 준비하며 만드는 시험재배기
요즘 클리앙에 상추재배나 스마트팜 같은 게시글이 종종 올라와 저도 준비중인 스마트팜의 시험재배기 제작 과정을 올려봅니다.
제목은 다분히...어그로를 끌기 위해 고쳤습니다.
시작 동기
몇 년 전, 그렇게 친하지 않은 대학동기의 부친상을 방문 했었습니다. 그 친구는 졸업 후 인터넷 쇼핑몰로 잘 살고 있다는 소식만 듣고 그다지 볼 일은 없었는데 마침 시간이 맞는 동기들과 위로겸 얼굴도 볼 겸 찾아갔습니다.
보통은 상주를 위로한다고 이런저런 관심도 없는 이야기가 오가는게 보통인데 갑자기 상주 친구가 던진 질문에 말문이 막혔습니다.
아버지랑 함께 즐겁게 해본 일이 있냐는 것입니다.
무뚝뚝하고 근엄한 편이신 아버지의 얼굴을 떠올려 보았지만 인간으로서 그를 생각해본 적은 별로 없던것 같습니다. 조문이 끝나고 돌아오면서도 그리고 지금까지도 뇌리에서 떠나지 않는 질문 중에 하나가 되어 남았습니다.
아버지는 경상도 시골에서 일곱 형제 중에서 셋째로 태어나 형제들이 대학을 가는 동안 집안의 생계인 농사 일을 돕느라 국민학교도 겨우 졸업 하고 배움도 기술도 없었습니다. 하루하루 생존이 버거웠고 근면만이 그의 유일한 무기였습니다. 경기도로 상경해서 농약중독으로 농사도 포기하고 장사를 시작하지만 이내 IMF로 휘청이고 자녀들 대학교육 시키고 시집장가 보내면서 휘청이고 이제는 80을 바라보며 남은 텃밭 하나 가꾸는것도 힘들어 못하겠다 하십니다. 그에게 인생은 무엇이었을까…한 명의 인간으로 이제는 저도 가장으로 그를 이해하기 위해 노력하지만 참 외롭고 쓸쓸하셨겠다 싶습니다. 그리고 문득 다시 어린시절 고사리손으로 큰 도움은 못되어도 농사일을 돕던 그 때로 잠깐이라도 돌아갈 수 없을까하는 생각이 스쳐 갔습니다.
그러던중 코로나가 닥쳐오고 인원감축으로 직장을 나와 무엇을 해야하나 많은 고민을 하다가 스마트팜이란걸 알게 되었고, 가족과 함께 할 수 있는 일이라는 생각이 들어 공부를 시작 했습니다. 그러면서 알게된 네덜란드 같은 선진국형 스마트팜과 40세 이하 청년농 위주로 키우고 있는 우리나라의 지원과 가족중에 농업인이 있어 함께 둘러보며 현실에 눈도 조금 뜨게 되었습니다.
많은 고민이 있었지만 결심했습니다. 스마트팜 도전.
시작
새로운 작업을 위해서는 그에 맞는 공부와 경험이 필요하다고 생각 했습니다. 특히 시장의 구성과 경쟁상품들과 소비심리 등 단순하게 작물을 키워 판매하는 일이지만 1차 산업은 진입장벽이 낮은만큼 고인물을 이기기 쉽지 않습니다. 마트나 쇼핑몰에서 2000원 하는 농산물의 도매가는 절반도 안되는 것이 현실이기도 합니다.
공부와 준비
코로나로 현장학습은 포기하고 농업교육포털을 통해 영상교육 위주로 80시간 정도를 들었습니다. 그 외에도 수경재배나 스마트팜 관련 논문들과 경험담을 찾아봤습니다. 농산물시장의 도매가와 소비자가를 보기 시작했고, 유통이 참 무서운 산업이구나… 또 한 번 놀랐습니다.
