아두이노 101 기반 스마트 쓰레기통 모니터링 시스템 - BLE & 와이파이 연동

부품 및 소모품

부품	수량	비고
아두이노 101 (Arduino 101 / Genuino 101)	1	메인 MCU, 내장 BLE 지원 (인텔 퀴리)
시드 베이스 실드 V2 (Seeed Base Shield V2)	1	그로브 커넥터로 배선 단순화
아두이노 와이파이 실드 101	1	와이파이 통신용 (아래 MKR1000으로 대체 가능)
아두이노 MKR1000	1	와이파이 실드 101 대체용, 동일하게 사용 가능
초음파 거리 센서 HC-SR04	1	그로브 키트 포함품 사용 권장 (연결 편의)
9V 배터리	1	전원 공급원
9V 배터리 클립	1
점퍼 와이어	1세트
슬라이드 스위치	1	전원 온오프용
LED	3	상태 표시용 (블링크 앱 연동)

필수 도구

• 글루건
• 전동 드릴 (보쉬 핸드 드릴 등)

소프트웨어 및 앱

• 아두이노 IDE
• 블링크 (Blynk) 앱 - 안드로이드/iOS, 와이파이/BLE 연동 대시보드 구성용

프로젝트 개요

배경: IoT 기반 쓰레기 관리 자동화

전통적인 쓰레기 수거는 정해진 경로와 시간에 따라 이루어져 비효율적입니다. 붐비는 거리는 쓰레기통이 빨리 차고, 한적한 곳은 며칠이 지나도 반도 안 차는 문제가 있습니다. 본 시스템은 실시간 쓰레기통 적재율 모니터링으로 수거 경로와 일정을 최적화하여 연료 절감과 인력 효율화를 도모합니다.

시스템 개요

• 쓰레기통 뚜껑 안쪽에 초음파 센서 장착 (아래쪽 쓰레기 향함)
• 쓰레기 쌓일수록 센서-쓰레기 거리 감소 → 실시간 거리 데이터 측정
• 아두이노 101이 데이터 처리 후 BLE/와이파이로 앱 전송
• 앱에서 적재율 시각화 (LED 바 그래프 등)
• 수거원은 앱 확인 후 필요한 쓰레기통만 방문 → 최적 경로 계획

수거 판단 기준 (임계값)

1. 적재량 기준: 쓰레기통 높이 대비 75% 이상 차면 수거 필요 (임계값 조정 가능)
2. 시간 기준: 75% 미만이라도 2일 이상 변화 없으면 부패/악취 방지 위해 수거 필요

전자 회로

• 초음파 센서 → 베이스 실드 D6 핀 연결
• 베이스 실드 → 아두이노 101 장착
• 와이파이 실드 101 (또는 MKR1000) → 아두이노 101 스택
• 9V 배터리 → 전원 스위치 → 아두이노 전원 잭

모델 제작 과정

1. 플라스틱 용기 준비

구형 소형 플라스틱 용기를 구해 모든 부품이 들어가게 합니다. 방수 기능도 겸합니다.

2. 초음파 센서 장착 구멍 뚫기

뚜껑에 초음파 센서 '눈' 두 개 위치 표시 후 10mm 드릴 비트로 구멍 뚫기. 필요시 줄로 다듬어 센서가 완전히 밀착되게 합니다.

3. 스프레이 도색

흰색 등 선호 색상으로 내부/외부 2회 도색 (뚜껑 포함). 실외에서 작업 (유독 가스 주의).

4. 센서 고정 및 배선

센서를 구멍에 밀어 넣고 글루건으로 고정. 스위치 슬롯 만들고 모든 부품 수납.

5. 최종 조립 및 테스트

양면테이프로 실제 쓰레기통 뚜껑에 부착 (센서가 아래 향하게).

