KR101328692B1 - 식물공장 시스템이 구비된 건물구조 - Google Patents

식물공장 시스템이 구비된 건물구조 Download PDF

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    • E04H5/08—Buildings or groups of buildings for agricultural purposes

Abstract

본 발명은 식물공장 시스템이 구비된 건물구조를 제공한다.
상기 식물공장 시스템이 구비된 건물구조는, 복수의 층으로 이루어진 건물구조에 있어서, 식물이 재배되는 공간이 형성된 식물재배공간부와, 상기 식물재배공간부의 외부에 상기 식물재배공간부를 둘러싸도록 배치되며, 건물의 상하를 연결하는 공용공간부 및, 상기 공용공간부의 외부에 상기 공용공간부 및 상기 식물재배공간부를 둘러싸도록 배치되며, 건물의 최외각에 위치하고, 상기 공용공간부에 의해 상기 식물재배공간부와 기능적으로 분리되게 구비되는 외부공간부를 포함하며, 상기 식물재배공간부는 상기 공용공간부와 상기 외부공간부에 의해 밀폐된 공간이 형성되고, 단열이 이루어지되, 상기 공용공간부는 상기 식물재배공간부와 상기 외부공간부를 연결하는 수평이동부를 더 포함하고, 상기 공용공간부는 상기 식물재배공간부 측으로 형성된 내부전단벽과 상기 외부공간부 측으로 형성된 외부전단벽을 포함한 이중 전단벽으로 이루어지며, 상기 외부전단벽과 상기 내부전단벽 사이에는 상기 복수의 층에 연결된 승강수단 또는 계단이 배치될 수 있다.

