KR101862759B1 - 극한 지역에서의 생존을 위한 팽창형 생존 캡슐 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 극한 지역에서의 생존을 위해 적용 가능한 에너지 순환형 제어가 가능한 팽창형 생존 캡슐에 관한 것으로, 본 발명의 실시 예를 따르는 팽창형 생존 캡슐은, 상기 생존 캡슐은 극한 지역에서 팽창하여 내부에 생존에 필요한 공간을 확보하고, 상기 생존 캡슐은 에너지 공급 장치, 에너지 저장 장치 및 식물 공장을 포함하고, 상기 에너지 공급 장치는 에너지를 생성 및 변환하여 상기 생성 및 변환된 에너지를 상기 식물 공장으로 공급하고, 상기 에너지 저장 장치는 여분의 에너지를 저장하고, 상기 식물 공장은 상기 에너지 공급 장치로부터 공급받은 에너지를 이용하여 식물 및 식량 자원을 생산하고, 상기 식물 공장에서 생성된 생성물은 상기 에너지 공급 장치로 공급되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 극한 지역에서의 생존을 위한 팽창형 생존 캡슐에 관한 것이다.
극지방, 사막, 물 속의 과학기지는 과학 탐사를 위하여 지속적인 주거가 필요하지만, 접근성이 용이하지 않기 때문에 식량 및 다양한 형태의 에너지를 지속적으로 공급하는 것은 상당한 비용 및 시간이 소요된다. 또한, 최근 대두되고 있는 화성 또는 달 등에 건설되는 우주 기지는 식량 및 에너지의 공급이 사실상 불가능하다. 또한, 자연재해나 방사선 오염 등으로 인하여 접근이 어려운 지역의 경우도 식량 및 다양한 형태의 에너지를 지속적으로 공급하는 것이 제한될 수 밖에 없다.
이러한 극한 지역에서의 생존을 위해서는 에너지 및 식량이 지속적으로 공급되어야 하며, 생존을 위한 공간 등이 충분히 확보되어야 한다.
또한, 상기한 바와 같이, 식량 및 다양한 형태의 에너지를 지속적 공급 없이도 에너지 자급이 가능한 형태의 주거 환경을 제공하는 것이 필요하다. 아래의 선행기술문헌은 에너지 및 물질 순환을 이용하여 에너지 자립을 목적으로 하는 건물을 개시하고 있다. 그러나, 아래 선행기술문헌의 건물은 식량 등의 다양한 형태의 에너지에 대한 공급 및 순환 방법에 대하여 전혀 개시하고 있지 않기 때문에 외부의 에너지 공급이 극히 제한되는 환경에서 식량, 전기, 열, 산소 등의 에너지 자립이 가능한 주거 환경을 제공하지 못한다.
본 발명은 극한 지역에서 생존을 위해 충분한 생존 공간, 에너지 및 식량을 공급할 수 있는 극한 지역에서의 생존을 위한 팽창형 생존 캡슐을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 극한 지역에서의 생존을 위해 적용 가능한 에너지 순환형 제어가 가능한 팽창형 생존 캡슐에 관한 것으로, 본 발명의 실시 예를 따르는 팽창형 생존 캡슐은, 상기 생존 캡슐은 극한 지역에서 팽창하여 내부에 생존에 필요한 공간을 확보하고, 상기 생존 캡슐은 에너지 공급 장치, 에너지 저장 장치 및 식물 공장을 포함하고, 상기 에너지 공급 장치는 에너지를 생성 및 변환하여 상기 생성 및 변환된 에너지를 상기 식물 공장으로 공급하고, 상기 에너지 저장 장치는 여분의 에너지를 저장하고, 상기 식물 공장은 상기 에너지 공급 장치로부터 공급받은 에너지를 이용하여 식물 및 식량 자원을 생산하고, 상기 식물 공장에서 생성된 생성물은 상기 에너지 공급 장치로 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한, 태양 에너지를 공급받아 에너지를 변환하여 상기 에너지 공급 장치로 공급하는 태양 전지를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 식물 공장은, 상기 에너지 공급 장치로부터 공급된 에너지를 이용하여 온도, 습도, 이산화탄소 및 산소 중 적어도 하나의 환경인자를 조절하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 캡슐부의 환경인자를 모니터링하고, 모니터링된 환경인자를 기초로 에너지 공급 장치 및 에너지 저장 장치의 에너지 공급, 에너지 저장 및 에너지 변환 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 제어 장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 극한 지역에서의 생존을 위한 팽창형 생존 캡슐은, 극한 지역에서 생존을 위해 충분한 생존 공간, 에너지 및 식량을 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예를 따르는 팽창형 생존 캡슐을 도시한 것이다.
