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[News maker] 아두이노를 활용한 메이커 활동 미세먼지 측정기 만들기
등록일 : 2020-03-04 10:37:24 조회수 : 658

아두이노를 활용한 메이커 활동

미세먼지 측정기 만들기

 

 

봄날이면 꽃놀이를 가기 위해 날씨를 먼저 확인하는 게 아닌 미세먼지 지수를 체크하는 시대가 되었다. 거리를 걷다 보면 주변 공원이나 학교 근방에서 미세먼지 농도를 알려주는 미세먼지 신호등을 심심찮게 발견할 수 있다. 모두가 미세먼지 영향권 내에 살게 된 것이다.

사회문제로 급부상한 미세먼지를 활용해 메이커 활동으로 연결한 메이커들이 있다. 이들은 메이커 교육의 일환으로 미세먼지 측정기를 만드는데 주로 오픈소스 아두이노를 활용해서 만든다. 아두이노와 미세먼지의 만남은 학생들에게 교육용으로 훌륭한 교재가 되어 준다.

 

 

 

교육에 안성맞춤; 아두이노

 

아두이노(Arduino)는 다양한 센서와 부품을 연결할 수 있는, ·출력 및 중앙처리장치가 포함되어 있는 기판을 말한다. 컴퓨터 수준은 아니지만 명령을 수행하고 처리하는 기본적인 장치를 가지고 있으며 사용법이 모두에게 공개되어 있어 오픈소스라고 불린다. 또한 비교적 값이 싸고 조작하기도 쉬워서 누구든 쉽게 사용할 수 있는 장점을 가지고 있다. 인터넷에는 아두이노와 관련된 자료가 풍부한 편이고 무료로 오픈된 경우도 많다.

납땜 없이 브레드보드와 점퍼와이어를 사용해 전기회로를 구성할 수 있어 시제품 개발에 효율적이다. 특히 학생을 대상으로 코딩 교육 입문용으로 적합하다. 간단하게 만들 수 있는 RC, 무드등, 식물 키트부터 드론, 로봇 등 전문 분야까지 아두이노의 활용성은 무궁무진하다.

 

 

미세먼지 측정기 제작 과정

 

[사진출처: 심프팀]

 

 

 

*준비물

아두이노 우노 호환보드, 브레드보드 400핀 하프사이즈, USB A-B 케이블 수수 점퍼와이어, 암수 점퍼 와이어, pms7003 미세먼지 센서

pms7003 어댑터, 채널 로직레벨 컨버터, 2.2인치 TFT LCD ILI9225

DHT11 온도습도 모듈, 피에조 부저 모듈, 네오픽셀 LED 모듈, CdS셀 모듈

 

 

 

아두이노를 활용하면 미세먼지 측정기 만들기도 가능하다. 인터넷을 검색하면 제작 과정을 찾을 수 있고 교육용 키트도 손쉽게 구매할 수 있다. 미세먼지 측정기를 만들려면 우선 하드웨어 제작에 필요한 물품을 인터넷을 통해 구매해야 한다. 위 준비물은 필수사항이 아니기 때문에 메이커의 취향과 선호에 따라 제품 사양 및 물품 개수는 달라질 수 있다.

 

기본적으로 점퍼와이어 연결 후 브레드보드에 연결하는 과정을 반복하면 된다고 생각하면 된다. 준비물이 구비되면 먼저 아두이노 우노 호환보드와 브레드보드를 배치, 전원 선을 연결한 뒤 점퍼와이어를 브레드보드에 연결한다. 순차적으로 채널 로직레벨 컨버터, 미세먼지 센서, 어댑터를 점퍼와이어에 연결하고 뒤이어 브레드보드에 연결한다. LED 모듈, 피에조 부저 모듈 연결 후 마지막으로 CdS셀 모듈을 브레드보드에 연결하면 부품 연결 과정은 이로써 끝이 난다.

브레드보드를 활용하면 납땜 없이 부품을 연결할 수 있다는 장점이 있으나 점퍼와이어가 복잡하게 얽힐 수 있다는 단점이 있기 때문에 와이어로 묶어서 관리하기에 좋다.

 

 

 

[사진출처: 심프팀]

 

 

하드웨어 제작이 마무리되면 노트북이나 PC에 아두이노를 실행시킬 프로그램을 설치하고, USB를 아두이노에 연결해 아두이노 라이브러리에 설정값을 입력하면 모든 과정은 끝이 난다. 미세먼지 측정은 레이저 방식으로 입자가 빛을 얼마만큼 가리는지에 따라 미세먼지 농도가 계산된다. 작동 테스트를 거쳐 미세먼지 농도에 따라 LCD 색상이 변하고 경고음이 나오는지, 온도 및 습도가 제대로 표시되는지 확인하면 된다.

측정기 케이스가 없으면 관리가 불편하기 때문에 플라스틱, 종이 박스, 3D 프린터 출력물로 케이스를 만들어 보관하는 게 좋다. 또한 USB 케이블을 측정기에 꽂아 어댑터에 연결해 집에 설치해두면 365일 내내 집안 미세먼지 농도를 측정할 수 있다.

 

[사진출처: 심프팀]

 

 

앞서 아두이노를 활용한 메이커 교육은 학생들에게 교육용으로 좋다고 소개한 바 있다. 미세먼지를 콘텐츠로 활용해 미세먼지 측정기를 만들면서 학생들은 손수 조립하는 즐거움을 느낄 수 있다. 제작 과정을 통해 학습하고 실패를 겪으며 스스로 극복해내는, 그야말로 진정한 교육을 맛보게 된다.

그뿐만 아니라 코딩에 대한 이해, 센서의 작동 원리, 아두이노 다루는 법 등의 개념을 동시에 학습한다. 아두이노를 활용한 미세먼지 측정기 만들기는 메이커 교육 활동과 사회문제에 대한 경각심을 동시에 배울 수 있는, 일석이조의 효과를 갖는 셈이다.

 

[사진출처: 심프팀]