원텍

1. ARA Greenhouse (아라온실 플랫폼)

수행 역무

스마트 온실 및 농축산 환경을 통합 관리하기 위한 IoT 엣지 하드웨어(게이트웨이, 복합 센서, 제어기, 센서 변환기) 개발 및 공급

현장 맞춤형 센서 데이터 수집 및 릴레이 액추에이터 제어를 위한 임베디드 펌웨어 및 산업용 통신 프로토콜 개발

실시간 센서 데이터 모니터링, 트렌드 분석 및 원격 제어를 제공하는 독립형 데스크톱 관제 소프트웨어(OTS_View) 개발

현장 설치 엔지니어 및 운영자를 위한 간편 설정 툴(Config-Tool) 및 무선 OTA 펌웨어 배포 툴(Download-Tool) 개발

플랫폼 소개

아라온실(ARA Greenhouse) 플랫폼은 농촌진흥청 국립원예특작과학원 시설원예연구소가 주도하여 개발한 개방형 오픈소스 스마트온실 플랫폼입니다.

기존 시설원예 스마트팜 시장은 고가의 외산 솔루션 의존, 제조사별 비표준 폐쇄형 통신 프로토콜, 복합환경제어기와 개별 장비(센서·구동기·양액기) 간 호환성 결여 등으로 인해 농가의 도입 비용과 유지보수 부담이 매우 컸습니다.
아라온실 플랫폼은 스마트폰에서 앱을 내려받듯이 온실 엣지 서버 내 앱스토어(App Store)를 통해 작물별 최적 환경관리 모델, 실시간 모니터링 및 복합 제어 웹앱(Web App)을 손쉽게 설치·확장할 수 있는 혁신적인 개방형 생태계를 제공합니다.

원텍시스템(OTS)은 국립원예특작과학원 시설원예연구소의 2025 아라온실 상용화 드림팀 개발 파트너로서, 아라온실 가이드라인(V2.1)의 표준 시설코드(Facility Code)와 사물인터넷(MQTT) PSI(Publish-Subscribe Interface) 통신 규격을 완벽히 준수하는 산업용 IoT 엣지 디바이스(AG-GW, Sensor-Box, IO-Box, SDI-12 변환기) 및 현장 엔지니어링 소프트웨어 툴체인을 자체 개발하여 민간 상용화를 선도하고 있습니다.

시스템 구성도

[아라온실(ARA Greenhouse) 3계층 엣지 컴퓨팅 플랫폼 구성도]

※ 농촌진흥청 국립원예특작과학원 시설원예연구소 아라온실 가이드라인 표준 기반 3계층(클라우드 - 엣지 서버 - 엣지 디바이스) 아키텍처

[온실 유무선 인트라넷 및 24V DC 직류 전원공급 인프라 구성도]

※ 24V DC 중앙 전원분배 시스템(어댑터/콘센트 최소화) 및 동일 SSID 기반 Mesh Wi-Fi / PoE 유무선 고신뢰 인트라넷 인프라

계층 (Layer)	주요 기능 및 역할	원텍시스템(OTS) 제품 및 기술 적용
클라우드 서비스 (Cloud Service)	• 엣지 애플리케이션 스토어(앱스토어) • 원격 데이터 백업 및 모니터링 • 최적 온실환경 의사결정 모델 배포	• OTS 클라우드 원격 모니터링 연동 지원 • 외부 인터넷 기반 농가 데이터 안전 백업 및 원격 펌웨어 OTA 배포
엣지 서버 (Edge Server)	• 복합환경제어기 및 산업용 PC 탑재 • HTML5 웹앱 실행엔진 & UI/UX Toolkits • 표준 시설코드 매핑, SQLite 로컬 DB • MQTT 브로커 내장 및 시간동기화(NTP)	• 독립형 고성능 관제 대시보드 OTS_View 제공 • 시설코드 기반의 직관적인 위젯/차트 스트리밍 가시화 • 인터넷 단절 시에도 24시간 무중단 온실 로컬 자동제어 보장
엣지 디바이스 (Edge Device)	• 센서, 구동기, 양액기, CCTV의 클라이언트화 • 고유 클라이언트 ID 및 표준 PSI 통신 • 24V DC 전원 및 유무선 인트라넷 연동	• AG-GW: 5.7kVrms 완전절연 RS485 <-> TCP/IP MQTT PSI 게이트웨이 • Sensor-Box: 온습도/CO2/2ch 로드셀 복합 센서 노드 • IO-Box: 8ch 릴레이 드라이버 및 다채널 모터/밸브 제어기 • SDI-12: 토양수분/지온/EC 고정밀 센서 인터페이스