생각이 복잡했지만 시작하기로 했으니 경험을 위해 일단 뭐라도 만들 구상을 해봅니다. 기술적으로 보자면 작물이 성장하기 위한 최적의 환경을 만드는 것과 그것을 통해 최상의 상품으로 만들고 판매하는 것이 핵심입니다.
일단 제품부터 만들어보자.
무작정 알리에서 조그만 수경재배기와 텐트, 조명, 양액 등 최소의 비용으로 가능성을 살펴 봤습니다. 생각보다 쉽게 잘 되지만 품질은 그닥입니다. 가족들과 삼겹로 쌈을 싸먹고…
처음 알리에서 구매한 수경재배기 킷입니다.
작은 허브류는 키울 수 있어서 재식거리가 15~20Cm 정도 되는 상추를 키우기엔 너무 좁습니다.
그래도 재배실 안에 조명을 달아주니 잘 자랍니다.
어느 정도 자라서 가족들과 함께 꿀꺽~
시험재배기 구상
배도 채웠으니 본격적으로 시험재배기 만들 구상을 합니다. 괜찮은것 같은 해외 블로거의 글과 영상을 보고 적당한 센서와 라즈베리파이, 그리고 펌프와 팬 등 테스트베드를 위한 물품들을 구입하고 만들어 봤습니다.
공부 했던 기술들을 토대로 다음과 같은 목표로 준비 했습니다.
준비하는 과정에서도 정보수집이 진행되어 상당히 많은 수정이 있었고 테스트 재배 과정에서도 상황에 따라 변경할 예정입니다.
품종
- 수경재배 가능한 엽채류(상추, 로메인, 허브 등)
- 국내산, 미국산, 유럽산(중국산은 수경재배 어려움)
개인적으로 친척중에 종자 사업을 하고 있어 많은 도움이 되었습니다.
목표환경
- 물: 수온 20-25도, pH 6.2, EC 1200
- 공기: 온도 20-30도, 습도 70% (VPD 500-1000pa), 이산화탄소 900ppm
- 빛: 10000lux
나중에 추가로 설명할 기회가 생기겠지만 이 수치들은 절대적인 수치가 아닙니다.
시간과 작물의 성장에 따라 적정한 수치를 변화시켜주어야 합니다.
목표생산기간
34일: 발아 10일, 보육 및 생육 24일
구조
2가지 재배 방식을 고려한 선반형과 책상프레임형으로 구분하되 양액탱크 및 전원 제어부 공유하는 방식으로...
아래는 선반형 구상도 입니다.
센서부
- 물 관련: pH, EC, 온도, 유속, 수위 측정
- 공기 관련: 온도, 습도, 이산화탄소, 기타(VPD, 이슬점 등)
- 빛 관련: 조도
제어부
- 라즈베리파이: 센서데이터 기반 pwm, pid 컨트롤로 전원제어
- 전원제어: SSR, 릴레이
생산부
- 분무경(Aero), 박막형(NFT) 두 가지 방식
- 분무경: 2단계 육성, 파종-육묘
- 박막형: 3단계 육성, 파종-보육-육묘
- 이후 생육과정은 업그레이드
제작과정
1단계: 부품주문
2020년 블프부터 현재까지 쇼핑은 계속되고 있지만 처음으로 주문했던 Atlas Science 사의 센서들이 가장 마음에 들었습니다.
2단계: 조립시작...여기부터 주문과 조립은 계속 병행 됩니다.
센서와 제어부를 주문하고 집에서 인강들으며 만들었습니다.
라즈베리파이를 직접 조립하면서 2018 동계올림픽 때 KT관 만들던 기억이 새록새록 났습니다.
이게 2018년에 제가 만든....다녀가신 분들도 제법 있는 것으로 기억합니다....큼..
제어부가 거의 완성되어가는 단계입니다.
이때는 설치할 시골로 내려가 작업을 했는데, 갑자기 필요한 부품들 수급이 가장 어려웠습니다.