도 2는 팽창형 생존 캡슐 내에서 에너지 흐름을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 팽창형 생존 캡의 각 구성 및 각 구성의 제어 방법을 도시한 것이다.
도 2는 팽창형 생존 캡슐 내에서 에너지 흐름을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 팽창형 생존 캡의 각 구성 및 각 구성의 제어 방법을 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예를 따르는 팽창형 생존 캡슐(100)을 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 예를 따르는 팽창형 생존 캡슐을 도시한 것이고, 도 2는 팽창형 생존 캡슐 내에서 에너지 흐름을 도시한 것이다.
본 발명은 극한 지역에서의 생존을 위해 적용 가능한 에너지 순환형 제어가 가능한 팽창형 생존 캡슐(100)에 관한 것으로, 본 발명의 실시 예를 따르는 팽창형 생존 캡슐(100)은, 상기 생존 캡슐은 극한 지역에서 팽창하여 내부에 생존에 필요한 공간을 확보하고, 상기 생존 캡슐은 에너지 공급 장치(120), 에너지 저장 장치(140) 및 식물 공장(130)을 포함하고, 상기 에너지 공급 장치(120)는 에너지를 생성 및 변환하여 상기 생성 및 변환된 에너지를 상기 식물 공장(130)으로 공급하고, 상기 에너지 저장 장치(140)는 여분의 에너지를 저장하고, 상기 식물 공장(130)은 상기 에너지 공급 장치(120)로부터 공급받은 에너지를 이용하여 식물 및 식량 자원을 생산하고, 상기 식물 공장(130)에서 생성된 생성물은 상기 에너지 공급 장치(120)로 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한, 태양 에너지를 공급받아 에너지를 변환하여 상기 에너지 공급 장치(120)로 공급하는 태양 전지(160)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 식물 공장(130)은, 상기 에너지 공급 장치(120)로부터 공급된 에너지를 이용하여 온도, 습도, 이산화탄소 및 산소 중 적어도 하나의 환경인자를 조절하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 캡슐부의 환경인자를 모니터링하고, 모니터링된 환경인자를 기초로 에너지 공급 장치 및 에너지 저장 장치의 에너지 공급, 에너지 저장 및 에너지 변환 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 제어 장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 극한지 적용형 그리고 나아가서 우주농장에 사용 가능한 팽창형 생존 캡슐(100)을 제시한다. 상기 생존 캡슐은 팽창함으로써 극한 지역 및 우주 농장용으로 식물생장에 필요한 최소조건을 만족할 수 있다. 또한, 에너지 공급 장치(120), 식물 공장(130) 및 에너지 저장 장치(140)를 포함하므로, 온도, 습소, 빛 제어가 가능하고 그린하우스에서 필요한 에너지 및 물질 공급 시스템을 갖출 수 있다. 상기 팽창형 생존 캡슐(100)은 극한 지역 및 우주 농장용으로 적합한 빛과 온도에 따라서 즉각적인 부풀려지고 줄어드는 것이 가능한 에너지가 선순환하는 자급자족 생존 캡슐에 해당할 수 있다.
이를 통하여, 극한 지역 개발과 관련한 비즈니스 모델 발굴과 우주 농장 단계적 접근을 위해서 기존 식물 공장(130) 시스템의 혁신적 개량 기술개발과 고부가 가치 작물생산 및 유통 그리고 최첨단 식물공장 생산 및 시범운영 통해 연구소 기업 모델을 제시하고 단계적 접근을 통해서 극한 지역 생존캡슐 나아가 제한적 우주농장 실현화에 기여할 수 있다.
팽창형 생존 캡슐(100)은, 목표가 되는 극한 지역에 생존 캡슐이 다다른 경우 자동적으로 팽창하게 된다. 이와 같은 구성을 통하여, 적은 부피를 차지하는 상태로 이동할 수 있는 장점이 있다.
