KR101954248B1 - IoT를 이용한 식물 재배기용 트레이, 스마트 식물 재배기 및 스마트 식물 재배 시스템 - Google Patents

IoT를 이용한 식물 재배기용 트레이, 스마트 식물 재배기 및 스마트 식물 재배 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 사물인터넷 기술을 이용하여, 식물의 품종에 따라 재배 환경을 자동적으로 설정하고, 광원 모듈의 조닝 제어를 자동적으로 수행하며, 사용자 기기를 통해 식물의 재배 과정을 모니터링하며 기록할 수 있는 스마트 식물 재배기와 스마트 식물 재배 시스템이 제공된다.

Description

IoT를 이용한 식물 재배기용 트레이, 스마트 식물 재배기 및 스마트 식물 재배 시스템{TRAY FOR PLANT CULTIVATION DEVICE, SMART PLANT CULTIVATION DEVICE AND SMART PLANT CULTIVATION SYSTEM USING INTERNET-OF-THINGS}
본 발명은 IoT를 이용한 식물 재배기용 트레이, 스마트 식물 재배기 및 스마트 식물 재배 시스템에 관한 것이다.
사물인터넷(Internet of Things, IoT)은 인터넷을 기반으로 사람과 사물, 사물과 사물 간의 정보가 상호 소통되도록 하는 기술을 나타낸다. 각종 사물에는 센서와 통신 모듈이 내장되어 인터넷에 연결되도록 한다. 사물인터넷은 인터넷에 연결된 사물들이 상호 정보를 교환하고 스스로 분석하고 학습한 정보를 사용자에게 제공하거나, 사용자가 인터넷을 통해서 사물들을 원격으로 모니터링하고 제어할 수 있도록 한다.
이 같은 사물인터넷 기술이 발전됨에 따라, 스마트 홈 구축이 현실화되어 가고 있다. 스마트 홈은 TV, 에어컨, 냉장고 등의 가전 제품을 비롯하여 수도, 전기, 조명, 냉난방 등의 에너지 소비 장치와, 도어락, CCTV 등의 보안 장치 등 집 안의 모든 장치들이 인터넷에 연결되어 사용자가 원격으로 모니터링 및 제어할 수 있도록 하는 기술을 나타낸다.
식물 재배기(Plant cultivation device)는 재배 공간의 환경을 인공적으로 제어하여, 씨드나 모종을 성숙한 식물로 생장시키는 기기이다. 일 예로, 식물 재배기는 광원 모듈의 전자 제어를 통해 인공적으로 조명 환경을 조성하고, 배양액 모듈의 전자 제어를 통해 인공적으로 수분 환경과 영양분 환경을 조성하고, 공기조화 모듈의 제어를 통해 인공적으로 기류 환경과 온열 환경을 조성한다.
한편, 최근 시장에서는, 웰빙 라이프와 고품질의 식재료를 원하는 소비자의 니즈에 맞추어, 가전 제품으로 이용할 수 있는 식물 재배기가 출시되고 있는 실정이다.
그러나 일반적인 가정용 식물 재배기는 식물의 품종을 반영하여 재배 환경을 설정할 수 없고, 광원 모듈의 조닝 제어가 불가능하며, 사용자가 식물의 생육 과정을 직관적으로 모니터링하고 기록(데이터베이스화)할 수 있는 수단을 마련하지 못하는 문제가 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2017-0125783호, 2017.11.15공개
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 사물인터넷 기술을 이용하여, 식물의 품종에 따라 재배 환경을 자동적으로 설정하고, 광원 모듈의 조닝 제어를 자동적으로 수행하며, 사물인터넷을 이용하여 식물의 생육 과정을 모니터링하며 기록할 수 있는 스마트 식물 재배기와 스마트 식물 재배 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 식물 재배기용 트레이는 재배 공간이 존재하고, 배양액 모듈을 포함하는 식물 재배기의 상기 재배 공간에 배치되는 식물 재배기용 트레이에 있어서, 복수의 캡슐이 배치되는 복수의 캡슐 배치 지점이 형성되어 있는 상판; 상기 상판의 아래에 형성되어 있고, 상기 배양액 모듈로부터 배양액을 공급받는 배양액 챔버; 상기 배양액 모듈과 연결되어 배양액을 분사하는 배양액 분사 유닛을 포함하고, 상기 배양액 분사 유닛은 상기 상판의 하면에 배치되고, 복수의 행과 일대일로 대응되어 배치되며, 상기 복수의 캡슐의 측방 개방 부분을 향하여 배양액을 분사하는 복수의 분사구가 형성되어 있는 복수의 분사관을 포함할 수 있다.