그래도 일단 한 계단은 올라간 기분이었는데...앞으로 ㅠㅠ
중간 과정을 상당히 생략(그닥 재미없고 지루하기 짝없는)하고 큰 틀을 갖춘 모습입니다.
선반에 구성된 분무경과 발아 시스템 그리고 맨 우측에 제어부입니다.
특히 물이 조금씩 샌다거나 펌프의 양정량이 부족해서 계속 교체...다시는 펌프를 알리에서 사는 일은 없습니다....ㅠㅠ
급격한 날씨 변화에 대한 대비...로 수정 작업이 계속 됩니다.
조명도 달고 챔버(재배기) 바닥에 보온 대책도 세웠습니다.
환기를 위한 팬과 이산화탄소 공급도 수족관용이지만 설치 했습니다. 탱크가 작아 며칠 못가는게 흠입니다...;;
발아와 새싹용에는 백색이 많은 조명을, 성장용에는 적색과 청색 조명을 달아주었습니다.
NFT 재배부 입니다.
채널 구하는게 가장 어려웠는데, 국내 생산하는 채널은 없다시피하고 알리바바를 통해 중국에서, 쇼핑몰을 통해 호주에서 구매 했습니다만...스마트팜을 만들땐 이 제품들을 사용하지 않을 것 같습니다.
가장 큰 이유는 품질이....더 좋은 제품을 찾아봐야겠습니다.
NFT는 자연광을 주 광원으로 하기 때문에 상부의 조명은 광량이 부족한 시간을 보충하는 개념으로, 처음 상추 키울 때 구매한 것을 달았는데 아무리 봐도 너무 앙증맞은것 같습니다.
제가 노리고 있는 제품은 아래 사진의 채널입니다.
이런 제품은 미국과 남아공에서 만들어지고 있는데 재질이 HDPE로 FDA 친환경 승인이 가능한 것으로 알고 있습니다.
시험재배기의 뇌와 심장입니다.
센서를 통해 환경을 인지하고 각종 명령을 수행합니다.
물의 pH와 EC, 수온을 조절하고 조명, 환기, 이산화탄소 공급을 조절 합니다.
지금은 여기에 보온막 설치까지 되었고 내일은 야간 저온을 대비한 난방장치를 추가 합니다.
사진 품질이나 설명이 많이 부족하지만...일단 사진 위주로 참고를...
마치며...
품종과 그에 맞는 환경을 구축하기 위해 구조를 오랜시간 고민했지만, 최초엔 동생 사업장에 남는 휴게실을 사용하려고 했다가 물이 넘칠까 걱정되어 근처 작은 비닐하우스로 옮기면서 대단히 많은 변화가 있었습니다.
최초에는 새싹인삼도 고려하고 무엇보다 재배 방식을 2가지로 하다보니 복잡도가 올라가서 나중에는 설계에 더 집중하지 못한 것을 후회 했습니다.
직업이 디자이너 였으면서 설계의 중요성을 간과 하다니 스스로 어리석음에 한 숨이 나오기도 했습니다.
아마도 조급한 마음이 이성적 판단을 흐르게 한 것이 아닌가 싶습니다.
이번 설치기에서 구체적인 내용을 모두 담기엔 정보량이 너무 많은 점과 아직 저도 실험 재배를 통해 다듬어 나가야 하는 부분이 많아 도입부 정도로 마무리하고 앞으로 테스트 재배를 하면서 생겨나는 이야기들 위주로 업데이트하면서 조금씩 보완할까 합니다.
설치 하면서 온도, 광, 양액 제어를 시험해봤는데 역시나 가장 어렵고 많은 비용이 드는 부분은 대기와 관련된 부분이었습니다.
건물의 내부에서는 평탄화, 단열, 구조의 안정성 등이 확보되어 환경조성이 용이하지만 10년도 넘은 낡고 작은 1겹 하우스에서는 특히나 대기질 관리가 대단히 어려웠습니다.