상기 팽창형 생존 캡슐(100)은 용이하게 팽창하고 넓은 공간을 확보하기 위해 돔(dom) 형태일 수 있으나 특별히 제한되지 않는다. 생존 캡슐은 사람이 생활하는 공간 및 에너지 저장장치 등이 배치되는 공간을 확보하는 캡슐부(111) 및 각 캡슐부(111)를 연결하는 연결부(112)를 포함할 수 있다. 상기 캡슐부(111)는 에틸렌 테트라 플로에틸렌(ETFE: Ethylene Tetra Fluoroethylene)일 수 있으나, 특별히 한정되지 않는다.
상기 캡슐부(111)는 지름 및 높이가 각각 2 m 이내의 소형일 수 있으며 복수개가 연결된 형상일 수 있다.
도 1을 참조하면, 팽창형 생존 캡슐(100)은 돔 형상이며, 내부에 에너지 공급 장치(120), 식물 공장(130) 및 에너지 저장 장치(140)를 포함한다. 또한, 상기 생존 캡슐(100)은 상호간에 연결될 수 있는 구조를 가질 수 있다. 또한, 생존 캡슐(100)의 내부 또는 외부에 태양전지, 이산화탄소 또는 질소를 공급하는 가스 공급 장치(150) 등을 포함할 수 있다.
에너지 공급 장치(120)는, 에너지 공급 장치(120)는 에너지를 변환/생성하여 공급하는 역할을 한다. 상기 에너지 공급 장치(120)는 식물 공장(130) 및 에너지 저장 장치(140)로부터 다양한 종류의 에너지를 받아들일 수 있다. 또한, 팽창형 생존 캡슐(100) 내의 여러 다른 구성으로부터 에너지를 받아들일 수 있다. 예를 들면, 인간이 생활을 영위함에 따라 소비된 자원, 배출물 등을 받아들일 수 있다. 이와 같이 받아들여진 에너지는 팽창형 생존 캡슐(100) 및 그에 포함되는 식물 공장(130)에 필요한 형태의 에너지로 변환되어 공급될 수 있다. 상기 에너지 공급 장치(120)는 연료전지를 포함할 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.
본 발명의 팽창형 생존 캡슐(100)은 상기 에너지 공급 장치(120)에서 공급된 에너지를 이용하여 상기 식물 공장(130)의 식물 및 식량 자원의 생산 및 상기 팽창형 생존 캡슐(100)에 필요한 에너지를 충당할 수 있다. 또한, 식물 공장(130)에서 생산된 식물 및 식량 자원을 이용하여 팽창형 생존 캡슐(100)에 필요한 식물 및 식량 자원을 충당하고, 상기 식물 공장(130)에서 발생된 메탄가스, 산소 및 불순물을 다시 상기 에너지 공급 장치(120)로 공급할 수 있다.
상기 에너지 공급 장치(120)는, 상기 에너지 저장 장치(140)에서 공급된 에너지, 상기 식물 공장(130)에서 발생된 메탄가스, 산소 및 불순물 및 상기 팽창형 생존 캡슐(100)에서 발생된 불순물을 공급받아 에너지를 변환 및 생성할 수 있다.
구체적으로, 수소는 팽창형 생존 캡슐(100) 및 그에 포함되는 식물 공장(130)에서 발생되는 바이오매스(예: CH4)를 변환하여 수소를 발생시킬 수 있으며, 태양전지 등의 신재생 에너지 생산 설비를 이용하여 물을 전기분해하여 얻을 수 있다.
또한, 물과 산소는 팽창형 생존 캡슐(100) 및 그에 포함되는 식물 공장(130)에서 발생하는 자원을 이용할 수 있다. 이와 같이, 에너지 공급 장치(120)는 수소, 물, 산소 등을 공급받아 팽창형 생존 캡슐(100) 및 그에 포함되는 식물 공장(130)에 필요한 전기, 물, 열 등을 공급할 수 있다.
에너지 저장 장치(140)는, 에너지 저장 장치(140)는 에너지 공급 장치(120)에서 변환 및 생성한 여분의 에너지를 저장하는 역할을 한다. 또한, 팽창형 생존 캡슐(100) 및 그에 포함된 식물 및 식량 생산 시스템에 필요한 에너지를 공급할 수 있다.
