KR101433303B1 - 플라즈마 라이팅 시스템을 이용한 시설 원예의 일조량 조절 장치 - Google Patents

플라즈마 라이팅 시스템을 이용한 시설 원예의 일조량 조절 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명 플라즈마 라이팅 시스템을 이용한 시설 원예의 일조량 조절 장치는 시설 원예의 실내 조도를 센싱하기 위한 조도 센서와, 시설 원예에 설치되는 것으로 제어부에 의하여 on-off되는 다수의 플라즈마 라이팅 시스템과, 상기 조도 센서로부터 수신되는 조도, 조도시간 설정부에서 전송하는 기준 조도 및 기준 조도 시간 및 타이머에 의한 시간 정보를 기초로 하여 플라즈마 라이팅 시스템의 on-off를 제어하는 제어부와, 상기 제어부에 일일 필요한 조도 기준 시간과 기준 조도를 설정하여 제어부로 전송하는 조도 시간 설정부와, 제어부에 시간 정보를 제공하는 타이머 및 조도 및 조명한 시간을 카운트하여 저장하는 메모리부로 구성된 것이며, 조도센서는 광자속(PAR)센서로써 신호를 제어부에 전달하여 플라즈마 라이팅 시스템의 가동 시간을 결정하여 운전 시키고, 연동부를 통하여 에어컨 또는 가온장치를 가동하는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

플라즈마 라이팅 시스템을 이용한 시설 원예의 일조량 조절 장치{Sunshine Adjustment Apparatus of Facility Hoticulture by Using Plasma Lighting System}
본 발명은 감귤 나무와 같이 키가 큰 식물에 플라즈마 라이팅 시스템을 이용하여 일조량을 조절함으로써 낙과를 줄여 생산량을 증대하는 것에 관한 것이다. 일반적으로 감귤과 같은 과일은 일조량에 따라 낙과율이 상당한 차이가 있는 것이다. 특히 시설 원예에서, 극조기 가온(11월 초순부터 가온 시작)이나, 조기 가온(11월 하순 ~ 12월)의 경우 일조량 부족으로 인하여 낙과가 많아서 생산량이 급감하는 것이다. 아래 표 1은 일조량에 따른 감귤 생산량을 나타내고 있는 것이다.
[표 1]
Figure 112012103905016-pat00001
본 발명과 관련한 종래의 기술은 대한민국 특허 등록 제10-1166780호에 개시되어 있다. 도 1은 종래의 온실용 조명 장치 구성도이다. 상기도 1에서 종래의 온실용 조명 장치는 조명(10), 조명지지바(20), 및 상기 조명지지바(20)에 상기 조명(10)을 고정하는 연결부재(30)dmf 포함하는 온실용 조명장치로서, 상기 연결부재(30)는 반복적으로 조명(10)의 위치와 방향을 변경하고 고정시키는 것이 가능한 선형의 금속 또는 폴리머 소재로 구성된 것이다. 또한, 상기 연결부재(30)인 선형의 금속 또는 폴리머 소재는 [0015] 0.1 m ~ 2.0 m의 길이를 가지며, 온실용 조명장치는 재배작물과 약 10cm의 거리를 두고 약 100umol/m2·s이상의 밝기로 발광하도록 운용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 선형의 금속 또는 폴리머 소재로는 금속와이어와 자바라관이 결합된 형태가 사용될 수 있으며 금속와이어는 자바라관 속에 위치하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 조명지지바(20)은 1개 이상의 조명(10)이 고정되며, 승강시스템에 의해 높낮이 조절이 가능하도록 설치되며 승강시스템으로는 온실 천정의 가로대(40)에 고정된 도르레(60) 및 승강용 전동장치(70)으로 구성된 것을 나타내고 있는 것이다.
