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창의적 공학설계 과제 신청서

출품작 명	환풍 제어시스템 개발		참가분야	□ 기계 ■ 전기/전자
팀 명	목원대-김용수팀		구성인원	총 7 명 (교수 1명, 대학생 6명, 기업체 1명)
작품작동여부	■ 작동 (로봇/시스템/작동기구설계 등) □ 비작동 (금형/비작동기구설계 등) □ 기타 (설계소프트웨어/ )
소 속	목원대학교 정보통신전파학부
대학주소	302-729 대전광역시 서구 도안동 800 번지
지도교수	소속학과	정보통신전파학부	성 명		오 용 선
	E-mail	ysunoh@mokwon.ac.kr	연락처(H.P)		016-417-6244
대표학생	소속학과	정보통신전파학부	성 명		김 용 수
	E-mail	farers@hanmail.net	연락처(H.P)		-
기업	회사명(주요생산품)		코어벨 ( )
	전시명(전시회명, 전시기간)
	포상명(상격, 기관, 수상일시)
	특허/실용신안(출원/등록번호)
2003. 4. 4. 대학명 : 목원대학교 지도교수 : 오 용 선 (인) (재)한국산업기술재단이사장 귀하

※ 과제별로 작성해주시기 바랍니다.

출품작 명		환풍 제어시스템 개발
팀 명		목원대-김용수 팀		작품크기	측정할 수 없음
대학 및 학과		목원대학교 정보통신전파학부
지도교수(성명)		오 용 선		대표학생(성명)	김 용 수
1. 참가팀(지도교수/학생) 소개 ￭오용선 : (지도교수) 디지털통신시스템, 정보공학, 멀티미디어 콘텐츠 등을 전공함 ￭김용수 : (조장) 목원대학교 정보통신전파학부 4학년 ￭이보형 : (조원) 목원대학교 정보통신전파학부 4학년 ￭정재환 : (조원) 목원대학교 정보통신전파학부 4학년 ￭김지연 : (보조원) 목원대학교 정보통신전파학부 3학년 ￭방성훈 : (보조원) 목원대학교 정보통신전파학부 3학년 ￭신현모 : (보조원) 목원대학교 정보통신전파학부 3학년 ￭김무준 : (산업체 지도사원) 코어벨 기획팀장 2. 출품작의 내용 - 작품구상 동기, 필요성, 기존기술(제품)과 차이 등 (#첨부자료 참조) 3. 출품작의 기술 - 기구설계, 회로부설계, Software설계, 기타 구동로직 등 (#첨부자료 참조) 4. 결론 - 작품의 완성도, 작품 장점 등 (#첨부자료 참조)

※ 본 신청서 양식은 필요시 분량을 늘리거나 추가 내용을 기재할 수 있습니다.

#첨부자료 : “환풍 제어시스템 개발”

2. 출품작의 내용

- 작품구상 동기, 필요성, 기존기술(제품)과 차이 등

(1) 작품구상 동기 및 필요성

• 임베디드 보드를 이용한 저가의 환풍 제어시스템 구현

• 비닐하우스 등에서 농작물 재배에 적합한 환경을 자동조절함으로써 재해예방과 관리비용 절감

• 인터넷이 연결된 곳에서의 현재 온도, 습도 파악

(2) 기존기술(제품)과의 차이점

• 온도는 작물의 성장이나 생산뿐만 아니라 병해충 전체의 감수성에 영향을 주고 습도 또한 환경적 요소로 공기중, 토양중 작물체 내에 영향을 주기 때문에 농작물 재배에 있어 온도 및 습도의 유지는 필수적 사안이다.

• 현재, 농가와 축사 및 과수원 등에는 고가의 장비를 사용하거나 인력을 통하여 온도 및 습도를 제어하고 있다. 그로 인하여 고가 장비의 경우 과도한 비용이 소비되며, 인력을 이용할 경우 불필요한 인력의 소모와 부정확한 조절 가능성이 상존한다.

• 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 기존의 임베디드 시스템(embedded system)을 이용한 저가의 온,습도 제어시스템을 구현하고자 하는 것이다.

• 이를 이용하면 식물과 농작물에 최적의 온,습도 상태를 제공하여 산출을 극대화할 수 있을 뿐 아니라, 노동력을 절감하여 농가의 소득증대와 복지향상에 기여할 것으로 예측된다.

• 또한 이 장비는 고층빌딩, 학교, 기타 공공기관 내에도 적용되어 전자동 환풍 시스템으로 활용될 수 있을 것이다.

• Web을 통하여 시스템의 온,습도 정보를 원격 확인하고 제어할 수 있도록 한다.