[원텍시스템 아라온실(ARA Greenhouse) 제품군 단계별 계측 및 제어 흐름]

1단계: 현장 센싱	2단계: 구동 및 액추에이터	3단계: 산업용 통신 게이트웨이	4단계: 관제 및 운영 툴
• Sensor-Box (온습도+CO2+중량) • SDI-12 (토양수분/지온/EC) • 유선 RS-485 / 무선 Wi-Fi / 배터리 모델	• IO-Box (8ch 릴레이 드라이버) • 천창/측창/유동팬/양액밸브 구동 • 3ch RS-485 RJ45 데이지체인 결선	• AG-GW (중앙 통신 게이트웨이) • 2ch 5.7kVrms 완전 절연 통신 • 4ch 광절연 디지털 입력(DI)	• OTS_AG_GW (스마트 게이트웨이 시나리오 툴) • OTS_View (실시간 관제 대시보드) • Config-Tool (현장 간편 설정 도구) • Download-Tool (무선 OTA 배포 도구)

하드웨어 제품군

아라온실 하드웨어는 노이즈와 낙뢰 서지가 빈번한 농업 온실 및 산업 현장에서 24시간 365일 무중단 동작이 가능하도록 갈바닉 절연(Galvanic Isolation), 광절연 DI, 산업용 서지(TVS/ESD) 보호 회로를 완비한 고신뢰성 단일 하드웨어 디바이스군입니다.

(1) AG-GW (스마트 산업용 통신 게이트웨이)

AG-GW(AG_Gateway)는 온실 현장의 다양한 시리얼 센서(RS-485/RS-422)와 스위치 접점 신호(DI)를 수집하여 Wi-Fi 무선 네트워크를 통해 상위 시스템으로 전송하는 스마트팜 중앙 게이트웨이입니다. 5.7kVrms 완전 절연 트랜시버와 광절연 디지털 입력을 채택하여 열악한 농업 환경에서도 안정적인 통신을 보장하며, 표준 35mm DIN 레일 마운트를 지원합니다.

[AG-GW 3D 등각도 뷰]

[AG-GW 부품 배치도]

항목	세부 사양
메인 MCU	ESP32-WROOM-32E (240MHz 듀얼코어 32-bit, Wi-Fi 802.11 b/g/n & BLE)
절연 통신부	2채널 Galvanic Isolation 완전 절연 RS-485 / RS-422 (최대 5.7 kVrms 절연, ADM2863E IC) SM712 서지 보호 TVS + 10Ω Pulse-resistant 서지 저항 실장, 5핀 착탈식 터미널 블록
광절연 입력 (DI)	4채널 광절연 디지털 입력 (TI ISO1212), PNP / NPN / 무전압 접점(Dry Contact) 점퍼 선택 지원 BAS70XY 브리지 다이오드 내장으로 역극성 자동 대응 및 12V/24V 호환
입력 전원 및 효율	DC 12V ~ 24V 광범위 입력, TI LMR51625 동기식 스텝다운 벅 레귤레이터 (3.3V 저발열 정전압)
외형 및 케이스	4-Layer FR-4 (86.1 × 67.6 mm), CamdenBoss CNMB 계열 35mm DIN 레일 마운트 케이스 호환

(2) Sensor-Box (복합 환경 & 생체 중량 모니터링 노드)

Sensor-Box는 스마트 온실 내 작물 생육 환경(온도, 습도, CO2)과 작물 생체 무게(배지, 벌통, 양액 무게)를 하나의 디바이스에서 동시에 정밀 계측하는 복합 센서 노드입니다. Sensirion SHT41, Infineon 고정밀 광음향 PAS CO2, 2채널 24-bit 저노이즈 차동 ADC(HX711)를 탑재하여 상시전원형 및 초저전력 배터리형 2개 모델로 공급됩니다.