상기와 같은 종래의 온실용 조명 장치는 식물의 크기가 비교적 작은 엽체류나 수경식물에 적합한 것으로 식물의 성장시 키높이에 맞추어 근접 거리에서 재배 식물에 조명할 수 있는 특징이 있는 것이다. 그러나 감귤류와 같이 키가 큰 식물의 경우 상기와 같은 종래의 온실용 조명 장치는 상측을 조명할 경우 중간이나 하측은 조명의 빛이 약하여 식물의 광합성을 일으킬 수 없게 되며, 빛의 세기가 일정한 크기로 지속적으로 조사되어야 식물의 광합성이 이루어지므로 조명장치를 이동 시키면서 식물에 빛을 조사할 경우 식물의 광합성은 전혀 이루어지지 않게 되는 문제점이 있고 또한 상기와 같은 종래의 온실용 조명 장치는 일반적인 특정 파장대의 LED를 사용하는 것으로 감귤의 성장이 멈추고 착색되어야 할 시기에 계속적으로 과수가 성장하는 문제점 등 특별히 감귤 식물의 광합성에 적합한 파장의 일조량을 보충할 수 없는 문제점이 있는 것이다. 또한 일조량이 부족한 경우 부족한 시간을 카운트하여 일조량을 조절할 수 없는 문제점이 있는 것이다. 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 일조량의 시간을 카운트하여 부족한 일조량만큼 일조량을 보충하기 위한 것이고, 다른 목적은 특별히 감귤 식물의 광합성과 태양광에 근접한 파장을 갖는 플라즈마 라이팅 시스템으로 빛을 조사하여 감귤성장과 수확에 가장 적합한 파장 영역의 일조량을 조사하도록 하기 위한 것이며, 광합성의 효율을 높이기 위해서 에어컨이나 다른 가온장치와 연동하도록 된 것이 특징이다.
상기와 같이 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명 플라즈마 라이팅 시스템을 이용한 시설 원예의 일조량 조절 장치는 시설 원예의 실내 조도를 센싱하기 위한 조도 센서와, 시설 원예에 설치되는 것으로 제어부에 의하여 on-off되는 다수의 플라즈마 라이팅 시스템과, 상기 조도 센서로부터 수신되는 조도, 조도시간 설정부에서 전송하는 기준 조도 및 기준 조도 시간 및 타이머에 의한 시간 정보를 기초로 하여 플라즈마 라이팅 시스템을 on-off를 제어하는 제어부와, 상기 제어부에 일일 필요한 조도 기준 시간과 기준 조도를 설정하여 제어부로 전송하는 조도 시간 설정부와, 제어부에 시간 정보를 제공하는 타이머 및 조도 및 조명한 시간을 카운트하여 저장하는 메모리부와 플라즈마 라이팅 시스템이 off 되면 에어컨이나 가온장치에 신호를 주어 연동이 되도록 하는 연동부와 조도센서로부터 수신되는 광자속이 특정 값 이상으로 지속될 경우 에어컨이나 가온장치를 연동하여 하우스의 온도를 30 ~ 35℃로 유지되도록 제어함으로써 식물의 광합성 효율을 높이며, 자동운전 및 수동운전을 입력할 수 있는 리모컨부와 운전 상태를 표시해주는 표시부로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명 플라즈마 라이팅 시스템을 이용한 시설 원예의 일조량 조절 장치는 일일 자연 조도 시간을 카운트하여 부족한 일조량을 보충하여 줄 수 있는 효과가 있는 것이다. 또한 본 발명 플라즈마 라이팅 시스템을 이용한 시설 원예의 일조량 조절 장치는 감귤 식물의 광합성에 적합한 파장영역의 빛을 제공함으로써 감귤 식물의 낙과를 방지하여 생산량을 증대할 수 있는 효과가 있으며, 빛이 사라진 후에도 광합성에 의해서 형성된 포도당이 식물의 잎에서 줄기를 통해 과실에 저장될 수 있는 적절한 온도 및 시간을 충분히 유지해 줌으로써 감귤의 당도가 높아져 품질이 향상되고, 여름철 장마로 인하여 일조량의 부족을 보충할 수 있고, 감귤의 비대기 이후 착색의 효과가 있어 감귤의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.
도 1은 종래 온실 조명 장치의 구성도,
도 2는 감귤 식물의 광합성 파장 영역을 나타내는 그래프,
도 3은 본 발명에 적용되는 플라즈마 라이팅 시스템의 파장 영역 그래프,
도 4는 본 발명에 적용되는 플라즈마 라이팅 시스템의 조도,
도 5는 본 발명 플라즈마 라이팅 시스템을 이용한 시설 원예의 일조량 조절 장치 제1실시 예 구성도,
도 6은 본 발명 플라즈마 라이팅 시스템을 이용한 시설 원예의 일조량 조절 장치 제2실시 예 구성도이다.