상기 에너지 저장 장치(140)는 2차 전지일 수 있으나 특별히 제한되지 않는다.
식물 공장(130)은, 팽창형 생존 캡슐(100) 내에 포함된다. 상기 식물 공장(130)은 생존에 필요한 식량 자원, 산소 및 매탄가스 등의 다양한 에너지를 공급할 수 있다.
예를 들면, 화성 표면에 6명의 인간이 600 일간 살기 위해서 필요로 한 요소들을 정리해보면 지구 귀환용으로 7 ton CH4 연료, CH4 연소를 위한 25 ton 산소, 호흡을 위한 5 ton 산소, 생활을 위한 24 ton 물, 새어나가는 대체용 가스로 4.5 ton의 N2이 필요로 한 것으로 예상된다. 지구와 가까운 금성과 화성의 대기 성분을 확인해 보면, 금성 (CO2: 96.5%, N2: 3.5%)과 화성 (CO2: 95.32%, N2: 2.7%, Ar: 1.6%, O2: 0.13%)의 대기 중 95% 이상이 이산화탄소를 포함하고 있다.
식물은 뿌리에서 물을 그리고 잎에서는 이산화탄소 (CO2)를 흡수하여 빛 에너지를 이용해 엽록체에서 주산물인 탄수화물과 부산물인 산소를 생성하는 광합성을 하게 된다. 그리고 식물도 인간처럼 산소를 흡수하고 이산화탄소를 내보내는 호흡을 하고 있다. 일반 식물들은 낮에는 광합성 량이 호흡량보다 많아 산소를 내보내고, 밤에는 호흡만 일어나므로 이산화탄소를 내보내게 된다. 하지만 선인장은 낮에 온도가 많이 올라가게 되면 일반식물과는 반대로 진화하여 낮에는 호흡만 하고 밤에 광합성 작용을 하기에 밤에 산소를 배출한다. 금성과 화성에 대부분을 차지하는 이산화탄소를 식물이 필요할 때 공급하고 식물과 인간이 공기가 필요할 때는 산소 발생기를 구동시켜서 95 % 이상인 금성과 화성의 대기를 O2 변환시켜서 공급하는 CO2 - O2 loop를 개발해서 우주 공간에서 위에 언급한 30 ton 이상의 산소를 지구에서 운반하는 것이 아니라 화성 표면에서 직접 발생시킬 수 있다. 또한, 식물 생육제어 및 체성분 검정 모듈 개발하기 위하여 식물 생육을 위해 식물생장 환경인자를 제어할 필요가 있다.
지속 가능한 식물친화 에너지 자급 자족형 우주농장의 개발을 위해서는 일차적으로 식물이 살 수 있는 환경을 조성해야 한다. 이러한 물리적 환경 하에서 식물을 이용한, 환경 자원 생산 및 생물 친화 환경을 조성하는 것이 이차적으로 필요하다. 이러한 식물 자원을 효과적으로 이용하기 위해서는 일체형 식물 분석 장치를 통한 실시간 페놈(phenome) 분석이 요구되며, 새로운 체성분 검정 모듈을 통한 유용 대사물질을 진단하여 극대화하는 기술이 필요하며, 다양한 데이터 타입이 분석할 수 있다.
식물이 성장하기 위한 환경을 구축하기 위하여 에너지 및 대사물질의 공급이 필요하다. 특히, 우주와 같이 외부 환경이 열악한 경우에는 생존에 적합한 환경을 조성해 주어야 한다. 즉, 에너지 셀과 생태 셀이 상호 작용을 통하여 공존하게 해야 된다. 에너지 셀과 생태 셀은 단독으로 존재할 수 없으며 하나로 유기적 결합이 될 경우에만 지속가능하며 자급자족 생태계가 구현된다. 이를 하이브리드 셀이라고 정의할 수 있다. 상기 하이브리드 셀의 유기적 결합을 가능케 하며 조절할 수 있는 기능은 별도로 구현될 수 있으며, 이는 컴퓨팅을 통해 구현될 수 있다.
다양한 식물의 자동제어 식물생육환경을 만들기 위하여 각 식물생육에 필요한 빛, 온습도, CO2, O2 등의 환경인자들을 실시간 인식하고 조절할 수 있다. 또한, 식물의 생장에 영향을 미칠 수 있는 식물별 영양분 공급을 모니터링하고 생육에 필요한 영양분 공급을 제어할 수 있다.
