git과 SourceTree
git을 이용한 협업 워크플로우

제 10회 고려대학교 Creative Challenger Program 참가팀의 하나인 Green Station은 IoT와 도시숲의 융합으로, 식물을 활용한 친환경 스마트 버스 정류장을 디자인하고 구현, 제작하는 것을 목적으로 한다.

1.선행연구를 바탕으로 적절한 식물후보군 선정 : 선행연구에서 선정된 후보 식물종 중 Green Station에 사용하기 가장 적합한 식물을 선택하기 위한 실험이다.

• 미세먼지 경보가 뜨는 날에 투명 아크릴 박스에 구멍을 뚫고 팬으로 인위적 바람을 박스안으로 투과시키며 센서를 통해 수집된 미세먼지와 CO2 농도의 시간에 따른 변화를 기록해 비교한다.
• 다루기 쉬운 식물을 찾기 위해 우리가 사용할 substrate에 직접 심어 버스정류장 주변에 일주일간 Green Station과 유사한 환경(세로로 적층된 상태)로 설치해 상태를 관찰한다.

2. 자동유지 식물벽을 만들기 위한 하드웨어부 제작: 식물이 최상의 상태를 유지하기 위한 환경을 제공하되, 자동으로 제어되는 시스템을 구축하기 위한 요소들을 선정한다. 이 과정에서 논문과 city tree 관련 데이터 시트 등 기존에 진행된 선행연구를 이용해 후보들을 우선순위와 함께 설정할 것이다. 선정된 식물의 생존환경을 유지할 수 있게 고려 해야 할 환경은 식물이 있는 광량, substrate의 습도, 온도이다. 센서를 적절히 위치시키고 일정한 환경을 유지시킬 수 있게 물리적으로 틀을 설계한다. 선정한 요소들을 바탕으로 구동할 엑츄에이터를 결정한다. 현 상태가 optimal zone의 가장자리가 있다면 optimal zone의 중심부의 환경을 만들어 적절한 조치를 취할 수 있게끔 해야한다.

• 직사광선에 예민한 경우 햇빛이 강할 때 편광판이나 필름 등을 이용한 자동 차폐막을 설계한다.
• 토양의 온도와 습도를 감지해 솔레노이드 밸브 동작을 통하여 물을 준다.
• 환기 팬을 구동한다.
• 물의 제공은 빗물을 이용할 것이므로 비가 올 때는 빗물 보관통이 열리고, 비가 오지 않을 때는 닫혀서 증발로 인한 손실을 줄인다. 개폐여부는 날씨 데이터를 수신해 사용할 것이다.
• 전력은 태양광 패널을 이용하여 얻어 사용한다.
• 센서를 적절히 위치시키고 일정한 환경을 유지시킬 수 있는 물리적 틀을 3D CAD로 디자인, 제작한다.
• 어플리케이션을 개발: 대기상태를 모니터링하는 센서에서 얻은 데이터를 어플리케이션에서 확인할 수 있도록 한다.

3. 액추에이터,센서와 컴퓨터를 연결한다.

• 각각의 정류장 시스템은 서울시 버스정류장 wifi설비를 통하여 중앙서버에 연결하며 통신방식은 http를 이용한다.
• 중앙서버는 빠른 개발을 위하여 python서버와 mongo-db를 이용하여 구축한다.
• React js를 이용하여 web app을 제작, 서버의 데이터를 바탕으로 이를 지도 api등을 이용하여, 시각화하고 웹 사이트 형태로 제공한다.

위와 같은 과정으로 최종적으로 대기 특화 스마트 버스정류장의 프로토타입을 만들어 설치 할 예정이다.

• 3~5월은 선행연구를 통해 시티트리의 원리를 파악해 개량점 및 Green Station만의 특별 기능들을 추가하기 위한 디자인을 한다. 선행연구는 1. 미세먼지의 이해와 현재 존재하는 미세먼지 처리 기술 2. 시티트리의 작동 방식, 시티트리에 사용되는 이끼종의 미세먼지 정화 메커니즘 파악 3. 시스템의 상태 유지에 필요한 환경 요소와 제공해야 할 최적 환경 데이터, 4. 실제로 설치, 제작이 가능한 저가형 센서와 엑츄에이터 후보 선정등이 있다. 선정한 후보 식물 중 몇가지 평가 항목을 만들어 실제로 실험을 해보고 Green Station에서 이용할 수 있는 식물종을 선정한다. sns 홍보를 통해 프로토타입의 피드백을 위한 베타테스터를 미리 모집해 둔다. 이와 함께 안드로이드 앱 프로토 타입을 제작하고 python서버 mongo db를 이용하여 이후의 실험을 수행할 간이 서버를 구축한다.