상기 트레이는 상기 상판과 이격되는 하판과 상기 상판과 상기 하판을 연결하는 측판을 포함하고, 상기 측판에는 상기 배양액 모듈과 연결되어 배양액을 공급받는 유입 채널이 형성되어 있고, 상기 배양액 분사 유닛은 일측이 상기 복수의 분사관과 연결되는 연결관과, 상기 연결관의 타측에 배치되어 상기 연결관과 상기 유입 채널을 연결하는 연결 포트를 포함하고, 상기 연결 포트는 상기 연결관과 수직으로 배치되고 상기 유입 채널의 상측에 배치되어, 상기 연결 포트의 유로와 상기 유입 채널의 유로는 수직 방향으로 연결될 수 있다.
상기 유입 채널은 본체와 상기 유입 채널의 본체에서 상측으로 만곡되는 도킹부를 포함하고, 상기 연결 포트는 상기 유입 채널의 도킹부에 하측으로 가압되도록 도킹될 수 있다.
상기 복수의 캡슐 배치 지점 각각은 상기 복수의 캡슐 중 적어도 하나가 삽입되는 홀과, 상기 홀에서 아래로 단차를 형성하며 내측으로 돌출되며 상기 복수의 캡슐 중 적어도 하나를 지지하는 지지부를 포함할 수 있다.
상기 복수의 캡슐 배치 지점은 복수의 행과 복수의 열을 따라 배치되고, 상기 복수의 분사관이 배치되는 복수의 행은 상기 복수의 캡슐 배치 지점이 배치되는 복수의 행과 수직 방향을 기준으로 오버랩되지 않고, 상기 복수의 분사구는 상기 복수의 분사관이 배치되는 복수의 행을 따라 배열될 수 있다.
상기 복수의 분사관이 배치되는 복수의 행은 상기 복수의 캡슐 배치 지점이 배치되는 복수의 행의 사이에 배치되고, 상기 복수의 분사구는 상기 복수의 캡슐 배치 지점 중 일측으로 이웃하는 복수의 캡슐 배치 지점으로 배양액을 분사하는 복수의 제1분사구와 상기 복수의 캡슐 배치 지점 중 타측으로 이웃하는 복수의 캡슐 배치 지점으로 배양액을 분사하는 복수의 제2분사구를 포함할 수 있다.
상기 트레이는 상기 상판에 형성되고 상기 복수의 캡슐 배치 지점이 배치되는 복수의 열과 일대일로 대응되어 배치되는 복수의 이랑부와, 상기 상판에 형성되고 상기 복수의 이랑부의 사이에 함몰되어 배치되는 복수의 고랑부를 포함할 수 있다.
상기 복수의 이랑부 각각은 상기 복수의 캡슐 배치 지점 중 대응되는 캡슐 배치 지점의 둘레의 적어도 일부를 따라 형성되고, 상기 복수의 캡슐 배치 지점이 배치되는 복수의 열 중 대응되는 열을 향하여 위로 경사지는 경사부를 포함할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 식물 재배기는 재배 공간이 존재하는 케이스; 상기 케이스의 재배 공간에 배치되고, 내부에 배양액 챔버가 형성되어 있는 트레이; 상기 배양액 챔버에 배양액을 공급하는 배양액 공급 모듈을 포함하고, 상기 트레이는, 복수의 캡슐이 배치되는 복수의 캡슐 배치 지점이 형성되어 있는 상판; 상기 배양액 모듈과 연결되어 배양액을 분사하는 배양액 분사 유닛을 포함하고, 상기 배양액 분사 유닛은 상기 상판의 하면에 배치되고, 복수의 행과 일대일로 대응되어 배치되며, 상기 복수의 캡슐의 측방 개방 부분을 향하여 배양액을 분사하는 복수의 분사구가 형성되어 있는 복수의 분사관을 포함할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 식물 재배 시스템은 복수의 캡슐; 상기 복수의 캡슐이 배치되는 식물 재배기; 상기 식물 재배기와 통신하는 사용자 기기를 포함하고, 상기 식물 재배기는, 재배 공간이 존재하는 케이스; 상기 케이스의 재배 공간에 배치되고, 내부에 배양액 챔버가 형성되어 있는 트레이; 상기 배양액 챔버에 배양액을 공급하는 배양액 공급 모듈을 포함하고, 상기 트레이는, 상기 복수의 캡슐이 배치되는 복수의 캡슐 배치 지점이 형성되어 있는 상판; 상기 배양액 모듈과 연결되어 배양액을 분사하는 배양액 분사 유닛을 포함하고, 상기 배양액 분사 유닛은 상기 상판의 하면에 배치되고, 복수의 행과 일대일로 대응되어 배치되며, 상기 복수의 캡슐의 측방 개방 부분을 향하여 배양액을 분사하는 복수의 분사구가 형성되어 있는 복수의 분사관을 포함할 수 있다.
