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[슈퍼 ‘마이너스의 손’의 메이커 도전기(下)] 미세먼지 측정기를 만들어 IoT를 경험하다!

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[슈퍼 ‘마이너스의 손’의 메이커 도전기(下)] 미세먼지 측정기를 만들어 IoT를 경험하다!

2017.06.23 10:30

지난 시간 한국교통대 무한상상실의 도움을 받아 무사히 공기청정기를 완성한(관련 기사 ☞ 슈퍼 ‘마이너스의 손’의 메이커 도전기(上)) 기자는 다음 물음을 본격적으로 해결하기 위해 팔을 걷어붙였다.

 

 

우리 집  미세먼지 농도와 놀이터 미세먼지 농도는 얼마나 다를까?

 

 

미세먼지 기사를 종종 썼던 기자는 아이들이 활동하는 집과 놀이터의 미세먼지가 얼마나 다른지 궁금했다. 아이들을 밖에서 놀려도 되는지, 집안 실내 공기는 정말 깨끗한지 측정해 보고 싶었다. 미세먼지 측정기를 사려고 인터넷을 뒤졌는데 값이 꽤 나갔다. 이번에도 답은 ‘메이커 운동’에서 찾기로 했다. 이왕 공기청정기까지 만든 김에, 미세먼지 측정기 만들기까지 도전해 볼까?

 

● 전문가 조언 듣고, 미세먼지 측정기까지 직접 제작 결심

 

기자가 미세먼지 측정기 제작에 도움을 구하자, 김규호 서강대 산학협력중심 교수는 자신이 제작한 미세먼지 측정기를 보이며 만드는 방법을 설명했다. 김 교수의 측정기는 LCD화면도 달려 있어, 미세먼지 농도를 다른 장치없이도 바로 확인할 수 있다. - 염지현 제공
기자가 미세먼지 측정기 제작에 도움을 구하자, 김규호 서강대 산학협력중심 교수는 자신이 제작한 미세먼지 측정기를 보이며 만드는 방법을 설명했다. 김 교수의 측정기는 LCD화면도 달려 있어, 미세먼지 농도를 다른 장치없이도 바로 확인할 수 있다. - 염지현 제공

 

“직접 만들어 보면 미세먼지 문제도 체감하고, 자연스럽게 코딩도 익히게 돼 훨씬 의미있는 작업이 될 거예요.”

 

메이커 활동에 적극적인 김규호 서강대 산학협력중점 교수는 기자를 격려하며 미세먼지 센서와 여러 기판 등 필요한 재료를 알려줬다. 김 교수는 “전기를 다룰 때와 납땜할 때 안전에 주의하고, 작은 부분보다 제작품 전체의 기능과 역할을 설계하며 큰 그림을 그려보라”고 귀뜸했다.

 

기자의 큰 그림은 대략 이러했다. △미세먼지 측정기와 공기청정기를 만들고, △미세먼지 센서로 얻은 실시간 데이터를 개인 서버로 전송해, △미세먼지 농도에 따라 공기청정기의 전원을 조절하는 장치를 만드는 것이었다.

 

앞서 만든 공기청정기와 앞으로 만들 미세먼지 측정기 같은 하드웨어와 이를 조정하는 소프트웨어를 한번에 다루기 위해 아두이노를 활용했다. 아두이노는 스위치, 센서 등에서 받은 정보를 바탕으로 전원, 모터, 전등 등 외부 장치를 작동하게 하는 도구다. 원하는 기능을 코딩해 기기에 올리면 거의 무한에 가까운 활용이 가능하다. 

 

● 스마트 콘센트 만들어 실시간 미세먼지 농도 ‘서버’에 기록

 

먼저 미세먼지 센서와 아두이노 보드를 연결했다. 센서와 연결된 보드는 실시간으로 미세먼지 농도를 기록하는 역할을 했다. 처음엔 간단한 프로그램이므로 쉽게 짤 수 있으리라 생각했다.

 

이론상으론 이미 전 세계 선배 메이커들이 공유한 수많은 코드를 적당히 변형만 하면 되기 때문이다. 하지만 막상 ‘내 것’을 만들려다 보니, 공개된 코드의 일부를 고쳐 쓰는 것도 쉽지만은 않았다. 코드에서 세미콜론(;) 기호 하나를 빼먹어 오류가 나기도 했고, 코드를 회로에 올리는 과정에서 원인 모를 에러도 났다.

 

공개된 코드의 일부를 고쳐쓰는 수준의 코딩임에도 불구하고 초보 메이커인 기자는 꽤 오랜시간을 투자한 뒤에야 겨우 미세먼지 측정기를 완성할 수 있었다. - 염지현 제공
공개된 코드의 일부를 고쳐쓰는 수준의 코딩임에도 불구하고 초보 메이커인 기자는 꽤 오랜시간을 투자한 뒤에야 겨우 미세먼지 측정기를 완성할 수 있었다. - 염지현 제공

만 하루가 지나 아주 사소한 곳에서 발견한 오류를 수정하면서 드디어 미세먼지 센서가 작동하기 시작했다. 보드를 컴퓨터에 연결하자, 센서가 위치한 곳의 미세먼지 농도가 10초에 한 번씩 측정돼 모니터 화면에 나타났다.