Description

식물공장 시스템이 구비된 건물구조{BUILDING STRUCTURE WITH PLANT FACTORY SYSTEM}
본 발명은 식물공장 시스템이 구비된 건물 구조에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 건물 내부에 식물공장이 배치되어 밀폐형 공간이 형성될 수 있는 식물공장시스템이 구비된 건물구조에 관한 것이다.
식물공장(Plant Factory)은 시설 내에서 식물의 발육에 필요한 환경을 조명이나 공조, 양액 공급 등에 의해 인공적으로 제어하고 계절에 상관없이 연속적으로 생산할 수 있는 시스템이다. 이른바 공장제 생산 시스템을 도입한 농업방식으로 노지재배와 수경재배 다음으로 등장하였고, 환경 제어 기술이 고도로 발달되었음을 반영하는 농업방식이다.
식물공장은 모든 환경조건이 인공적으로 제어되는 시설 내부에서 작물이 재배되므로 연중 안정적인 생산이 가능하다. 그리고, 체계적인 생산 설비에서 작물이 재배, 수확되므로 재배작물을 규격화 및 정량화할 수 있다.
또한, 소비자 수요 트렌드의 변화 등에 대응한 신속한 재배 품목교체 등이 보다 수월하게 이루어질 수 있으므로 기존의 노지재배에 비해 훨씬 개선된 시장 대응 능력을 보유할 수 있다.
우리나라의 경우, 한정된 국토와 고밀도 인구로 인하여 지속가능한 식량공급을 실현하기 위해 식물공장을 실용화, 보급화할 필요가 있다.
이러한 식물공장은 수평형 식물공장과 수직형 식물공장이 있는데, 수평형 식물공장은 태양광을 이용할 수 있도록 단층 건물 구조로 되어 있고, 수직형 식물공장은 일반적으로 다층건물 구조로 되어 있다.
도 1에는 종래 수직형 식물공장이 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 수직형 식물공장(10)은 재배공간(11)에 재배시설(13)과 인공광원(15) 등이 구비된 재배유닛이 상하 다층으로 배치되어 있다. 수직형 식물공장은 광원으로 태양광과 인공광을 병용하거나 인공광만을 이용할 수 있다.
그런데, 수평형 식물공장은 유럽 등지에서 실현되고 있는 반면에, 수직형 식물공장은 계획 및 설계수준에 그칠 뿐 실용화되지 못하고 있는 실정이다.
이러한 수직형 식물공장이 실용화되지 못하는 이유는 경제성 때문이다. 일반적으로 계획되고 제시되는 수직형 식물공장은 식물공장이 대부분의 공간을 차지하는 단독 건물 형태로 되어 있다.
그런데 이 경우 식물공장의 모든 환경조건을 인공적으로 제어 가능하도록 조절하기 위한 시설 예컨대, 단열시설이나 태양광을 차단할수 있는 차폐시설 등을 별도로 설치해야 하는데, 건물전체에 이러한 시설을 설치하게 되면 식물공장의 초기투자 비용이 증가하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서 그 목적 측면은, 식물재배공간부가 공용공간부 및 외부공간부의 내부에 배치됨으로서 태양광이 차단될 수 있는 밀폐형 공간이 형성되고 단열에 유리해지므로 식물공장의 초기 투자비용이 절감되는 식물공장시스템이 구비된 건물구조를 제공하는 데에 있다.
또한 본 발명은 일 측면으로써, 전단벽이 이중으로 되어 있고 그 내부에 공용공간부가 배치됨으로써 건물 전체의 횡강성이 증대되어 구조적으로 안정된 효과를 얻을 수 있고, 이로 인해 전단벽의 벽체 두께가 얇아질 수 있어 구조적 물량이 절감되는 경제적 이점을 제공하는 식물공장시스템이 구비된 건물구조를 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은, 복수의 층으로 이루어진 건물구조에 있어서, 식물이 재배되는 공간이 형성된 식물재배공간부;와, 상기 식물재배공간부의 외부에 상기 식물재배공간부를 둘러싸도록 배치되며, 건물의 상하를 연결하는 공용공간부; 및, 상기 공용공간부의 외부에 상기 공용공간부 및 상기 식물재배공간부를 둘러싸도록 배치되며, 건물의 최외각에 위치하고, 상기 공용공간부에 의해 상기 식물재배공간부와 기능적으로 분리되게 구비되는 외부공간부;를 포함하며, 상기 식물재배공간부는 상기 공용공간부와 상기 외부공간부에 의해 밀폐된 공간이 형성되고, 단열이 이루어지되, 상기 공용공간부는 상기 식물재배공간부와 상기 외부공간부를 연결하는 수평이동부;를 더 포함하고, 상기 공용공간부는 상기 식물재배공간부 측으로 형성된 내부전단벽과 상기 외부공간부 측으로 형성된 외부전단벽을 포함한 이중 전단벽으로 이루어지며, 상기 외부전단벽과 상기 내부전단벽 사이에는 상기 복수의 층에 연결된 승강수단 또는 계단이 배치된 것을 특징으로 하는 식물공장 시스템이 구비된 건물구조를 제공한다.
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한편 바람직하게, 상기 외부공간부는 주거용 공간일 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 식물공장시스템이 구비된 건물구조에 의하면, 식물재배공간부가 공용공간부 및 외부공간부의 내부에 배치됨으로서 태양광이 차단될 수 있는 밀폐형 공간이 형성되고 단열에 유리해지므로 식물공장의 초기 투자비용이 절감되는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 전단벽이 이중으로 되어 있고 그 내부에 공용공간부가 배치됨으로써 건물 전체의 횡강성이 증대되어 구조적으로 안정된 효과를 얻을 수 있고, 이로 인해 전단벽의 두께가 얇아질 수 있으므로 구조적 물량이 절감되어 비용면에서 경제적인 이점이 있다.
아울러, 외부공간부가 특히 주거용 공간으로 형성되는 경우에 운송비가 절감되며, 교육적 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래 수직형 식물공장을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 식물공장 시스템이 구비된 건물구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 식물공장 시스템이 구비된 건물구조를 나탸내는 평면도이다.
도 4는 종래 전단벽이 단일한 경우의 수평하중에 대한 전단력을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 적용되는 전단벽이 이중으로 된 경우의 수평하중에 대한 전단력을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.
먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 식물공장 시스템이 구비된 건물구조의 기술적인 특징을 이해시키기에 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 식물공장시스템이 구비된 건물구조(100)는 복수의 층으로 이루어진 건물에 있어서, 식물이 재배되는 공간이 형성된 식물재배공간부(110)와, 상기 식물재배공간부(110)의 외부에 배치되며, 건물의 상하를 연결하는 공용공간부(130)와, 상기 공용공간부(130)의 외부에 위치하는 외부공간부(150)를 포함하여 구성된다.
즉, 본 발명은 식물공장과 복수의 층으로 이루어진 고층건물이 복합화된 시스템을 제공한다.
상기 식물재배공간부(110)에는 식물을 생산하는데 필요한 조명이나 공조, 양액공급 등의 시설이 설치될 수 있다.
또한, 상기 외부공간부(150)는 주거나 상업공간 등 다양한 공간이 형성될 수 있다. 그리고, 건물의 최외각에 설치됨으로써 자연채광이나 조망에 유리할 수 있다.
한편, 상기 공용공간부(130)는 상기 식물재배공간부(110)와 상기 외부공간부(150) 사이에 배치될 수 있고, 건물의 상하를 연결하는 공간으로 형성될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 공용공간부(130)는 상기 식물재배공간부(110) 측으로 형성된 내부전단벽(141)과 상기 외부공간부(150) 측으로 형성된 외부전단벽(143)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 외부전단벽(143)과 상기 내부전단벽(141) 사이에는 상기 복수의 층에 연결된 승강수단(135) 또는 계단(133)이 배치될 수 있다.