본 발명에서는 식물의 품종에 따라 재배 환경을 자동적으로 설정하고, 스마트폰의 앱(App, Application) 등을 이용하여 식물의 재배 과정을 직관적으로 모니터링하여, 식물의 재배 과정을 기록할 수 있는 식물 재배 시스템을 제공한다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 식물 재배 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 캡슐을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 캡슐의 커버가 개봉되기 전의 상태(도 3의 (1)와, 본 발명의 캡슐의 커버가 개봉된 후의 상태(도 3의 (2))와, 본 발명의 커버에서 인식부가 배치되는 부분(도 3의 (3))을 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 식물 재배기를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 식물 재배기에서 도어가 개방된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 캡슐이 트레이에 삽입되는 것을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 트레이를 상판을 제거하고 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 광원 모듈의 조닝 제어를 나타낸 개념도이다.
도 9는 자연광의 조도가 시간에 따라 변화하는 것을 나타낸 그래프이다.
도 10은 광원 모듈의 디밍 제어에 따라 재배 공간의 조도가 변화하는 것을 나타낸 그래프이다.
도 11은 눈부심 발생 조건을 나타낸 개념도이다.
도 12는 눈부심 발생 조건에서 복수의 램프를 그룹핑하여 독립적으로 제어하는 것을 나타낸 개념도이다.
도 13은 본 발명의 공기조화 모듈을 나타낸 계통도이다.
도 14는 본 발명의 리필 포트를 나타낸 사시도이다.
도 15는 본 발명의 배양액 모듈과 공기조화 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 16은 본 발명의 배양액 모듈을 나타낸 계통도이다.
도 17은 본 발명의 공기조화 모듈을 나타낸 계통도이다.
도 18은 본 발명의 사용자 기기에서 제공되는 재배 정보 이미지(앱 리스트)를 나타낸 개념도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "위(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 식물 재배 시스템(1000)을 설명한다. 도 1은 본 발명의 식물 재배 시스템을 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명의 캡슐을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 캡슐의 커버가 개봉되기 전의 상태(도 3의 (1)와, 본 발명의 캡슐의 커버가 개봉된 후의 상태(도 3의 (2))와, 본 발명의 커버에서 인식부가 배치되는 부분(도 3의 (3))을 나타낸 평면도이고, 도 4는 본 발명의 식물 재배기를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 식물 재배기에서 도어가 개방된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 캡슐이 트레이에 삽입되는 것을 나타낸 사시도이고, 도 7은 본 발명의 트레이를 상판을 제거하고 나타낸 사시도이고, 도 8은 본 발명의 광원 모듈의 조닝 제어를 나타낸 개념도이고, 도 9는 자연광의 조도가 시간에 따라 변화하는 것을 나타낸 그래프이고, 도 10은 광원 모듈의 디밍 제어에 따라 재배 공간의 조도가 변화하는 것을 나타낸 그래프이고, 도 11은 눈부심 발생 조건을 나타낸 개념도이고, 도 12는 눈부심 발생 조건에서 복수의 램프를 그룹핑하여 독립적으로 제어하는 것을 나타낸 개념도이고, 도 13은 광원 모듈의 성장 제어를 나타낸 개념도이고, 도 14는 본 발명의 리필 포트를 나타낸 사시도이고, 도 15는 본 발명의 배양액 모듈과 공기조화 모듈을 나타낸 사시도이고, 도 16은 본 발명의 배양액 모듈을 나타낸 계통도이고, 도 17은 본 발명의 공기조화 모듈을 나타낸 계통도이고, 도 18은 본 발명의 사용자 기기에서 제공되는 재배 정보 이미지(앱 리스트)를 나타낸 개념도이다.
본 발명의 식물 재배 시스템(1000)은 캡슐(100), 식물 재배기(200), 사용자 기기(300) 및 서버(400)를 포함할 수 있다. 본 발명의 식물 재배 시스템(1000)에서는 사물인터넷 기술(Internet of Things, IoT)이 적용되어, 캡슐(100)의 센싱 정보를 바탕으로, 식물의 재배 환경을 자동적으로 전자 제어할 수 있는 식물 재배기(200)를 제공한다. 또한, 사용자는 사용자 기기(300)를 통해, 식물의 재배 과정을 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 이와 동시에 재배 기록이 데이터베이스화되어 사용자 기기(300)에 저장될 수 있다. 나아가 사용자는 사용자 기기(300)를 통해 식물 재배기(200)를 원격으로 제어하여, 식물의 재배 환경을 커스터마이징(Customizing)할 수도 있다.