 

다음 관문은 ‘미세먼지 농도의 변화 추이를 그래프로 나타내는 것’. 서버 역할을 할 스마트 콘센트가 필요했다. 우여곡절 끝에 측정기 서버 설정을 마치니, 미세먼지 농도 변화를 보여주는 그래프를 PC와 스마트폰으로 실시간 확인할 수 있었다. 또 미세먼지 농도를 확인하며 공기청정 기능이 필요하다고 느낄 때, 스파트폰으로 공기청정기의 전원을 켜고 끌 수 있는 기능을 더했다.

 

왼쪽 파란불이 들어온 보드와 연결된 콘센트가 서버 역할을 하는 스마트 콘센트, 가운데 나무 소재로 만든 제품이 공기청정기, 맨 오른쪽 금색 3D 프린터로 인쇄된 케이스 안에 미세먼지 측정 센서와 보드를 넣어 미세먼지 측정기를 완성했다. - 염지현 제공
왼쪽 파란불이 들어온 보드와 연결된 콘센트가 서버 역할을 하는 스마트 콘센트, 가운데 나무 소재로 만든 제품이 공기청정기, 맨 오른쪽 3D 프린터로 인쇄된 금색 케이스 안에 미세먼지 측정 센서와 보드를 넣어 미세먼지 측정기를 완성했다. - 염지현 제공

이 과정을 지켜본 김 교수는 “메이커는 스스로 해낼 수 있다는 자신감과 끝까지 포기하지 않는 의지가 필수”라며 기자를 다독였다.

 

● 측정하니, 엘리베이터 안 초미세먼지 농도 높아

 

집 거실 > 엘리베이터를 거쳐 > 놀이터로 걷는 동안의 미세먼지 농도 변화를 한눈에 확인할 수 있다. 초미세먼지(pm2.5기준) 농도가 왼쪽 그래프, 미세먼지(pm10기준) 농도가 오른쪽 그래프 모습. - 염지현 제공
집 거실 > 엘리베이터를 거쳐 > 놀이터로 걷는 동안의 미세먼지 농도 변화를 한눈에 확인할 수 있다. 초미세먼지(pm2.5기준) 농도가 왼쪽 그래프, 미세먼지(pm10기준) 농도가 오른쪽 그래프 모습. - 염지현 제공

 

실제로 동네 미세먼지 농도와 집 거실, 집 앞 놀이터의 농도를 비교해 봤다. 그 결과 초미세먼지(PM2.5 기준) 농도는 ‘놀이터>거실>동네(에어코리아 등에서 확인할 수 있는 공식 수치)’ 순이었다. 사실 초미세먼지는 놀이터로 가기 위해 탄 엘리베이터 안이 가장 높게 나타났다.

 

물론 수치가 몇 배 이상씩 차이 나지는 않았지만 실시간 데이터 그래프의 변화로 차이를 쉽게 가늠할 수 있었다. 흙먼지 바람 등의 영향을 받는 미세먼지(PM10 기준) 농도 역시 거실보다는 놀이터 수치가 더 높았다.

 

●[후기] 직접 만들어 보니

 

미세먼지 측정기를 직접 만들어 보니 기성 제품을 샀더라면 몰랐을 센서의 작동 원리, 아두이노 다루는 법, 서버 등의 개념을 익힐 수 있었다. 마치 수영이나 자전거처럼 한 번 배우면 몸이 기억하는 듯 했다.

 

투자한 시간이나 노력을 경제적 가치로 환산하면, 5만 원 짜리 보급형 제품이 훨씬 저렴할지도 모른다. 하지만 몇 번의 고비를 넘기며 제품을 완성하고 나니, 가장 먼저 말로는 표현하기 어려운 ‘내가 드디어 해냈다’는 성취감이 들었다. 돈으로는 환산하기 어려운 쾌감이다.


예상치 못한 문제가 발생할 때마다, 문제를 해결하려고 다양한 경우의 수를 떠올리며 자연스럽게 문제를 풀어갔다. 제품이 완성에 가까워질수록 ‘나만의 것’에 대한 응용력이나 창의력이 저절로 발휘되는 순간도 있었다. 의심으로 시작한 활동이기에 매 순간 새로운 질문을 떠올리며 의심을 차례로 해결해갔다. 말로만 듣던 메이커 활동의 장점을 몸소 체험한 셈이다.


메이커 활동을 직접 경험해 보니 첫 시작이 어려울 뿐, 누가 시키지 않아도 스스로 ‘그 다음’을 자연스럽게 떠올리게 됐다. 혹시 기자처럼 만들기 본능이 꿈틀대는 독자라면 집에서 가까운 무한상상실을 찾아보면 어떨까. 다양한 주제의 메이커 강좌가 무료로 열리고 있다. 특히 생활 속 불편을 해소할 수 있는 기회를 잡아보시길.   


※공동기획 : 한국과학창의재단

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