일반적으로 전단벽 구조 시스템은 주로 공간이 일정한 면적으로 분할, 구획되는 고층아파트, 호텔 등에 적용되는 구조시스템으로 수평하중에 따른 전단력을 벽체가 지지하도록 구성된 구조시스템을 말하며, 보와 기둥에 의해 하중을 지지하는 라멘구조에 비해 수평하중에 대하여 큰 내력을 가지게 된다.
상기 공용공간부(130)는, 도 2 및 도 3에 도시된 일실시예와 같이, 이러한 고층건물의 수평하중 예컨대, 지진이나 바람 등의 횡하중의 작용에 의한 전단력에 저항하는 내부전단벽(141)과 외부전단벽(143)을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 내부전단벽(141)은 상기 식물재배공간부(110)와 상기 공용공간부(130) 사이에 배치되며, 상기 외부전단벽(143)은 상기 외부공간부(150)와 상기 공용공간부(130) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 건물구조(100)는 횡하중에 대한 전단력에 저항하는 전단벽이 이중으로 되어 있어 구조성능면에서 최적화된 시스템이다. 이러한 구조로 인한 효과에 대한 상세한 설명은 후술한다.
또한, 상기 내부전단벽(141)과 상기 외부전단벽(143) 사이에는 상기 복수의 층에 연결된 승강수단(135) 또는 계단(133)이 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 공용공간부(130)는 상기 식물재배공간부(110)의 상,하층과 상기 외부공간부(150)의 상,하층을 연결하여 건물의 상하를 기능적으로 연결하게 된다.
상기와 같이, 상기 공용공간부(130)는 승강수단(135) 또는 계단(133)으로 된 비교적 밀폐된 공간으로 되어 있고 건물의 상하로 연결된 구조로 되어 있기 때문에, 이러한 공용공간부(130)가 상기 내부전단벽(141) 및 상기 외부전단벽(143) 사이에 배치되어 건물전체의 횡강성은 극대화 될 수 있다.
또한, 상기 공용공간부(130)가 상하로 연결된 밀폐형 공간으로 구성되어 있으므로, 상기 공용공간부(130)의 내부에 배치된 상기 식물재배공간부(110)는 자연스럽게 자연광이 차단되어 인공광을 이용한 밀폐형 식물공장을 구성하기에 적합하게 된다.
일반적으로 식물공장은 태양광 형과 태양광, 인공광 병용형 및 인공광 형이 있는데, 비닐하우스나 유리온실 등을 이용하는 태양광 형은 광량의 제어가 곤란하고, 일조시간제어가 불가능하며, 작물의 품질관리 및 계획생산이 어려운 재배방식이다. 반면에 인공광을 이용한 식물공장은 최적환경조건에서 작물을 재배할 수 있고, 광량을 제어할 수 있으므로 계획생산이 가능하다. 다만, 인공광형은 태양광을 차단하는 차폐시설 등이 필요하므로 식물공장 설치시 초기 투자비용이 고가인 단점이 있다.
그러나, 본 발명에 따른 식물공장시스템이 구비된 건물구조(100)에 의하면, 상기 공용공간부(130)에 의해서 자연적으로 태양광이 차단되기 때문에 별도의 태양광 차폐시설을 필요로 하지 않으므로 이러한 초기 투자비용을 절감할 수 있다.
또한, 상기 식물재배공간부(110)는 상기 공용공간부(130) 및 상기 외부공간부(150)의 내부에 배치되어, 건물 전체가 식물공장인 경우에 비하여 단열에 유리할 수 있다. 식물공장의 경우 인공적으로 생산환경을 제어하기 위하여 냉,난방의 손실이 적어야 하므로 단열시설 및 공조시설을 갖추게 되는데, 본 발명에 의하면 이러한 시설에 투자하는 비용을 절감할 수 있는 우수한 효과가 있다.
한편, 도 4의 (a), (b)는 전단벽이 단일한 경우의 수직단면도 및 평면도를 도시하고 있고, 도 5의 (a), (b)는 본 발명과 같이 전단벽이 이중인 경우의 수직단면도 및 평면도를 도시한다.
본 발명에 따른 식물공장시스템을 구비한 건물구조(100)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 횡력에 저항하는 전단벽이 상기 내부전단벽(141)과 상기 외부전단벽(143)을 포함하는 이중으로 되어 있고, 상기 내부전단벽(141)과 외부전단벽(143) 사이가 밀폐된 공간으로 형성되어 있다.
이에 따라, 본 발명에 적용되는 전단벽 구조는, 도 4에 도시된 바와 같이 단일한 전단벽(S)으로 건물(B)의 수평하중(F)을 지지하는 구조에 비하여 더 큰 단면 2차 모멘트 즉, 횡강성을 보유할 수 있어 구조적으로 최적화된 시스템을 보유할 수 있다. 따라서, 상기 식물공장시스템을 구비한 건물구조(100)가 고층건물에 적용되는 경우에 유리한 구조를 가지며, 상기 내부전단벽(141) 및 상기 외부전단벽(143)의 벽체 두께가 얇아질 수 있으므로 구조적 물량을 절감하여 비용면에서 경제적인 효과를 얻을 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 식물공장시스템이 구비된 건물구조(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 공용공간부(130)는 상기 식물재배공간부(110)와 상기 외부공간부(150)를 연결하는 수평이동부(131)를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 수평이동부(131)는 기능적으로 분리된 공간인 상기 식물재배공간부(110)와 상기 외부공간부(150)를 수평적으로 연결하여 상호간의 이동을 용이하게 할 수 있다.
수직형 식물공장의 장점 중의 하나는 인구밀도가 높은 도심에 위치할 수 있어 생산된 식물을 소비자에게 전달할 때의 운송비가 절감되는 효과를 얻을 수 있는 것인데, 본 발명은 상기 수평이동부(131)를 통하여 건물 내에서 식물이 재배되는 상기 식물재배공간부(110)와 주거나 상업공간 등으로 형성되는 상기 외부공간부(150)가 연결되므로 운송비 절감의 효과가 극대화 될 수 있다.
특히 바람직하게는, 상기 외부공간부(150)는 주거용 공간일 수 있다.
상기 외부공간부(150)는 건물의 최외각에 배치되므로 자연 채광 및 조망에 유리하다. 따라서, 상기 외부공간부(150)가 주거용 공간으로 형성되면 본 발명에 따른 복합화된 건물구조(100)를 최대한 활용할 수 있다.
또한, 상기 외부공간부(150)가 주거용 공간으로 형성되면 거주자가 직접 식물재배공간부(110)에서의 식물재배에 참여할 수 있으므로 식물의 생산 및 소비사이클이 단순해질 수 있고, 상기한 바와 같이 운송비 절감의 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 거주자가 참여하게 되면 자녀로 하여금 직접 채소를 가꾸게 하고 자라나는 과정을 보여줄 수 있으므로 교육적 효과를 얻을 수 있는 이점이 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 식물공장시스템이 구비된 건물구조에 의하면, 식물재배공간부가 공용공간부 및 외부공간부의 내부에 배치됨으로서 태양광이 차단될 수 있는 밀폐형 공간이 형성되고 단열에 유리해지므로 식물공장의 초기 투자비용이 절감되는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 전단벽이 이중으로 되어 있고 그 내부에 공용공간부가 배치됨으로써 건물 전체의 횡강성이 증대되어 구조적으로 안정된 효과를 얻을 수 있고, 이로 인해 전단벽의 벽체 두께가 얇아질 수 있으므로 구조적 물량이 절감되어 비용면에서 경제적인 이점이 있다.
아울러, 상기 외부공간부가 특히 주거용 공간으로 형성되는 경우에 운송비가 절감되며, 교육적 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 지금까지 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한 도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.
100 : 식물공장 시스템이 구비된 건물 구조 110 : 식물재배공간부
130 : 공용공간부 131 : 수평이동부
133 : 계단 135 : 승강수단
141 : 내부전단벽 143 : 외부전단벽
150 : 외부공간부