즉, 식물 주변 환경에 대한 환경인자 모니터링 및 실시간 피드백 및 영양분 공급 및 생육 성분 조절 제어, 물리적 환경 정보와 생육 제어 정보의 통합 관리가 필요할 수 있다.
구체적으로, 식물 생육을 위한 환경 제어, 식물 생장/대사물질 모니터링 및 데이터 통합 분석과 예측 모델링을 통한 식물생육제어의 과정이 수행될 수 있다.
식물 생육을 위한 환경 제어의 일 예는 이와 같다. 광원을 제어함에 있어서, 식물 특이 광량, 파장, 펄스 등의 필요량에 대한 정보를 관리하고 이를 분석하여 선택적으로 광을 투과할 수 있다. 온도, 습도, 이산화 탄소 및 산소 등의 외부 환경 인자의 경우, 이와 같은 환경 인자를 지속적으로 모니터링하여 조절할 수 있다. 또한, 생육을 제어함에 있어서, 식물에 따른 필요 영양분에 대한 정보를 관리하고 이를 분석하여 자동으로 필요한 영양분의 성분을 조절하고 공급할 수 있다.
상기 식물 공장(130)에서 생산된 식물 및 식량 자원을 이용하여 팽창형 생존 캡슐(100)에 필요한 식물 및 식량 자원을 충당하고, 상기 식물 공장(130)에서 발생된 메탄가스, 산소 및 불순물을 다시 상기 에너지 공급 장치(120)로 공급할 수 있다.
상기 식물 공장(130)에서 식물 및 식량 자원을 생산하는 방법은, 상기 에너지 공급 장치(120)로부터 공급되는 에너지 및 온도, 습도, 이산화탄소 및 산소 중 적어도 하나의 환경인자를 조절하는 것을 포함할 수 있다. 이를 위하여 에너지 공급 장치(120)로부터 공급되는 에너지는 지속적으로 모니터링 되며, 상기 식물 공장(130) 내의 각각의 환경인자는 지속적으로 모니터링되어, 식물 및 식량 자원 생산을 위한 최적의 상태를 지속적으로 유지할 수 있도록 한다. 만일, 환경인자를 유지하기 위해 에너지가 부족한 경우 에너지 공급 장치(120)에서 보다 많은 에너지를 생상 및 공급하도록 제어하고, 필요에 따라서 에너지 저장 장치(140)로부터 에너지를 공급 받을 수 있도록 제어할 수 있다. 반대로, 환경인자 유지를 위한 에너지를 초과하여 에너지가 공급되는 경우 에너지 공급 장치(120)의 에너지 공급이 제한되도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 상기 식물 공장(130)은 식물 생장에 필요한 환경인자 인식 및 조절 시스템, 식물의 생장 및 대사물질의 실시간 모니터링 및 생리진단 시스템 및 다레벨 멀티 데이터 통합 분석 및 예측모델링 시스템을 포함할 수 있다.
태양 전지(160)에서 공급된 에너지는 전기 에너지로 변환되어 에너지 공급 장치(120)로 공급될 수 있다. 또한, 가스 공급 장치(150)는 팽창형 생존 캡슐(100) 외부에 배치되어 대기 중의 질소 및 이산화탄소 등을 에너지 공급 장치(120)로 공급할 수 있다. 이와 같은 에너지 및 가스는 팽창형 캡슐 내에서 필요한 에너지로 변환되어 공급될 수 있다.
상기 에너지 공급 장치, 에너지 저장 장치 및 식물 공장은 제어 장치에 의해 제어될 수 있다. 상기 제어 장치는 생존 캡슐 내부 및 식물 공장에 배치된 다양한 센서를 통해 여러 환경인자를 모니터링할 수 있다. 상기 모니터링되는 환경인자는 생존 캡슐 및 식물 공장의 온도, 습도, 산소 등의 농도, 일조량 등일 수 있다. 상기 모니터링은 일 예로, LabView를 이용한 무선 센싱 기술을 이용하여 실시간 측정 및 분석을 통해 이루어 질 수 있다.