[Sensor-Box 상시전원 3D]

[Sensor-Box 배터리 3D]

[Sensor-Box 부품 배치도]

항목	세부 사양
온습도 계측	Sensirion SHT41 정밀 센서 (온도: -40~+125°C, 오차 ±0.2°C / 습도: 0~100% RH, 오차 ±1.8% RH)
CO2 계측	Infineon XENSIV™ PAS CO2 (광음향 방식, 0 ~ 32,000 ppm, 오차 ±(30 ppm + 3%), TLV61046 12V 승압)
중량 계측 (로드셀)	Avia Semiconductor HX711 × 2개 (24-bit 고정밀 차동 ADC, 2개 로드셀 독립 계측) 5핀 단자대 2채널(E+, E-, A+, A-, Shield), 작물 배지 무게 및 벌통 중량 실시간 모니터링
전원 모델 구성	• 상시전원 모델: DC 12V ~ 24V 광범위 입력, LM2596S 벅 레귤레이터 적용 • 배터리 모델: 1.8V~5.5V 리튬 배터리 입력, TI TPS63001 벅-부스트(방전 전구간 3.3V 정전압 유지)
통신 인터페이스	Wi-Fi / BLE 무선 통신 및 MAX13487E 자동 방향제어 광절연 RS-485 유선 포트 (RJ45 커넥터)

(3) IO-Box (지능형 다채널 무선 I/O 제어기)

IO-Box는 온실 내 솔레노이드 밸브, 환기 모터, 양액 펌프, 경광등 등 다양한 구동기를 제어하고 RS-485 네트워크를 중계하는 다채널 지능형 I/O 제어기입니다. 8채널 고전류 싱크 드라이버와 3개의 독립 RS-485 포트(상위, 하위 데이지체인, 센서 포트)를 갖추고 있습니다.

[IO-Box 3D 등각도 뷰]

[IO-Box 부품 배치도]

항목	세부 사양
릴레이/부하 드라이버	ULN2803A (8채널 달링턴 트랜지스터 어레이, 채널당 최대 500mA / 50V 유도성 부하 구동)
출력 커넥터	Molex SPOX 5268-10A (10핀 단자: 8ch 개별 제어선 + 전원/GND 직결)
3채널 RS-485 (RJ45)	• UP_PORT (J4): 게이트웨이 또는 상위 마스터 통신 및 전원 수신 • DOWN_PORT (J5): 다음 I/O 노드로 RS-485 신호 및 전원 데이지체인(Daisy-chain) 중계 • SENSOR_BOARD (J6): 현장 복합 센서 노드(Sensor-Box 등) 직결 통신 및 전원 공급
주 전원 및 보호	DC 24V 대용량 전원 입력 (배럴잭 / 터미널 블록 / RJ45 포트) LM2596S(5V) + TLV1117(3.3V) 2단 강압, SMBJ33A TVS + MBRS540T3G 역접 보호 + SM712 ESD

(4) SDI-12 (토양 & 복합 기상 센서 변환 인터페이스 보드)

SDI-12 Interface Board는 스마트팜 농가에서 표준으로 쓰이는 토양 수분/지온/EC 센서(TEROS 계열 등) 및 정밀 기상 스테이션 센서를 ESP32 시스템에 원터치로 연결하기 위한 단선 양방향 통신 인터페이스 모듈입니다. 표준 3.5mm 스테레오 오디오 잭을 탑재하여 현장 센서 탈부착이 매우 편리합니다.

