2024-01-17 | 2 min read | 430 | Hardware arduino

자동소화장치 쿠릉 - 성균관대학교 창의적 종합설계 경진대회

성균관대학교 2021년 창의적 종합설계 경진대회 출품작인 자동소화장치 쿠릉(KURUNG) 프로젝트입니다. 주방 화재를 조기에 감지하고 자동으로 진압하는 IoT 기반 안전 장치로, 팀 프로젝트로 수행했습니다.

가정 화재 중 주방 화재 비율이 상당히 높지만, 대부분의 가정에는 조기 감지 및 즉시 대응할 수 있는 장치가 없습니다. 상용 주방용 자동소화장치는 가격이 비싸고 설치가 번거로워 일반 가정에 보급되지 않은 상태였습니다.

저희 팀은 저비용으로 누구나 설치할 수 있는 자동소화장치를 설계하는 것을 목표로 삼았습니다. 핵심 요구사항은 다음과 같았습니다:

단일 센서만으로는 오작동 가능성이 높기 때문에, 여러 센서의 데이터를 종합해 화재 여부를 판단했습니다:

센서 데이터를 일정 시간 윈도우로 샘플링한 뒤, 각 센서가 임계값을 넘으면 점수를 부여하고 총점이 일정 이상일 때만 화재로 판정해 오작동을 줄였습니다.

화재가 감지되면 소화제를 분사하는 액추에이터가 동작합니다. 솔레노이드 밸브로 소화제 용기를 개방하고, 분사 노즐의 각도를 제어해 화원 방향으로 분사합니다.

WiFi 모듈을 통해 감지 이벤트를 서버로 전송하고, 사용자 스마트폰에 즉시 알림을 보냅니다. 원격지에 있어도 주방 상황을 확인할 수 있습니다.

제어 로직은 상태 머신(FSM)으로 구현했습니다:

각 상태 전환은 센서 점수와 시간 임계값 조합으로 결정됩니다. 단순히 "연기 감지 → 분사"가 아니라, 여러 근거가 누적되어야 분사하도록 설계했습니다.

같이 수행한 팀장의 블로그에 프로젝트의 전체 시스템 구성, 회로도, 코드 등이 상세히 정리되어 있습니다.

오탐 방지가 핵심: 단일 센서 기반 감지는 오작동이 많아 실사용이 어려움. 복합 센서 + 시간 윈도우 + 임계값 튜닝이 필수
액추에이터 선택의 어려움: 소화제 분사에 적합한 솔레노이드 밸브를 찾는 게 생각보다 까다로움. 압력, 유량, 가격을 모두 고려해야 함
실험 환경의 한계: 실제 불을 이용한 테스트는 안전 문제로 제한적. 초 단위 정밀도가 아닌 수 초 단위로 검증
통합 설계의 경험: 센서, 제어기, 액추에이터, 통신을 하나의 제품으로 통합하는 과정이 가장 큰 학습. 하나의 서브시스템만 잘 만들어서는 안 됨
팀워크: 하드웨어/펌웨어/서버/앱을 분담해서 진행. 인터페이스 정의가 초반에 명확해야 뒤에 충돌이 안 생김

이 프로젝트는 IoT 디바이스의 전체 파이프라인(센싱-판단-구동-통신)을 경험할 수 있는 좋은 기회였고, 단순한 회로 실습과 달리 실제 사회 문제를 해결하는 제품을 만든다는 목표가 있어 동기부여가 강했습니다.