블링크(Blynk) 앱 설정

1. 플레이스토어에서 Blynk 앱 설치
2. 아두이노 IDE → 파일 → 예제 → Blynk 예제 참고
3. 아두이노 101 드라이버 설치: 툴 → 보드 → 보드 매니저 → "intel curie boards" 검색 설치
4. 필수 라이브러리 설치: WiFi101, Blynk, Ultrasonic (라이브러리 매니저)
5. 앱에서 새 프로젝트 생성: 디바이스 'Arduino 101', 연결 타입 'BLE' (블루투스 아님!)
6. 인증 토큰(Auth Token) 이메일로 수신 → 코드에 입력
7. 앱에 수직 LED 3개 배치: 녹색(0-25%), 주황(25-65%), 빨강(65-100%)

테스트 결과

쓰레기 양에 따라 LED 단계별 점등 확인:

• 10% 적재: 녹색만 점등
• 50% 적재: 녹색+주황 점등
• 100% 적재: 녹색+주황+빨강 모두 점등

확장 아이디어: GPS 연동 수거 경로 최적화

※ 실제 구현 미완료 (비용 문제로 20대 제작 불가), 시뮬레이션으로 검증 완료

1. 마을 내 모든 쓰레기통 GPS 좌표 수집 → 구글 맵스 저장
2. 각 쓰레기통별 모니터링 모듈 설치 (총 20대 가정)
3. 수거 기사 앱에서 '수거 필요' 쓰레기통 선택 → 최단 경로 자동 생성

확산 가능성 및 과제

활용처

• 시/군 단위 지자체 쓰레기 수거 최적화
• 아파트 단지, 커뮤니티, 일반 가정

해결 과제

• 초음파 센서 위치: 쓰레기가 중앙에 쌓이면 거리 측정 오차 발생 가능
• 액체/수분 투입: 방수 회로 및 펌웨어 필요
• 최대 과제: 3G/4G 셀룰러 네트워크 커버리지 (가정용 와이파이로는 범위 제한). 향후 전국망 확산 기대.

결론

본 프로젝트는 IoT로 쓰레기 수거 효율을 높이는 실증적 프로토타입입니다. 소규모 테스트에서 정상 작동 확인했으며, 상용화 시 위 과제들 해결 필요. 여러분의 개선 아이디어와 리믹스 버전을 댓글로 공유해 주세요!

코드

IoT 쓰레기 모니터링 앱 (아두이노 스케치)

#define BLYNK_PRINT Serial
#include <BlynkSimpleCurieBLE.h>
#include <CurieBLE.h>
#include <Ultrasonic.h>

char auth[] = "8b7229b2c3ec4b999eca6781903a208d";
BLEPeripheral blePeripheral;
WidgetLED green(V1);
WidgetLED orange(V2);
WidgetLED red(V3);
Ultrasonic ultrasonic(7);
int distance = 0;
int thresh[3] = {20, 12, 4};  // 거리 임계값 (cm 단위, 쓰레기통 높이에 따라 조정)

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  delay(1000);
  blePeripheral.setLocalName("garbage");
  blePeripheral.setDeviceName("garbage");
  blePeripheral.setAppearance(384);
  Blynk.begin(blePeripheral, auth);
  blePeripheral.begin();
  Serial.println("Waiting for connections...");
}

void loop() {
  distance = ultrasonic.distanceRead();
  Serial.print(distance);
  Blynk.run();
  if (distance <= thresh[0] && distance >= thresh[1] && distance >= thresh[2]) {
    green.on(); orange.off(); red.off(); Serial.println(1);
  } else if (distance <= thresh[0] && distance <= thresh[1] && distance >= thresh[2]) {
    green.on(); orange.on(); red.off(); Serial.println(2);
  } else if (distance <= thresh[0] && distance <= thresh[1] && distance <= thresh[2]) {
    green.on(); orange.on(); red.on(); Serial.println(3);
  } else {
    green.off(); orange.off(); red.off(); Serial.println(0);
  }
  delay(100);
}

회로도