상기 환경인자를 모니터링한 데이터를 기초로 에너지 공급 장치, 에너지 저장 장치, 가스 공급 장치 및 식물 공장 등을 제어할 수 있다. 예를 들어, 식물 공장 또는 생존 캡슐에 산소가 부족한 경우 산소 공급 장치를 통해 산소 공급량을 증가시킬 수 있다. 식물 공장의 일조량이 부족한 경우 에너지 공급 장치에서 일조량을 늘리도록 제어할 수 있다. 상기 에너지 공급 장치는 가역적 연료 전지일 수 있으므로, 모니터링된 환경인자 데이터를 기초로 부족한 에너지로 변환하여 공급할 수 있다. 또한, 에너지 공급 장치에서 공급되는 에너지가 부족한 경우에는 에너지 저장 장치에 저장되는 에너지의 량을 조절할 수 있고, 에너지 저장 장치에서 생존 캡슐, 식물 공장 또는 에너지 공급 장치로 에너지를 공급하도록 제어할 수 있다. 이러한 제어는 RTDS(Real Time Digital Simulator)를 이용한 실시간 예측 및 제어를 통해 이루어질 수 있다.
상기 제어 장치는 식물 공장의 식물 생육을 위한 환경을 제어할 수 있다. 자급형 식물생육 환경을 만들기 위해서는 식물 생육에 필요한 빛, 온습도, CO2, O2 등의 환경 인자를 센서를 통하여 모니터링하고, 이를 조절하는 시스템과 식물의 영양상태를 식물별로 모니터링을 하여 생육에 필요한 영양분 등의 환경인자를 공급할 수 있다.
보다 구체적으로, 생존 캡슐 외부의 환경인자, 빛, 온도, 습도, CO2, O2를 센싱하고, 센싱된 값을 기초로 각 환경인자를 조절할 수 있다. 또한, 식물 영양 상태를 모니터링하여 영양 공급을 제어할 수 있다.
이와 같이 환경인자를 제어함으로써 식물 공장의 식물의 생육뿐 아니라, 생존 캡슐 내에서 생활하는 인간의 생존 환경 전체를 제어할 수 있다. 이를 위해 무선 및 무전원 센서 등을 이용하여 실시간으로 미세한 환경인자의 변화를 측정하고, 다수의 식물 개체의 생리 물질을 측정할 수 있다. 또한, 비접촉 이미징 시스템(예를 들면, Fluorescent camera, IR camera, hyperspectral camera, RGB camera, 3D camera)을 통한 다양한 생육 생리적 활성 마커를 모니터링할 수 있다. 이를 통해, 실시간 식물 생장 확인을 통하여 환경을 제어할 수 있고, 환경에 대한 식물의 반응을 분석하고, 환경에 따른 식물의 생리반응 연관성을 조사할 수 있다. 이를 위해 모니터링되는 대상은 생명 환경물질(O2, H2O), 일차 대사산물(탄수화물, 단백질, 지질), 이차 대사산물(약리물질, 유용물질), 미량원소 물질(철, 칼슘, 마그네슘), 생리조절 물질(호르몬, 산화산물), 환경정화 물질(중금속, 토양오염 물질)일 수 있다.
상기 모니터링된 환경인자 데이터 및 제어된 환경인자 데이터를 이용하여 환경인자를 예측할 수 있다. 유전체, 단백질체, 대사체 분석 integration, 시스템 생물학적 분석, 오믹스 및 시스템생물학적 분석에 따른 복합 대사산물 구성과 생리활성과의 상호 연계성 해석이 가능하다. 또한, 생존 캡슐에서 얻어진 데이터를 통합 처리하여 환경 인자의 변화 및 필요 등을 예측할 수 있고 모델링할 수 있다.
상기 제어 장치는 생존 캡슐 내의 가역적 에너지 순환을 가능하도록 각 구성을 제어할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예를 따르는 팽창형 생존 캡슐은 최소한의 출발 에너지만으로 극한 지역에서 생존을 위해 충분한 생존 공간, 에너지 및 식량을 공급할 수 있다.
도 3은 본 발명의 팽창형 생존 캡의 각 구성 및 각 구성의 제어 방법을 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 팽창형 생존 캡슐 내의 각 구성은 물리적 공간에서 확정될 수 있는 에너지 하이브리드 셀과 가상적 공간에서 확정될 수 있는 생태 하이브리드 셀로 구분될 수 있다. 상기 에너지 하이브리드 셀은 에너지 셀 및 생태 셀로 구분되고, 상기 생태 하이브리드 셀은 환경인자 및 유전인자로 구분될 수 있다.