캡슐(100)은 씨드(150, Seed)가 패키징(Packaging)된 구성 요소일 수 있다. 이 경우, 씨드(150)는 그 자체의 의미인 씨드뿐만 아니라, 씨드가 발아한 모종(Nursery plants)도 포함하는 개념일 수 있다. 캡슐(100)의 종류는 씨드의 품종에 따라 다양할 수 있다. 사용자는 시장(Market place)에서 자신의 기호에 맞게 캡슐(100)의 품종을 취사 선택하여 구매할 수 있다.
캡슐(100)은 식물 재배기(200)의 트레이(220)에 배치될 수 있다. 캡슐(100)의 씨드나 모종은 식물 재배기(200)의 재배 공간(s1)에서 배양되어 성숙될 수 있다.
캡슐(100)의 품종은 식물 재배기(200)의 센서 모듈(270)에 의해 센싱(무선 인식)될 수 있다. 이 경우, 무선 인식 방법으로는 다양한 종류의 방법이 이용될 수 있다.
일 예로, 캡슐(100)은 RFID(Radio frequency identification) 방식에 의해 무선 인식될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 캡슐(100)의 무선 인식 방식에는 바-코드(Bar code), QR-코드(Quick response code) 및 NFC(Near field communication, 근거리 무선 통신) 등 다양한 방식이 이용될 수 있다.
상술한 바에 따르면, 캡슐(100)의 품종은 센서 모듈(270)에 의해 식별(IDentification)될 수 있고, 이에 따라, 센서 모듈(270)은 "품종 정보"를 생성할 수 있다.
캡슐(100)은 커버(110), 인식부(120), 프레임(130), 수용부(140) 및 씨드(150)를 포함할 수 있다.
커버(110)는 프레임(130)의 상부 프레임(131)의 상측에 배치될 수 있다. 커버(110)는 프레임(130)의 상부 프레임(131)의 개방 부분을 커버할 수 있다.
커버(110)는 제1커버(111) 및 제2커버(112)를 포함할 수 있다. 제1커버(111)는 씨드 캡(100)을 개봉하였을 때 보존되는 부분일 수 있다. 제1커버(111)는 대략적으로 프레임(130)의 상부 프레임(131)을 따라서 링 형태로 배치될 수 있다.
제1커버(111)는 본체(111-1)와 제1커버(111)의 본체(111-1)에서 경방향 내측으로 돌출되는 추가 영역(111-2)을 포함할 수 있다. 제1커버(111)의 본체(111-1)는 상부 프레임(131)의 본체(131-1)의 상면에 배치될 수 있고, 제1커버(111)의 추가 영역(111-2)은 상부 프레임(131)의 지지부(131-2)의 상면에 배치될 수 있다.
제2커버(112)는 캡슐(100)을 개봉하였을 때 제거되는 부분일 수 있다. 제2커버(112)를 제거하기 위해, 제2커버(112)와 제1커버(111)의 경계선에는 이지 컷(Easy-cut)이 형성되어 있을 수 있다.
제2커버(112)는 대략적으로 프레임(130)의 상부 프레임(131)의 개방 부분에 위치할 수 있다. 제2커버(112)는 원 형태의 본체(112-1)와, 제2커버(112)의 본체(112-1)에서 외측으로 돌출된 돌출부(112-2)를 포함할 수 있다. 제2커버(112)의 돌출부(112-2)의 적어도 일부는 제1커버(111)와 오버랩될 수 있다. 이 경우, 제2커버(112)의 돌출부(112-2)의 적어도 일부는 제1커버(111)의 본체(111-1)뿐만 아니라, 제1커버(111)의 추가 영역(111-2)과 수직 방향으로 오버랩될 수 있다. 한편, 사용자는 제2커버(112)의 돌출부(112-2)를 파지한 후, 제2커버(112)의 돌출부(112-2)를 당겨 제2커버(112)를 제거할 수 있다. 사용자가 제2커버(112)의 돌출부(112-2)를 파지하기 쉽도록, 제2커버(112)의 돌출부(112-2)는 제1커버(111)와 접착되지 않은 상태로 존재할 수 있다. 즉, 제2커버(112)의 돌출부(112-2)의 하면은 제1커버(111)의 상면과 분리되어 존재할 수 있다.
인식부(120)는 식물 재배기(200)의 센서 모듈(270)에 의해 인식되는 부분일 수 있다. 캡슐(100)의 인식 방식으로 RFID 방식이 사용되는 경우, 인식부(120)는 "태그(Tag)"일 수 있다.