도 7은 본 발명 플라즈마 라이팅 시스템의 동작설명 플로차트 구성도이다.
상기와 같은 목적을 가진 본 발명 플라즈마 라이팅 시스템을 이용한 시설 원예의 일조량 조절 장치를 도 2 내지 도 6을 기초로 하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 감귤 식물의 광합성 파장 영역을 나타내는 그래프이다. 상기도 2에서 감귤 식물의 광합성에 적합한 파장은 가시 광선 파장 영역인 380nm ~ 750 nm임을 나타내고 있는 것이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 플라즈마 라이팅 시스템의 파장 영역 그래프이다. 상기도 3에서 본 발명에 적용되는 플라즈마 라이팅 시스템(PLS)의 파장 영역이 자연 태양광 파장 영역과 유사함을 확인할 수 있는 것이다. 따라서 플라즈마 라이팅 시스템을 감귤 식물의 일조량으로 이용하면 자연 태양광의 일조와 같은 광합성 효과를 얻을 수 있음을 나타내고 있는 것이다.
도 4는 본 발명에 적용되는 플라즈마 라이팅 시스템의 조도이다. 상기도 4에서 본 발명에 적용되는 플라즈마 라이팅 시스템의 조도는 빔 각도와 재배 식물과 라이팅 시스템과의 거리에 따라 상이하나 2m 거리의 빔 각도 120도에서 조도가 2790 lux 임을 나타내고 있는 것이다. 이는 감귤 식물의 광합성이 일어나는 빛의 세기가 30 ~ 150 umol/㎡.sec(1620 ~ 8100lux/m2) 의 조도를 갖기때문에 1500 ~ 7500 lux/m2의 플라즈마 라이팅으로 충분함을 알 수 있는 것이다.
도 5는 본 발명 플라즈마 라이팅 시스템을 이용한 시설 원예의 일조량 조절 장치 제1실시예 구성도이다. 상기도 5에서 본 발명 플라즈마 라이팅 시스템을 이용한 시설 원예의 일조량 조절 장치는 시설 원예의 실내 조도를 센싱하기 위한 조도 센서(220)과, 시설 원예에 설치되는 것으로 제어부에 의하여 on-off되는 다수의 플라즈마 라이팅 시스템(240)과, 상기 조도 센서(220)으로부터 수신되는 조도, 타이머 시간 정보, 조도시간 설정부(230)에서 전송하는 기준 조도 및 기준 조도 시간을 기초로 하여 플라즈마 라이팅 시스템(240)의 on-off를 제어하는 제어부(200)과, 일일 필요한 조도 기준 시간과 기준 조도를 설정하여 제어부로 전송하는 조도 시간 설정부(230)과, 제어부에 시간 정보를 제공하는 타이머(210) 및 조도시간 및 조도를 저장하는 메모리부(250)으로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다. 상기와 같이 구성된 본 발명 플라즈마 라이팅 시스템을 이용한 시설 원예의 일조량 조절 장치는 가온 기에 적합한 일일 조도 시간 및 기준 조도를 조도 시간 설정부(230)에서 설정하고 조도 센서(220)은 현재의 조도를 실시간으로 센싱하여 제어부(200)으로 전송하며, 타이머(210)은 시간 정보를 제어부(200)으로 전송하는 것으로 제어부(200)은 조도 설정부(230)로부터 수신된 기준 조도와 기준 조도 시간을 메모리부(250)에 저장된 실제 조도 및 실제 조도 시간을 비교하여 추가적으로 필요한 조도 및 조도 시간을 산정하여 플라즈마 라이팅 시스템을 on-off 제어하는 것이다. 상기에서 조도 센서(220)은 감지 범위가 가시 광선 영역인 400 ~ 700nm 파장을 갖는 광합성 유효 광자속 센서(Photo Synthetically Active Radiation Sensor : PAR Sensor) 인 것을 특징으로 하는 것이다.