Claims (4)

  1. 복수의 층으로 이루어진 건물구조에 있어서,
    식물이 재배되는 공간이 형성된 식물재배공간부;
    상기 식물재배공간부의 외부에 상기 식물재배공간부를 둘러싸도록 배치되며, 건물의 상하를 연결하는 공용공간부; 및,
    상기 공용공간부의 외부에 상기 공용공간부 및 상기 식물재배공간부를 둘러싸도록 배치되며, 건물의 최외각에 위치하고, 상기 공용공간부에 의해 상기 식물재배공간부와 기능적으로 분리되게 구비되는 외부공간부;를 포함하며,
    상기 식물재배공간부에는 상기 공용공간부와 상기 외부공간부에 의해 밀폐된 공간이 형성되고, 단열이 이루어지되,
    상기 공용공간부는 상기 식물재배공간부와 상기 외부공간부를 연결하는 수평이동부;를 더 포함하고,
    상기 공용공간부는 상기 식물재배공간부 측으로 형성된 내부전단벽과 상기 외부공간부 측으로 형성된 외부전단벽을 포함한 이중 전단벽으로 이루어지며, 상기 외부전단벽과 상기 내부전단벽 사이에는 상기 복수의 층에 연결된 승강수단 또는 계단이 배치된 것을 특징으로 하는 식물공장 시스템이 구비된 건물구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 외부공간부는 주거용 공간인 것을 특징으로 하는 식물공장 시스템이 구비된 건물구조.
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