교실 자동 냉난방·환기 시스템

SSHS 「불 대수와 논리게이트로 만드는 스마트 발명품」 발명수업 팀 프로젝트(2026-08)입니다. 센서 6개를 읽어 장치 4개를 제어하는 판단 규칙을 and·or·not 세 연산만으로 적고, 진리표 64줄로 검증했습니다.

원래 tkinter 창으로 만든 프로그램은 설치 없이 쓰는 시뮬레이터로도 옮겼습니다. 진리표와 전체 테스트가 함께 들어 있습니다.

교실에서는 창문을 열어둔 채 에어컨이 돌고, 아무도 없는데 난방이 켜져 있고, 공기가 답답한데 아무도 창문을 열지 않습니다. 켜야 할 조건은 분명한데 사람이 매번 놓치는 문제라, 그 조건을 논리식으로 적어 기계가 대신 판단하게 했습니다.

입력과 출력

입력	뜻	출력	뜻
`R`	자동 운영 모드가 켜져 있는가	`C`	냉방
`P`	교실에 사람이 있는가	`H`	난방
`W`	창문이 열렸는가	`A1`	창문 닫기 경고음
`T1`	외부 온도가 28도를 초과하는가	`A2`	창문 열기 경고음
`T2`	외부 온도가 18도 미만인가
`Q`	이산화탄소 농도가 높은가

입력이 6개이므로 가능한 조합은 2⁶ = 64가지입니다. 전부 진리표로 적어 검증했습니다.

논리식

hot  = T1 and (not T2)      # 더위 신호가 믿을 만한가
cold = T2 and (not T1)      # 추위 신호가 믿을 만한가

C  = R and P and (not W) and hot  and (not Q)
H  = R and P and (not W) and cold and (not Q)
A1 = R and P and W and (hot or cold) and (not Q)
A2 = P and (not W) and Q

자동 운영 모드를 끄면 사람이 냉난방을 직접 켜고 끕니다. R 이 선택 신호인 2:1 멀티플렉서 구조입니다. 경고음은 안전 장치라 수동 모드에서도 자동 판단을 그대로 씁니다.

C_최종 = (R and C) or ((not R) and 수동냉방)
H_최종 = (R and H) or ((not R) and 수동난방)

결과 한눈에

64가지 중 장치가 하나라도 도는 조합은 12가지뿐입니다. 나머지 52가지는 전부 정지 상태입니다.
냉방과 난방, 창문 닫기 경고와 열기 경고는 어떤 조합에서도 동시에 켜지지 않습니다.
진리표 64줄과 실제 동작을 비교한 전체 테스트: 64 / 64 통과.

R	P	W	T1	T2	Q	C	H	A1	A2	동작
1	1	0	1	0	0	1	0	0	0	자동 냉방
1	1	0	0	1	0	0	1	0	0	자동 난방
1	1	1	1	0	0	0	0	1	0	창문 닫기 경고
1	1	1	0	1	0	0	0	1	0	창문 닫기 경고
0	1	0	*	*	1	0	0	0	1	창문 열기 경고 (4가지)
1	1	0	*	*	1	0	0	0	1	창문 열기 경고 (4가지)

* 는 온도 센서 값과 무관하다는 뜻입니다. 공기 질 경고는 온도를 보지 않습니다.

설계하면서 고친 세 가지

문제	증상	해결
`A1`에 창문 조건이 없었습니다	창문이 닫혀 있는데 "닫아 주세요"가 울립니다	`W` 추가
`A2`에 창문 조건이 없었습니다	창문이 열려 있는데 "여세요"가 울립니다	`not W` 추가
`T1`과 `T2`가 동시에 참일 수 있었습니다	냉방과 난방이 함께 켜집니다	`hot` / `cold` 로 분리

세 번째는 물리적으로 불가능한 입력입니다. 28도를 넘으면서 동시에 18도 미만일 수는 없으니, 센서가 그런 값을 보내면 고장으로 보고 온도로 움직이는 출력을 전부 멈춥니다. 세 가지 모두 식만 봐서는 찾지 못했고, 진리표 64줄을 눈으로 훑다가 발견했습니다.

입력과 출력

논리식

결과 한눈에

설계하면서 고친 세 가지

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