도 6은 본 발명 플라즈마 라이팅 시스템을 이용한 시설 원예의 일조량 조절 장치 제2실시예 구성도이다. 상기도 6에서 본 발명 플라즈마 라이팅 시스템을 이용한 시설 원예의 일조량 조절 장치 제2실시 예는 조도 및 조도시간 산정부(260)을 별도로 구성하여 기준 조도 설정부(230)에서 설정된 기준 조도 및 기준 조도시간과 메모리부(250)에 저장된 실제 조도 및 조도 시간을 비교하여 추가적으로 필요한 조도 및 조도 시간을 산정하도록 하고 제어부(200)은 조도 및 조도시간 산정부(260)에서 산정된 추가적으로 필요한 조도 및 조도 시간을 수신 받아 플라즈마 라이팅 시스템(240)을 on-off 제어하는 것이다. 또한 상기 제어부는 PAR 센서에서 수신되는 광자속이 30umol/㎡·s 이하의 값이 30분 이상 지속되거나 불규칙하게 수신되는 경우에는 플라즈마 라이팅 시스템이 가동되도록 제어되는 것이며, 본 발명 플라즈마 라이팅 시스템은 행렬 형태로 배열되므로 운전 정지의 경우 입구에서부터 먼 곳으로 순차적으로 정지시키는 것이다. 또한 본 발명 플라즈마 라이팅 시스템은 운전 정지 신호가 콘트롤러에 입력되면 에어컨 또는 가온장치(280)이 운전할 수 있도록 신호를 제공해주는 연동부(270)으로 구성되어 있으며, 에어컨 또는 가온장치(280)이 운전을 개시한 시간을 타이머(210)에서 산정부(260)에 제공하면 제어부(200)에서 설정부(230)에 설정된 시간과 메모리부(250)에 저장된 실제 시간을 비교하여 에어컨 또는 가온장치(280)이 4 ~ 5 시간 가동 후 운전을 정지 하도록 작동할 수도 있는 것이다. 또한 자동운전 및 수동운전을 입력할 수 있는 리모컨부(290)과 운전 상태를 표시해주는 표시부(291)로 구성되어 있다. 또한 제어부(200)에 PAR 센서로부터 수신되는 광자속이 100umol/㎡·s 이상으로 10시간 이상 지속적으로 입력되는 경우에는 연동부(270)에 신호를 주어 에어컨 또는 가온장치(280)이 운전을 개시하여 하우스의 온도를 30 ~ 35℃로 유지되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 것이다.
도 7은 본 발명 플라즈마 라이팅 시스템의 동작설명 플로차트 구성도이다. 상기 도 7에서 본 발명 플라즈마 라이팅 시스템은 PAR 센서로부터 수신된 값 광자속이 30umol/㎡·s 이상 값이 10시간 미만일 경우 일조량 부족으로 인식하여 플라즈마 라이팅 시스템(PLS; Plasma Lighting System, 이하 'PLS'라 칭함)을 가동시키고, 4-5시간 PLS를 운전 후 하우스 입구에서 먼 곳부터 PLS를 순차적으로 정지시키고, PLS가 모두 정지되면 에어컨 또는 가온장치에 신호를 주어 에어컨 또는 가온장치가 4-5시간 가동 후 정지되며, PAR 센서로부터 수신된 값 광자속이 30umol/s/㎡ 이하의 경우가 30분이상 지속되거나, 불규칙하게 신호가 들어올 때 흐린날 또는 장마로 날씨를 인식하여 PLS를 가동시키고 에어컨 또는 가온장치를 가동시켜 사용자가 시간을 입력함으로 가동시간을 결정하며, PAR 센서로부터 수신된 값 광자속이 100umol/㎡·s 이상이 10시간 이상 지속될 경우 에어컨 또는 가온장치를 가동시켜 하우스 온도가 30-35℃로 일정시간 가동 후 에어컨 또는 가온장치가 정지하며, PAR 센서로부터 수신된 값 광자속이 100umol/㎡·s 이상이 10시간 미만일 경우 일조량 부족으로 인식하여 플라즈마 라이팅 시스템(PLS)를 가동시키고, 4-5시간 플라즈마 라이팅 시스템(PLS)를 운전 후 하우스 입구에서 먼 곳부터 플라즈마 라이팅 시스템(PLS)를 순차적으로 정지시키고, 플라즈마 라이팅 시스템(PLS)가 모두 정지되면 에어컨 또는 가온장치에 신호를 주어 에어컨 또는 가온장치가 4-5시간 가동 후 정지되며, PAR 센서로부터 수신된 값 광자속이 100umol/㎡·s 이하의 경우가 30분이상 지속되거나, 불규칙하게 신호가 들어올 때 흐린날 또는 장마로 날씨를 인식하여 PLS를 가동시키고 에어컨 또는 가온장치를 가동시켜 사용자가 시간을 입력함으로 가동시간을 결정하여 가동 시키는 동작 구성을 갖는 특징이 있다. 또한 상기와 같이 구성된 본 발명의 플라즈마 라이팅 시스템을 이용한 시설 원예의 일조량 조절 장치는 자연 태양광과 파장 및 스펙트럼이 유사한 플라즈마 라이팅 시스템이므로 감귤 재배지에 조명 및 일조량을 보충해 줌으로써 낙과를 획기적으로 줄일 수 있고 감귤의 성장과 착색등에 좋은 영향을 미쳐 품질이 우수한 감귤을 생산할 수 있는 장점이 있는 것이다.