[SDI-12 Board 3D 등각도 뷰]

[SDI-12 Board 부품 배치도]

항목	세부 사양
호환 프로토콜	SDI-12 v1.4 단선 양방향 시리얼 프로토콜 (1200 bps)
적용 가능 센서	METER TEROS-10, TEROS-11, TEROS-12 등 토양 센서 및 SDI-12 표준 복합 기상센서
단선 양방향 구동 IC	74LVC2G125 (3-State Dual Buffer Gate, MCU 3.3V UART ↔ SDI-12 5V/12V 신호 레벨 제어)
센서 커넥터	PJ-320D (3.5mm 오디오 잭: Tip=센서전원 5V/12V, Ring=SDI-12 Data, Sleeve=GND)
회로 보호 사양	MINISMDC125F (1.25A PTC 리셋터블 퓨즈) + SMF5.0CA TVS + PESD5V0 초저용량 ESD 다이오드
전원 공급	USB Type-C 6P 전원 단자 (DC 5V 입력), ESP32-DEVKITC 소켓 직결 구조

소프트웨어 도구 (Software Tools)

아라온실 플랫폼은 게이트웨이 시나리오 설계, 현장 시운전, 통신 설정, 펌웨어 관리 및 실시간 관제를 위해 별도의 복잡한 설치 과정 없이 즉시 실행 가능한 4종의 전용 소프트웨어 툴체인을 제공합니다.

(1) OTS_AG_GW Tool (스마트 게이트웨이 시나리오 구성 및 제어 연동 툴)

스마트 게이트웨이(AG-GW)의 Modbus RTU/RS-485 통신 포트(M1, M2), 다중 슬레이브 센서/구동기 및 4채널 디지털 입력(DI) 접점을 상위 Edge Server(MQTT PSI) 제어 토픽과 직관적인 GUI 트리-그리드에서 원클릭 매핑하고, 96바이트 바이너리(.bin) 구조체로 컴파일하여 고속 다운로드하는 전용 엔지니어링 툴입니다.

[OTS_AG_GW 스마트 게이트웨이 시나리오 구성 툴 메인 화면]

항목	세부 사양 및 주요 기능
시나리오 매핑 엔진	• Modbus Tree (Master #1/#2, Slave ID, FuncCode 1/2/3/4/5/6/16, Address) 계층 노드 직관적 탐색 • 4채널 디지털 입력(DI#1~DI#4) 접점 감시 및 COV(상태 변화 감지) 이벤트 기반 상위 자동 전송 정의 • 시설 트리(Facility Tree, storage/2-tree-raw.json) 기반 스마트온실 구역 및 기기 코드 원클릭 바인딩 • 최대 32자 PAYLOAD(KEY) 및 제어 조건식 매핑, READ(수집) 및 WRITE(제어) 방향 설정
KS X 3267 표준 생성	• KS X GEN (F9) 원클릭 부속서 A 표준 레지스터 맵(총 74종) 자동 생성 • 노드 정보, 부착 디바이스, 구동기/센서 상태, 계측값, 제어 레지스터 선택적 누적 추가(Append) • M1/M2 채널 자동 지정 및 KS X 표준 시설코드 매핑 완비
바이너리 컴파일 & 다운로드	• 시나리오 리스트를 96바이트 패킹 바이너리 구조체(TModbusRecord)로 실시간 자동 컴파일 • DOWNLOAD (F7): ESP32 게이트웨이 HTTP/EEPROM(4096바이트, 최대 42개 레코드) 고속 다운로드 • 시나리오 미저장 보호 다이얼로그 및 변경사항(*) 감지 안전 시스템
편의 기능 및 단축키	• 단축키 체계: F2(불러오기), F3(저장), F4(Read추가), F5(Write추가), F6(수정), F7(다운로드), F8(웹 대시보드), F9(표준맵 생성), F10(통신 환경설정) • 그리드 기능: 행 수정(CHANGE), DIR 더블클릭 토글, 복사/붙여넣기(Ctrl+C/V), 트리-그리드 양방향 노드 동기화 • 마우스 오버 0.2초 반응형 상세 툴팁(Hint) 시스템 및 실시간 선택/전체 수량 상태표시줄
운영 환경	Windows 10 / 11 (64-bit), Ubuntu 20.04 / 22.04 LTS (Lazarus / Free Pascal 기반 무설치 고속 단일 실행 파일)