겨울이지만 조금만 따뜻한 대낮에는 38도까지 치솟다가 새벽엔 영하로 떨어지는 기온차로 온습도 관리가 어렵습니다.
아직도 온도, 습도, 이산화탄소의 조절은 완벽하지 못해서 추가적인 장비를 고려하고 있습니다.
앞서 언급한 바와 같이 최초에는 실내 설치를 고려하다보니 하우스 상황(특히 이렇게나 낡은)을 충분히 반영하지 못했던 부분이 큰 난관이 되어 돌아왔습니다.
스마트팜 구축 현황
지금은 고향에 작은 땅을 구입해서 본격적으로 스마트팜 구축도 함께 준비하게 되었습니다.
개략적인 하우스 배치와 구성을 정리하고 있으며 관련 전문업체들과 협의하는 초기 과정에 있습니다.
스마트팜에 관심있거나 고견을 기다리고 있습니다...솔직히 무식하면 용감하다고...잘 모르니 진도는 나가는것 같은 기분만 들어서 좀 무섭기도 합니다.
모든게 낯설어 일 하나 처리하는데도 시간이 많이 걸리지만 천천히 또박또박 걸어가면 이루지 않을까 하는 희망을 가지고 하루하루를 보내고 있습니다.
앞으로도 진도가 나가면 정리해서 올리도록 하겠습니다.
지루하고 두서 없는 글 읽어주셔서 감사합니다.
혹시 겨울철엔 가스 등 연소장치를 이용한 실내 CO2 공급이 가능한가요?
네덜란드 등에서는 천연가스 연소를 통해 열공급과 CO2 공급을 겸하는 기술이 안정화 된거 같던데
국내는 어떤지 궁금합니다.
그것은 연탄 난방입니다 ^^ 작은 화원에서는 일부로 연탄 난방을 합니다 ^^
앞으로 뭘 해야할까 고민중에 스마트팜에 관심이 생겨서 조금씩 찾아보는 중입니다.
덕분에 정독해서 잘 읽었구요. 나중에 진행상황도 계속 알려주셨으면 합니다.
잘봤습니다.
혹시 아이들이 해볼만한 스마트팜 제품이 있을까요?
수요가 적다보니 부품 가격과 인건비가 어쩔 수 없는 부분인 것도 사실입니다.
차라리 아두이노나 라즈베리파이에 저렴한 토양측정 센서와 대기센서만 달아도 언제 물을 줘야할지 pH는 맞는지 조금 더 나은 데이터를 기반으로 식물을 키울 수 있습니다. 그러다 재미가 붙으면 조명도 제어하고 바람도 불어주고...하는 순으로 차근차근 업그레이드 하는 방법도 있을 것 같습니다.
지금의 악조건이 스마트팜 지을 때 더 많은 도움이 되리라 위안을...해봅니다.
마침 동생과 새싹인삼을 스마트팜으로 농사를 준비하고 있었는데 어떻게 방향을 잡아야 할지 영감을 얻었습니다.
궁금한점들이 정리되면 조언도 부탁드리고 싶네요
잘봤습니다
계속 유용한 정보 공유 부탁드리겠습니다~
아직 건실한 회사를 다니고는 있지만 부캐 만드는거에 늘 목말라 하고 있다보니 전공이 IT쪽이고 비도시적인 삶에 동경을 가지고있어서 스마트팜에 관심이 매우 많습니다
집에서 간단하게 구성한 담액식으로 스피아민트랑 차이브 상추를 키우고 있고 1월부터 시작해서 슬슬 영역을 넓히고 있습니다
좋은 글 감사합니다!! 종종 글 남겨주시면 감사하겠습니다
저도 기록차원에서 뭔가 글을 남겨봐야겠네요
최근 ‘팜에이트’라는 업체가 도심형농장으로 유명하더라구요.
구현 하시려는 스마트 농장과 동일한 컨셉인것 같습니다. 이 회사는 패스트푸드점에 양상추 같은 채소를 납품해서 500억원의 이익을 냈다는 신문기사를 봤습니다.