10 : 조명, 20 : 조명지지바,
30 ; 연결부재, 40 ; 가로대,
60 : 도르레, 70 : 전동장치,
200 : 제어부, 210 : 타이머,
220 : 조도 센서, 230 : 조도시간 설정부,
240 : 플라즈마 라이팅 시스템, 250 ; 메모리부

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 감귤과 같은 시설 원예의 일조량을 조절하기 위한 플라즈마 라이팅 시스템을 이용한 일조량 조절장치에 있어서,
    상기 플라즈마 라이팅 시스템을 이용한 일조량 조절장치는,
    시설 원예의 실내 조도를 센싱하기 위한 조도 센서(220)와;
    시설 원예에 설치되는 것으로 제어부에 의하여 on-off되는 다수의 플라즈마 라이팅 시스템(240)과;
    일일 필요한 조도 기준 시간과 기준 조도를 설정하여 제어부로 전송하는 조도 시간 설정부(230)와;
    제어부에 시간 정보를 제공하는 타이머(210)와;
    기준조도 설정부(230)에서 설정된 기준 조도 및 기준 조도시간과 메모리부(250)에 저장된 실제 조도 및 조도 시간을 비교하여 추가적으로 필요한 조도 및 조도 시간을 산정하는 조도 및 조도시간 산정부(260)와;
    상기 조도 및 조도시간 산정부(260)으로부터 추가적으로 필요한 조도 및 조도시간을 수신하여 플라즈마 라이팅 시스템을 on off 제어하는 제어부(200)와;
    및 조도시간 및 조도를 저장하는 메모리부(250)과;
    에어컨 또는 가온장치(280)를 가동시키는 연동부(270)와;
    플라즈마 라이팅 시스템을 가동시킬 시간과 에어컨 또는 가온장치를 가동시킬 시간을 입력하고 표시하는 리모컨부(290)과 플라즈마 라이팅 시스템과 에어컨 또는 가온장치의 운전 상태를 나타내는 표시부(291)로 구성되되,
    상기 조도 센서는 PAR 센서이고,
    상기 제어부는 상기 플라즈마 라이팅 시스템은 PAR 센서로부터 수신된 값 광자속이 30umol/㎡·s 이하의 경우가 30분이상 지속되거나, 불규칙하게 신호가 들어올 때 흐린날 또는 장마로 날씨를 인식하여 플라즈마 라이팅 시스템을 가동시키고 에어컨 또는 가온장치를 가동시켜 사용자가 시간을 입력함으로 가동시간을 결정하며, PAR 센서로부터 수신된 값 광자속이 100umol/㎡·s 이상이 30분 이상 지속될 경우 에어컨 또는 가온장치를 가동시켜 하우스 온도가 30-35℃로 일정시간 가동 후 에어컨 또는 가온장치가 정지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 라이팅 시스템을 이용한 일조량 조절장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 플라즈마 라이팅 시스템은 PAR 센서로부터 수신된 값 광자속이 100umol/㎡·s 이하의 경우가 30분이상 지속되거나, 불규칙하게 신호가 들어올 때 흐린날 또는 장마로 날씨를 인식하여 플라즈마 라이팅 시스템을 가동시키고 에어컨 또는 가온장치를 가동시켜 사용자가 시간을 입력함으로 가동시간을 결정하여 가동 시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 라이팅 시스템을 이용한 일조량 조절장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20170080896A (ko) * 2015-12-30 2017-07-11 농업회사법인주식회사육성에그리 작물별 필요 광량을 조절할 수 있는 식물재배용 조명장치

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