(2) OTS ESP32 Configuration Tool (현장 설정 툴)

현장에서 USB 시리얼 케이블을 연결하여 ESP32 제어기의 Wi-Fi 네트워크와 MQTT 브로커 정보를 원클릭 대화형으로 간편 설정하는 독립형 윈도우 유틸리티입니다.

[OTS_Config_Tool 실시간 설정 화면]

항목	세부 사양 및 주요 기능
주요 기능	• 원클릭 WiFi 설정 (ConFig:WiFi): SSID 및 비밀번호 입력 후 NVS 저장 및 자동 재부팅 • 원클릭 MQTT 브로커 설정 (ConFig:MqTt): 브로커 IP 및 Port 번호 전송 및 NVS 영구 저장 • 원클릭 공장 초기화 (ConFig:InIt): NVS 설정값 일괄 완전 삭제(preferences.clear) • 115200 bps, 8-N-1 스펙 내부 고정으로 통신 속도 설정 오류 원천 차단
모니터링	실시간 다크 테마 터미널 콘솔 ([TX], [RX], [INFO], [SUCCESS] 타임스탬프 로깅) 및 .log 저장
운영 환경	Windows 10 / 11 (64-bit), 무설치 단일 독립 실행형(Standalone .exe)

(3) OTS ESP32 Firmware Download & OTA Tool (펌웨어 배포/복구 툴)

Arduino IDE나 복잡한 개발 툴체인 없이, 초고속 USB 유선 플래싱 및 Wi-Fi 무선 OTA 네트워크로 펌웨어를 신속하고 안전하게 다운로드·업그레이드·복구하는 툴입니다.

[OTS_FW_Tool 펌웨어 다운로드 및 OTA 화면]

항목	세부 사양 및 주요 기능
듀얼 플래싱 모드	• USB 유선 Flashing: 최대 921,600 bps 초고속 전송, 부트로더/파티션/앱 전체 플래싱 • WiFi 무선 OTA Update: 동일 Wi-Fi 서브넷 상에서 기기 분해 없이 무선 업그레이드 (포트 3232)
자동 인식 및 검증	• 버전(2.1.2.1, 2.1.2.2 등) 및 제품 모델(Sensor_Box, IO_Box, Bee_Count 등) 자동 탐색 • bootloader, partitions, boot_app0, firmware.bin 바이너리 무결성 자동 체크
운영 환경	Windows 10 / 11 (64-bit), esptool 및 espota 엔진 내장

(4) OTS_View (원격 관제 및 대시보드 모니터링 애플리케이션)

아라온실 플랫폼에 연결된 모든 스마트 노드의 환경 지표를 실시간 분석하고 IO-Box 릴레이를 원격 제어하는 고성능 독립형 데스크톱 대시보드 애플리케이션입니다.

[OTS_View 실시간 관제 및 스트리밍 트렌드 화면]

항목	세부 사양 및 주요 기능
UI 및 브로커 관리	• 장시간 관제 모니터링에도 눈의 피로를 최소화하는 모던 연회색(#F0F2F5) 테마 UI • 내장 Mosquitto 브로커(Port 16300 / 1883) 원클릭 구동/중지 관리 지원
실시간 환경 지표	온도, 습도, CO2, 풍속, 일사량, 강우량, 중량(무게), 토양 수분/지온/EC 8종 실시간 카드 표시
스트리밍 트렌드 차트	• 우측 최신 데이터 기준 5분 롤링 윈도우 동적 스크롤 • 수신값에 맞춘 10% Y축 자동 스케일(Auto-Scale) 및 더블 버퍼링 깜빡임 방지
원격 릴레이 제어	IO-Box 8채널 릴레이 개별 ON/OFF 및 전체 일괄 ON/OFF, 실시간 제어 상태 피드백
운영 환경	Windows 10 / 11 (64-bit), Ubuntu 20.04 / 22.04 LTS (Free Pascal / Lazarus 경량 앱)

