Implementation of Smart Greenhouse Emulator and Chlorophyll Fluorescence Analysis System Using LoRa Network-Based Integrated IoT Device

스마트팜 연구에서 근거리 통신 기술은 넓은 농경지에서의 데이터 수집에 제약이 있고, 다수의 중계기 설치로 인한 비용 증가와 통합적인 환경 데이터 분석의 어려움이 있다. 본 연구는 LoRa의 장거리 통신 능력을 활용하여 넓은 농경지에서도 안정적인 데이터 전송이 가능한 혁신적인 통합 관리 시스템을 구현하였다. LoRa 통신의 저전력, 장거리 특성을 활용하여 온도, 습도, 황화수소, 암모니아 등 다양한 환경 센서와 근권부 센서를 통합한 IoT 플랫폼을 구축하였으며, 지연율 기반의 기지국 자동 전환 기능을 통해 통신 안정성을 확보하였다. 스마트 온실 에뮬레이터와 실시간 모니터링 대시보드를 개발하여 환경 제어의 효율성을 높였으며, 이동식 엽록소 형광 측정 시스템을 통해 작물의 생리적 상태를 정밀하게 진단하였다. 엽록소 형광 영상 분석 결과, 질소농도별 처리 실험을 통해 기존 표준 양액의 질소 농도를 50%까지 낮추어도 광합성 효율성이 유지됨을 확인하였다. 본 연구를 통해 스마트팜의 환경 제어 효율성을 높이고 작물의 생육 상태를 정밀하게 모니터링함으로써, 농업 생산성 향상과 함께 비료 사용량 저감을 통한 환경 부하 감소도 동시에 달성할 수 있는 가능성을 제시하였다.