• 7-8월에는 1차 프로토타입을 제작할 예정이며, 1차 프로토타입은 서버 및 앱과 연동되지 않은 상태로, 하드웨어에 식물이 장착된 형태로, 각종 센서와 엑츄에이터의 수동 제어 코딩을 이용해 작동여부를 확인해 보는것이 목적이다. 이때 서버 및 어플리케이션은 동시에 개발 중이다. 베타테스터에게 프로토타입을 일정 기간 제공하고 평가 항목을 만들어 평가받고, 지도교수님과의 상의 후 프로토타입의 개선할 점을 찾는다. 9-11월에는 서버와 앱을 연동한 프로토타입을 제작하고 베타테스터에게 제공해 1차 때와 마찬가지로 개선점을 찾고 고친다. 12월~2월은 그동안의 Trial and Error를 반복해 얻은 final product를제작해 시의 허가를 구해 버스 정류장에 설치해 보고, 효과를 몇가지 항목을 통해 평가한다. 이후, 버스정류장 외 도로 중앙선 및 터널, 지하철 등 설치 확장을 위한 구상과 개발 도상국 등에 제공할 적정기술kit 용도 등 차후 응용에 관한 내용을 구상해본다 향후 CCP 프로젝트를 마친 후의 연구계획을 제시해보고, 상품화 방안을 모색해 볼 것이다.

이번 프로젝트의 목표는 인력이 필요 없는 100% 자동화된 green wall , Green Station 을 여러 버스 정류장에 설치하여 공기 청정 ‘그린 정류장’을 만드는 것이다. 개발한 Green Station 을 시의 허락을 받아 몇개의 버스정류장에 설치 할 계획이다. 설치 전/후와 설치/미설치 지점의 대기 상태 데이터를 비교, 분석하고 시민들의 설문 조사를 통해 본 연구를 마무리 할 것이고, 이 데이터를 활용해 차후 정식적으로 환경부에 Green Station 도입 건의를 할 것이다. 또한, 특허 등록을 통해 상품화 방안을 모색해 볼 것이다.

Green Station 을 통해 다음과 같은 효과를 기대 할 수 있다.

1. 시민 건강 증진: 미세먼지 및 이산화탄소를 흡수하고 산소를 생성하여 버스정류장 내부 공기가 정화된다. 이로 인하여 버스를 기다리거나, 정류장에서 휴식을 취할 때 사람들에게 오염되지 않은 공기를 제공하여 일차적으로 폐암등의 미세먼지로 인한 심폐 관련 질병을 예방하는 효과 및 관련 정신 건강 증진을 기대할 수 있다.

2. 미세먼지 지도 제공: 서울시 버스정류장 도입이 현실화 될 경우, 내부 센서의 미세먼지 데이터를 활용하여, 서울시 미세먼지 지도를 제작, 이를 이용하여 첫째, 민간에 제공하여 공기에 대한 경각심을 주고, 수치에 맞는 적절한 활동 계획 수립을 도울 수 있다. 둘째 공적 영역에 제공하여 관련 정책, 특히 지역 특화적 정책을 수립하는데에 도움을 줄 수 있다.

3. 한국에 기존 유사 연구인 city tree를 도입한다면 122,128개의 버스정류장에 설치한다고 가정했을 때 최소 3,419,584,000,000원의 예산이 필요하다. 이는 현실적으로 불가능한 금액이다. 하지만 Green Station은 대당 70만원, 총 85,489,600,000원으로 1/40정도로 가격이 훨씬 저렴해 보급에 유리하다.

4. 데이터의 수집만 가능하던 기존 장치와 달리 습도, 채광등을 직접 조절하며, 식물이 오랜 기간동안 최상의 상태를 유지하게끔 자동으로 관리하여 100% 인력을 필요로 하지 않는다는 점에서 관리에 간편성을 갖고, 차후 쉽게 인력을 투입할 수 없는 지점에서 (ex. 터널, 사막 등) 여러 방면으로 응용 할 수 있다.

5. 마지막으로, 다양한 분야의 연구자들이 본 연구를 토대로 Green Station 을 개량하는 후속 연구를 진행할 수 있다. 예를 들어 이끼 표면에서 무기화합물을 흡수하는 효율을 증가시키는 균주를 만들거나, 이끼를 대체할 종을 개발하는 것, 적정 기술kit를 개발하는것, 실내 적합형 IoT green wall,, 초저전력, 기타 기능을 추가시키는 것 등이다.

팀의 구성원은 다양한 전공을 가진 학생들로 구성되어있고, 이번 프로젝트는 다양한 분야를 다루기 때문에 각자 전공과 특기를 고려해 파트를 나누어 효율적으로 진행할 예정이다. 팀장은 큰 틀에서 프로젝트의 진행방향을 설정하고 완급조절을 하며, 주기적으로 팀원 개개인의 진행 상황을 파악하고, 어떤 것을 공부해야 하는 지 알려주는 프로젝트 매니저 역할을 수행한다. 구체적으로 팀 구성원들의 진행 사항을 확인하기 위해 일주일에 한번 미팅을 하여 각자가 맡은 파트에 대한 진행 상황과 기타 아이디어등을 공유할 것이다. 또한, 팀 구성원간의 친밀감은 원활한 프로젝트 진행에 있어 적잖은 영향을 미치므로 주기적으로 회식을 진행할 계획이다. 한편, 프로젝트 기록을 관리하고 이를 홍보등에 이용하기 위하여, 구글 포토를 이용, 프로젝트 전 진행과정에 대한 기록을 사진과 동영상으로 남길것이다.

yannunh, Korea University, Divison of Biotechnology
SoySourceSause, Korea University, School of Electrical Engineering
coldreason, Korea University, Dept of Computer Science and Engineering
smilehae, Korea University, School of Electrical Engineering
YuHyun7, Korea University, School of Electrical Engineering