일단 작물 재배와 관련하여 ‘닉네임은농부’님의 게시글 추천 드립니다. 수경재배에대한 글도 다루셨고 병충해관리 등 유용한 내용이 많더라구요.
1.일단 작물 재배에 대해 노하우를 먼저 쌓으시고(수동)
2.쌓으신 재배 노하우를 하나씩 자동화 하시는건 어떨까요?
한번에 많은 변수들을 가지고 시작하다보면 잘못되었을때 원인을 찾기 어렵더라구요.
제가 주말 농장에서 고구마, 배추 심었다가 낭패를 본적이 있네요.
앞으로의 후기도 정말 기대 됩니다. ^^
저는 농촌 출신으로 어릴적에도 집안일을 도왔지만, 40 넘어서 좀 다른 마음이지만 아버지의 취미 농사의 머슴을 하고 있습니다. 느낀 점이 있다면 근면과 노력만큼 무서운게 없다는 거였습니다.
작년 엄청난 비로 작물이 다 넘어갈때...취미로 하시는 농사를 그렇게 애지중지 3번이나 넘어진 작물들을 다시 세워서 결국 가을에는 가족들에게 풍성한 작물을 주신 아버지와 함께...머슴하면서 더 크게 느꼈습니다.
부가가치가 높은 작물을 키우는게 관건 인것 같습니다.
아무튼 대단하시네요 굿잡~~~
어디 지하철 역인가 거기서도 재배하고 있다고 한다네요
처음 볼때엔 저도 혹했는데 지금은 가장 경제적인 방향으로 정했습니다.
대기업이 진출하려다 이런저런 이슈로 군침만 흘리고 있다고 들었는데, 이쪽도 결국 언젠가는 대형 자본이 들어와야 제대로 된 산업화와 기술발전이 될 거 같습니다.
대기업은 가이드라인만 걷히면 언제든 치고 들어올겁니다...ㅠㅠ
이래저래 농민들의 반대로 대규모 장치산업으로 시장 진입은 어려울 것 같습니다.
서치 해서 수많은 시행착오를 겪지 않는 방법을 강구해야겠네요? 좋은 정보 감사합니다!
한 팔에서 반팔 거리에서 보면서 어버버 하는 그런 경험이었습니다.ㅋㅋㅋㅋ
이분야에 관심갖고 자작하시는 은둔고수들이 많더군요..
스마트팜에 대한 글들은 동질감도 느끼고..
응원하게되더라구요.
화이팅입니다~
앞으로도 계획한대로 잘 되셔서 계속 공유 해주시면 좋을 것 같아요~!
자주 올려주세요.... 저에게 많은 도움이 될 것 같아요.
다음에는 영상으로 만들어 보라는 와잎님의 조언을 실천해보도록 노력하겠습니다.
수족관용 이탄이야기 하시니 설탕배지에 이스트를 사용한 자작이탄이 생각나네요
꾸준히 실천으로 옮기시는 모습이 보기 좋습니다.
건승을 기원합니다.
성공할 수 있도록 노력하겠습니다. 감사합니다!!
현재로는 하우스 외부에 차광막을 덮어(어차피 LED 있으니 광량은 채울 수 있다고 봅니다.) 온도상승을 막고, 분무 헤드가 제법 남아있어 이것을 이용해 온도를 낮추고 가습을 도모할 예정입니다.
본문에 마지막 작업 사진은 올리지 못했는데 은박단열막 작업이 되어 있어 2차 그늘 형성과 캠핑용 에어컨을 설치하면 찬공기를 조금은 남아있게 할 수 있을거란 기대를 가지고 있습니다. 물론 용량이 부족하겠지만 또 그 방편으로 아이디어를 고민해 볼 참입니다.