3. 출품작의 기술

- 기구설계, 회로부설계, Software설계, 기타 구동로직 등

(1) 전체 시스템의 구성

본 연구에서 구축하고자 하는 전체 시스템을 그림 1에 도시하였다. 전체 시스템은 다음과 같은 3가지 부분으로 크게 나누어진다.

￭H/W 부분 : Embedded System(LDS1000), 온도센서 회로, 습도센서 회로, 모터제어 회로

￭S/W 부분 : Web page, Control Program, Motor Control Program

￭모형 제작 부분 : 비닐하우스 모형과 장치

그림 1.  환풍 제어시스템의 전체 구성도

(2) H/W 부분의 설계

Embedded System(LDS1000)과 Web을 이용하여 비닐하우스의 온,습도를 자동적으로 조절할 수 있는 시스템을 설계한다. 그림 1에서 보는 바와 같이, 각 센서를 통하여 얻어진 온,습도 정보는 LDS1000을 통하여 Web Page에 전달되고, Web Page 내의 프로그램을 작동시켜 Control 정보를 생성하여 다시 LDS1000으로 전송하여 조건에 적절치 않은 온,습도 조건을 환풍에 의하여 조절해 주는 것이다. 이에 대한 H/W 개발 내용은 다음과 같다.

￭ LDS1000 : CoreBell 사의 Embedded Linux 개발용 Tool Kit

MPC860T / 50MHz Processor

￭ 모터 제어를 위한 회로 설계 : 임베디드 시스템을 통해 모터를 조절하여 환풍 개폐 및 환풍기의 동작을 자동 조절함

￭ 온도센서 회로 설계 : 온도센서를 이용하여 비닐하우스 내의 온도를 감지하고, 온도범위에 따라 모터 및 환풍기를 동작시킴으로써 적절한 온도가 자동 조절되도록 설계한다.

￭ 습도센서 회로 설계 : 습도센서를 이용하여 비닐하우스 내의 습도를 감지하고, 습도범위에 따라 모터 및 환풍기를 동작시킴으로써 적절한 습도가 자동 조절되도록 설계한다.

￭ 온도 및 습도 센서에 의해 감지된 값은 LDS1000 보드로 전달되고, 이 값에 의하여 임베디드 시스템에서는 모터를 구동시키거나 정지시키는 제어신호를 발생시킨다.

￭ LDS1000 보드는 인터넷 포트에 직접 연결되어,

•사용자는 웹을 통하여 원거리에 있는 비닐하우스의 온도 및 습도를 파악할 수 있고 적정 온,습도를 유지 혹은 조절할 수 있다.

•또한, 웹을 통하여 모터 자체를 수동으로 제어할 수도 있다.

(3) S/W 부분의 설계

￭ LDS1000 보드에 커널 및 웹 적재 : Tool Kit에서 제공하는 Cross Complier 사용

￭ 센서에서 들어오는 값에 의한 모터제어 프로그램 작성

￭ 웹을 통한 수동 모터제어 프로그램 작성 (CGI프로그램)

￭ 센서로부터 들어오는 값을 표시할 수 있도록 Web Page 구성

(4) 비닐하우스 모형 제작

￭ 비닐하우스 모양의 샘플 모형을 만들어 작품의 기능을 확인할 수 있도록 제작함

4. 결론

- 작품의 완성도, 작품 장점 등

(1) 작품의 완성도와 활용 방안

• 작품의 완성도 확인은 샘플 비닐하우스 모형에 대하여 정해진 범위의 온,습도를 자동으로 조절할 수 있느냐로 파악함

• 최상의 비닐하우스 농작물 재배 환경 구축에 활용

• 농작물 관리의 자동화로 편의성은 물론 인건비, 관리비 절감

• 일조량 자동 조절시스템으로 활용 : 일조량에 따라 일반 집안의 커튼이나 창문이 자동 개폐되도록 하는 기능으로 활용할 수 있다.

• 습도 자동 조절시스템으로 활용 : 가정이나 학교 혹은 일반 사무실의 습도에 따라 환풍기 혹은 가습기를 자동적으로 동작시키는 기능으로 활용할 수 있다.

• 임베디드 시스템의 웹 기능을 확장하면 별도의 서버 없이 CGI 프로그램을 통하여 가전기기를 자동 제어하는 기능으로 활용할 수 있다.

(2) 작품의 장점 및 향후 개발 방향

• 임베디드 시스템의 기능을 활용하여 웹상에서 가전기기 상태 및 제어를 할수 있고 보안시스템 또한 동시에 구축할 수 있다.

• 임베디드 시스템과 무선시스템과의 조합으로 무선제어를 가능케 하는 시스템으로 발전시킬 수 있다.