스프라우트(Sprout): 아두이노 기반 스마트 자동 급수 화분 만들기

부품 및 소모품

아두이노 나노 (Arduino Nano)	1개
HC-05 블루투스 모듈 (아다프루트)	1개 (선택)
DC 워터 펌프 (12V 또는 9V)	1개
토양 수분 센서 (저항식)	1개
LM7805 5V 전압 레귤레이터	1개
IRF540 N채널 파워 MOSFET	1개
220Ω 저항, 1N4001 다이오드, 헤더 핀, 스크류 터미널, DC 배럴 잭	각 1개
PCB (단면, Gerber 파일 제공)	1개
9V/1A AC-DC 어댑터	1개

필요 도구

• 납땜 인두 (웰러 추천), 납선
• Fusion 360 (3D 설계/수정용)

소프트웨어

• 아두이노 IDE
• 블루투스 제어 앱 (안드로이드, 별도 제공)

프로젝트 개요

스프라우트(Sprout)는 내장된 물탱크(약 500ml)에서 펌프로 물을 공급해 식물 토양을 자동으로 적정 수분 상태로 유지하는 스마트 화분입니다. 토양 수분 센서가 주기적으로 수분을 측정해 임계값 미만이면 펌프를 켜고, 목표 수분 도달 시 끕니다. 블루투스 모듈(옵션)로 스마트폰에서 수동 제어도 가능합니다. 한 번 물 채우면 약 한 달간 방치 가능해 여행 시에도 안심입니다.

1단계: 전자 회로 설계

회로 블록 설명

• 전원부: 9V 어댑터 입력을 LM7805로 5V 강압 → 아두이노 나노 및 수분 센서 공급
• 펌프 제어부: 아두이노 GPIO가 MOSFET(IRF540) 게이트 구동 → 펌프 ON/OFF. 게이트 저항(220Ω)으로 MOSFET 보호, 플라이백 다이오드(1N4001)로 펌프 끄기 시 역기전력 흡수
• 수분 센서: 아날로그 출력 → 아두이노 ADC 입력. 임계값은 식물 종류/환경에 맞춰 사용자 보정
• 블루투스 (옵션): HC-05 모듈, 시리얼 통신으로 스마트폰 앱에서 '0'(OFF)/'1'(ON) 전송해 펌프 수동 제어

2단계: 전자 부품 조립 (PCB)

제공되는 이글(Eagle) 파일로 PCB 제작(단면) 후 회로도에 따라 부품 납땜. A4 크기 패널라이징 PDF로 다수 제작도 용이. GitHub의 Electronics 폴더에 거버 파일, 보드 뷰, 회로도 모두 포함.

3단계: 소프트웨어 및 블루투스 설정

아두이노 펌웨어

수분 센서 아날로그 값 읽어 임계값 비교 → 펌프 제어. GitHub Code/plant 폴더에 전체 코드. 자유 수정·기여 환영.

스마트폰 앱 & 블루투스 페어링

앱에서 HC-05 검색 → 페어링 → 'Switch Mode' 버튼으로 펌프 ON/OFF 원격 제어. 앱은 별도 링크에서 다운로드.

4단계: 기계적 설계 (Fusion 360)

본체: 30×15×19cm MDF 박스, 8개 인터록킹 면으로 레이저 커팅 후 조립. 두 구역으로 분할:

• 큰 구역: 흙과 식물
• 작은 구역: 회로 보드 구역 + 물탱크 구역 (500ml 페트병 활용)

Fusion 360 설계 파일, 레이저 커팅 DXF, 일러스트레이터 편집 파일 모두 GitHub Mechanical Design 폴더에 제공.

5단계: 물탱크(페트병) 가공

• 일반 500ml 탄산음료병 사용 (최대 지름 74mm, 캡 지름 50mm, 높이 18.5cm 이하)
• 바닥에서 50mm 위 절단 → 펌프 수납 공간 확보
• 아웃렛 파이프 및 전선 통과 구멍 뚫기
• 에폭시로 구멍 밀봉 (누수 방지)
• 캡 열어서 물 보충 가능

6단계: 박스 조립 및 마감

1. 레이저 커팅된 8면 목재 양면에 보호 코팅(바니시 등) 도포
2. 후면 패널에 DC 파워 잭 장착 및 회로 연결
3. 회로 보드 장착, 펌프 파이프·센서 선 식물 구역으로 통과
4. 인터록킹으로 면들 조립, 병 고정, 목공 본드로 전체 밀봉

7단계: 시멘트 마감 (질감 및 방수)

각 면에 본드 바르고 시멘트 뿌린 뒤 원형 MDF 조각으로 평탄화. 1일간 6시간마다 물 뿌려 양생(크랙 방지, 방수 강화).

8단계: 흙 채우기 및 식물 심기

• 아웃렛 파이프 끝 열처리 후 작은 구멍(드립퍼) 뚫어 물방울 떨어뜨림
• 수분 센서 흙에 매립
• 전원 연결, 물탱크 만수위 채우기
• 동작 테스트 후 완료

오픈소스 자료 (GitHub)

• 코드: 아두이노 펌웨어
• 기계 설계: Fusion 360, 레이저 커팅 파일, 뷰 도면
• 전자 회로: 회로도, 보드 뷰, PCB 거버, 이글 소스

모든 설계 파일이 오픈소스로 공개되어 있어 자유롭게 수정·개선·재배포 가능합니다.