일몰 이후에는 단열막 안쪽에 열선을 설치해서 영상 5도 이상만 유지하는게 목표입니다. 어차피 광합성 후에는 온도가 낮아도 크게 지장이 없으니 물탱크의 수온을 중점으로 관리하면 도움이 될 것 같습니다.
스마트팜 구축이 끝나면 재밌는 곳에 도전해볼 예정입니다. 기대해주세요...좀 걸리긴 합니다. ^^
전 무엇보다 아버지에 대한 이야기가..맘에 다가오네요.
평생을 자신의 아빠로 살아온 분을 객관화를 통해 하나의 남자로 보는 과정, 그것도 따뜻한 마음과 함께.
응원합니다.
참, 하나 궁금한게, 수경재배를 통한 식품과 흙을 통한 식품 사이의 잉량학적 차이는 없을까요?
잘 모르지만, 그냥 생각했을때 땅의 힘,흙의 힘을 이길 수 없을거 같아서요.
다만 NFT 재배에서 정해진 바를 지키면 FDA 친환경 농산물 인증을 받을 수 있을 정도니 섭취에 문제는 없을 거라고 봅니다.
하지만, 필수 영양분으로만 크고 바이러스나 박테리아 노출이 적은만큼 하나의 생명체로 외부의 식물들과 달리 면역력은 떨어질 수 있을지 모른다는 뇌피셜은 가지고 있습니다. 이 부분을 보완한 방식이 아쿠아포닉스인데 저는 박테리아 투입을 고려하고 있습니다.
아시겠지만 아쿠아 포닉스라는 것도 어마하더라구요. 경기도 농업기술원에서 이미 개발이 완료 되었나 봐요.
적당한 ai를 붙이면 어떨까 생각만 하고 있는데 일단 이 부분은 여기 보다는 스마트팜을 만들고 나서 진행 하는게 나을 것 같습니다. 아직 혼자 다 하고 있다보니 손이 모자라지만...차근차근 뚜벅뚜벅 가보겠습니다.
와...멋진 글을 보게 되었네요!
오랜시간동안 허송세월 보내고...
지금의 일에 정착한지...이제 햇수로는 3년차...
저는 지쳐서 안주하고 있었지만...
옆에서 지켜보는 부모님의 눈에는 미덥기만 하신지...
자꾸 이거해봐라...저거해봐라...재촉을 하시고...
저는...그게 저를 위한 충고나 조언임을 알면서도...받아들이지 못하고...
짜증이나 신경질만 내고 있고...
시디우스님의 글을 읽고 반성하고 있습니다. (이 반성이 얼마나 갈런지는...^^ㅋㅋㅋ)
앞으로 준비하시는 거 잘 되시길...꽃길만 걸으시길...기원하겠습니다.
바쁘시겠지만...좋은 글 많이 올려주셔욧!!! ^^
(근데...글을 읽으면 읽을수록 금손에 능력자이시라는 걸 깨닫고는 취미로라도 따라하지는 못하겠...^^;;;)
저 역시 이번 글을 통해 많은 응원을 받으니 너무 황송한 마음이 들어 도움이 된다 하시니 앞으로도 글 올리겠습니다.
ph 업과 다운 두 가지, 양액 A, B 두 가지인데 레시피가 따로 있습니다. 보통은 정해진 비율에 따라 희석해서 투입하는 방식으로 진행되는데 여기에 첨가로 성장에 도움이 되는 액비 혼합도 좋은 아이디어라고 봅니다. 일반 양액 레시피가 일정비율의 물질들을 넣고 섞는데 좋은 양액은 +@가 있다고 들었습니다. 물론 어떤 물을 쓰느냐도 못지않게 중요합니다.
특히 토양에 노출되지 않기 때문에 병에 걸리진 않지만, 바이러스 노출이 없어 면역력이 떨어지는 ...그래서 수경재배 상추들은 너무 부드럽다고...
그래서 저도 한 편으로는 식물에 유익한 박테리아나 추가적인 영양제 투입도 안정화 이후 고려해볼 참입니다.