맞춤 제작용역 및 엔지니어링 서비스

용역 구분	역무 범위 및 기술 지원 내용
맞춤 회로/PCB 설계 및 제작	고객사 현장 규격에 맞춘 2~4 Layer 산업용 고신뢰성 회로 및 PCB 설계 5.7kVrms 갈바닉 절연 통신 및 산업용 서지(TVS/ESD) 차폐 회로 설계 35mm DIN 레일 마운트 및 방수/방진(IP65/67) 하우징 설계, 시제품 제작 및 양산 SMT 조립 대행
특화 펌웨어 및 프로토콜 개발	ESP32, STM32 기반 초저전력 딥슬립 및 무선 Wi-Fi/BLE 통신 펌웨어 맞춤 개발 Modbus RTU/TCP, SDI-12, MQTT 등 표준 및 고객 전용 통신 프로토콜 드라이버 개발 24-bit 로드셀 영점/스팬 캘리브레이션 및 센서 보정 알고리즘 탑재
스마트 온실 제어반 제작 및 시공	작물별 맞춤 복합 환경 제어 로직 수립 (환기팬, 밸브, 펌프, 차광막 자동 제어) 온실 현장 전용 제어반(Control Box) 설계·제작 및 현장 결선 공사 무선 통신 음영지역 해소, 현장 시운전 검증 및 사후 유지보수 턴키(Turn-key) 서비스

아라온실 플랫폼 도입 및 맞춤 하드웨어/소프트웨어 제작용역에 대한 기술 상담을 지원합니다.

제작 및 기술문의 바로가기

항목	사양
Server 사양	CPU Intel I7 이상 (or AMD) RAM: 16G SSD: 512G Network : 1GB, 1Port (관리용)
운영 환경	Host OS: Windows 10/11 Guest OS (Hyper-V): uBuntu 22.04

항목	사양
Workstation 사양	CPU Intel I7이상(or AMD) RAM : 16G SSD : 1T Network : Gigabit Ethernet, 3Port 이상(DCN-I, SSDS, 관리용)
운영 환경	OS : uBuntu 22.04 Docker : 24.0.7 ISaGRAF WB* : 6.6 PRDK : 5.7
Protocol Analysis Engine	Safety Network SDL Profibus Data Capture Safety Network SDN Profibus Data Capture Non-Safety Network Ethernet Data Capture Safety/Non-Safety DB Base PV(Process Value) Viewer
Threat Detect Engine	CPU Intel I7 이상 (or AMD) RAM: 16G SSD: 512G Network: Gigabit Ethernet, 2Port(Safety Network/Non-Safety Network, 관리용)
Event History Engine	Network Data Capture(pCap Base) Event Data Trigge Storage(2minute save) Event Data Viewer

항목	사양
저장/동작 고도	해수면 기준 +5KM
최대 허용 진동	2G 단방향
온도	0℃ ~ 70℃
습도	5% ~ 90%(상대습도, 비응축)

항목	사양
Workstation 사양	CPU Intel I7 이상 (or AMD) RAM: 64G ~ (계통 수량에 따라 다름) SSD: 2T ~ (계통 수량에 따라 다름) SSD: Network: Gigabit Ethernet, 2 Port (Safety Network/Non-Safety Network, 관리용)
운영 환경	OS: uBuntu 22.04 Docker: 24.0.7 ISaGRAF WB: 6.6 PRDK: 5.7 ISaGRAF6 WB: RockWell Automation Commercial Logic Tool
소프트웨어 사양	Safety Logic Engine (include FB), Non-Safety Logic Engine (include FB) Safety Communication Module (CGW to IPS), Non-Safety Communication Module(like DCS Protocol for 신한울1) Malfunction Interface for System Status for Safety System Malfunction Interface for System Status for Non-Safe System