태양 전지, 에너지 공급 장치 및 에너지 저장 장치는 에너지 셀에 대응할 수 있다. 식물 공장의 식물 및 인간 등은 생태 셀에 대응할 수 있다. 에너지 셀 및 생태 셀은 물질 및 에너지를 상호 교환하게 된다. 이 때, 에너지 셀 및 생태 셀에서 요구되는 물질 및 에너지를 지속적으로 모니터링하여 필요한 물질 및 에너지를 공급하게 된다.
식물 공장, 생존 캡슐 내부 및 생존 캡슐 외부의 습도, 온도, 채광 등은 환경인자에 해당한다. 식물 공장의 식물 및 인간 등의 유전적 요인은 유전인자에 해당한다. 상기 환경인자 및 유전인자는 형상, 생리 및 분자적 측면에서 상호 영향을 주게 된다. 이러한 영향을 지속적으로 모니터링하고 조절하게 된다.
상기 에너지 하이브리드 셀 및 생태 하이브리드 셀은 모니터링 및 피드백을 통해 제어될 수 있다. 제어부는 상기 에너지 하이브리드 셀의 물질, 에너지, 대사물질, 연료 등의 순환을 모니터링하고, 상기 모니터링된 데이터를 분석하여 피드백을 제공할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100: 팽창형 생존 캡슐
111: 캡슐부
112: 연결부
120: 에너지 공급 장치
130: 식물 공장
140: 에너지 저장 장치
150: 가스 공급 장치
160: 태양 전지
111: 캡슐부
112: 연결부
120: 에너지 공급 장치
130: 식물 공장
140: 에너지 저장 장치
150: 가스 공급 장치
160: 태양 전지
Claims (4)
- 극한 지역에서의 생존을 위해 적용 가능한 에너지 순환형 제어가 가능한 팽창형 생존 캡슐에 있어서,
상기 생존 캡슐은 복수의 캡슐부 및 상기 복수의 캡슐부를 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 복수의 캡슐부에 의해 극한 지역에서 팽창하여 내부에 생존에 필요한 공간을 확보하고,
상기 생존 캡슐은 에너지 공급 장치, 에너지 저장 장치 및 식물 공장을 포함하고,
상기 생존 캡슐은 태양 에너지를 공급받아 에너지를 변환하여 상기 에너지 공급 장치로 공급하는 태양 전지를 포함하고,
상기 생존 캡슐 외부에 배치되어 대기 중의 이산화탄소 및 질소를 상기 에너지 공급 장치로 공급하는 가스 공급장치를 포함하고,
상기 에너지 공급 장치는 연료전지를 포함하며 에너지를 생성 및 변환하여 상기 생성 및 변환된 에너지인 전기, 물, 열을 상기 식물 공장으로 공급하고, 상기 에너지 저장 장치는 2차 전지를 포함하고, 여분의 화학적 에너지를 저장하며, 상기 식물 공장은 상기 에너지 공급 장치로부터 공급받은 에너지를 이용하여 식물 및 식량 자원을 생산하고, 상기 식물 공장에서 생성된 메탄가스, 산소, 수소, 물 및 불순물은 상기 에너지 공급 장치로 공급되며, 상기 수소는 메탄가스를 변환시키거나 상기 태양 전지를 이용하여 물을 전기분해하여 얻는 것을 특징으로 하는 팽창형 생존 캡슐.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 식물 공장은, 상기 에너지 공급 장치로부터 공급된 에너지를 이용하여 온도, 습도, 이산화탄소 및 산소 중 적어도 하나의 환경인자를 조절하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 팽창형 생존 캡슐.
- 제1항에 있어서,
상기 복수의 캡슐부의 환경인자를 모니터링하고, 모니터링된 환경인자를 기초로 에너지 공급 장치 및 에너지 저장 장치의 에너지 공급, 에너지 저장 및 에너지 변환 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 팽창형 생존 캡슐.
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| JP2006280252A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Koken Boring Mach Co Ltd | 地下農業工場システム |
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2015
- 2015-12-16 KR KR1020150179882A patent/KR101862759B1/ko active IP Right Grant
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| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |