빛을 따라서 움직이는 솔라트래커(Solar Tracker)를 직접 만든다면 어떨까. 솔라 트래커란 말 그대로 광원, 그러니까 빛 움직임이나 광량에 따라서 이에 반응해가며 가로축과 세로축을 움직이는 장치를 말한다. 한마디로 햇빛을 추적하는 기기인 셈이다.
영상을 보면 알 수 있듯 솔라트래커는 빛에 따라서 상하좌우로 움직인다. 핵심 부품은 조도센서(Cds). 원리는 생각보다 간단하다. 조도센서 4∼5개를 이용해 각각 해당 포인트를 설정하고 해당 포인트가 상대적으로 어둡거나 0값으로 감지되면 서보모터는 그 반대 방향으로 각도를 증가시키는 것이다. 이에 따라 빛의 방향을 인식하고 마치 따라다니듯 움직이는 것처럼 만드는 것이다.
물론 이렇게 만든 솔라트래커가 랜턴 같은 작은 불빛에만 반응하는 건 아니다. 태양빛에도 반응한다. 태양충전패널만 부착하면 DIY 발전기 같은 것도 만들 수 있다.
일단 준비물부터 보면 아두이노(여기서는 오렌지보드를 이용한다)와 납, 글루건, 와이어 스트리퍼, 송곳, 포맥스, 드레멜 같은 공구 외에 서보모터 2개(sg-90), 조도센서 4개, 가변저항 2개, 10k옴 저항 4개, 전선은 강선 1m, 점퍼 케이블 11개 등이 필요하다.
먼저 1.3×3cm짜리 정사각형 모양으로 포맥스를 재단한다. 조도센서 4개를 꽂아 넣는 받침으로 이용하기 위한 것.
다음으로 가로 3cm, 세로 6cm 크기로 포맥스를 재단한다. 2개를 재단하고 가운데 지점에 포맥스 두께만큼 그리고 길이는 3cm로 홈을 파낸다. 포맥스는 미끄러운 만큼 재단 작업을 할 때에는 항상 손을 다치지 않게 주의할 필요가 있다.
이제 바닥판을 4등분한 다음 조도센서를 고정한다. 조도센서 간격만큼 살짝 구멍을 뚫는다. 다음으로 조도센서를 넣으면 된다. 이어 나머지 부분도 같은 작업을 해준다.
뒷면 사진. 조도센서 다리는 충분히 길기 때문에 별도 전선을 쓰지 않고 서로 납땜하기 좋게 접어서 펼쳐준다.
서로 인접한 조도센서 2개를 오른쪽 왼쪽으로 구분하고 나중에 위아래로 구분해 연결한다. 서로 인접한 조도센서 2개의 한쪽 다리를 서로 납땜해 연결한다. 미리 잘라둔 홈을 파낸 코맥스 2개를 이용해 십자 모양 가림막을 만든다. 이 가림막의 역할은 조도센서 4개로 유입되는 빛을 차단해 빛의 방향을 측정하는 것. 알고리즘상 빛을 왼쪽에서 비춘다고 가정하면 오른쪽에 있는 조도센서에는 가림막으로 빛을 차단, 왼쪽에서 빛이 유입된다는 걸 알려주는 원리다. 이렇게 하면 왼쪽에서 빛이 오면 오른쪽에 있는 조도센서에는 그림자가 생긴다.
본격 회로 구성을 할 차례. 먼저 연결한 2개씩 연결된 부분은 전선으로 납땜해 5V(+)에 연결한다. 사진에 보이는 빨간색 전선처럼 조도센서마다 한쪽 끝에 전선을 납땜해준다.
납땜한 전선은 만능기판이나 브레드보드에 연결해 저항 10k옴과 연결한다. 아두이노와 연결하기 쉽게 점퍼 케이블을 잘라 납땜했다. 여기서 점퍼 케이블은 각각 아날로그 핀과 연결하고 10k옴은 거반저항의 GND와 만나 아두이노의 GND로 통합해 연결한다.
다음은 가변저항 연결이다. 가변저항은 A4, A5에 연결된다. 이는 각각 서보모의 속도(A4)와 각도 범위(A5)를 설정하는 역할을 한다.
이제 가변저항의 +극을 서로 연결해주고 통합된 +와 -극을 점퍼케이블 2개와 연결해준다. 점퍼 케이블은 연선인 만큼 단단하게 고정하지 않으면 쉽게 끊어진다. 글루건을 이용해 연결부에 유격이 없게 고정해야 한다. 전선이 많아 복잡하니 한 번 정리를 해주면 좋다.
만능기판 한쪽에 아누이노를 고정할 차례다. 유성 매직이나 네임펜 등으 이용해 자리를 잡고 볼트가 들어갈 자리를 체크한다. 체크한 자리에 드레멜로 구멍을 뚫어 볼트나 나사가 들어갈 자리를 만든다.
회로를 연결하고 PCB를 고정한 모습이다.
이제 서보모터와 조도센서 파트를 연결한다. 먼저 서보모터에 연결되는 플라스틱 파트 중 긴 일자 날개 형태 부속을 사진처럼 한쪽 날개를 접어준다. 한 번 접어 라이터로 열을 살짝 가해주면 형태가 직각 모양으로 만들어진다. 이어 디지털 10번에 연결된 서보모터를 아래에 두고(가로축) 디지털 9번에 연결된 서보모터에 직각 날개를 끼운 뒤 조도센서 파트와 연결한다. 이 때 조도센서 파트 방향은 A0(왼쪽 탑 LT), A2(오른쪽 탑 RT), A1(왼쪽 다운 LD), A3(오른쪽 다운 RD) 방향으로 놓고 파트 왼쪽에 서보모터를 고정한다.
완성된 모습이다. 3D프린터 출력이 가능하다면 링크에 있는 STL 파일을 출력해 모양을 만들 수 있다.
다음으로는 소프트웨어 코딩을 해야 한다. 소스코드를 아두이노에 업로드하면 된다. 이 기사는 테크홀릭과 코코아팹이 공동 진행하는 DIY 프로젝트 콘텐츠다.
전자신문인터넷 테크홀릭팀
이석원기자 techholic@etnews.com