이 경우, 인식부(120)는 캡슐(100)의 "품종 정보"가 저장되어 있는 "IC(Integrated circuit, 집적회로) 칩"과, 센서 모듈(270)과 무선 통신하기 위한 "무선 통신 유닛"과, "IC 칩"과 "무선 통신 유닛"이 실장된 인쇄 회로 기판(PCB, Printed Circuit Board)으로 이뤄질 수 있다. 인쇄 회로 기판으로는 연성 인쇄 회로 기판(FPCB, Flexible Printed Circuit Board)이 사용될 수 있다.
이외에도, 캡슐(100)의 인식 방식에는 다양한 센싱 방식이 이용될 수도 있다. 일 예로, 캡슐(100)에서 발생하는 고유의 자기장을 홀 센서(Hall-sensor)에 의해 인식하는 방식 등이 있다. 이 경우, 캡슐(100)의 인식부(120)는 고유의 자기장을 발생하는 자성체일 수 있다.
인식부(120)는 커버(110)의 제1커버(111)의 내부에 배치될 수 있다. 즉, 인식부(120)는 커버(110)의 제1커버(111)에 의해 커버되어, 외부로 노출되지 않을 수 있다. 따라서 사용자가 캡슐(100)을 개봉한 경우, 인식부(120)는 보존되어 식물 재배기(200)의 센서 모듈(270)에 의해 센싱될 수 있다.
인식부(120)는 제1커버(111)의 본체(111-1)와 제1커버(111)의 추가 영역(111-2)에 배치될 수 있다. 또한, 인식부(120)는 제2커버(112)와 이웃하여 배치될 수 있다. 즉, 인식부(120)에서 제1커버(111)의 본체(111-1)에 배치되는 부분은 제1커버(111)의 본체(111-1)에서 경방향 내측에 배치될 수 있다.
한편, 인식부(120)는 다양한 위치에 배치될 수 있다. 일 예로, 본 발명의 변형례(미도시)에서는 인식부(120)가 프레임(130)에 배치될 수 있다. 이 경우, 인식부(120)는 프레임(130)의 가이드(134)의 내부에 배치될 수 있다.
프레임(130)은 캡슐(110)의 골격을 이루는 부재일 수 있다. 프레임(130)의 재질은 합성 수지를 포함할 수 있다. 프레임(130)은 "플라스틱 사출 성형"에 의해 제작될 수 있다. 프레임(130)의 내부에는 수용부(140)가 배치될 수 있다. 프레임(130)의 상부에는 커버(110)가 배치될 수 있다.
프레임(130)은 상부 프레임(131), 측부 프레임(132) 및 하부 프레임(133)을 포함할 수 있다. 상부 프레임(131) 및 하부 프레임(133)은 링 형태일 수 있고, 상호 수직 방향(상하 방향)으로 이격되어 위치할 수 있다. 상부 프레임(131)은 링 형태의 본체(131-1)와 링 형태의 본체(131-1)에서 경방향 내측으로 돌출되는 지지부(132-1)를 포함할 수 있다. 측부 프레임(132)은 상부 프레임(131)과 하부 프레임(133)을 연결할 수 있다. 측부 프레임(132)은 원주 방향으로 상호 이격되는 제1측부 프레임(132-1), 제2측부 프레임(132-2) 및 제3측부 프레임(미도시)을 포함할 수 있다.
프레임(130)은 상부 프레임(131)에 형성된 1개의 상측 개방 부분과, 하부 프레임(133)에 형성된 1개의 하측 개방 부분과, 제1 내지 제3측부 프레임(132-1, 132-2, 미도시)의 사이에 형성된 3개의 측방 개방 부분을 가질 수 있다. 따라서 프레임(130)의 내부에 배치되는 수용부(140)는 외부의 공기와 수분을 프레임(130)의 개방 부분에 의해 원활하게 흡수할 수 있다.
프레임(130)에는 식물 재배기(200)의 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)의 가이드 수용부(221-4)에 수용되는 가이드(134)가 형성될 수 있다. 이 경우, 프레임(130)의 가이드(134)는 상부 프레임(131)의 하면과 측부 프레임(132)의 외주면에서 외측으로 돌출되어 형성될 수 있다. 나아가 프레임(130)의 가이드(134)는 복수 개로 존재할 수 있으며, 복수 개의 프레임(130)의 가이드(134)는 상호 원주 방향으로 이격되어, 제1측부 프레임(132-1), 제2측부 프레임(132-2) 및 제3측부 프레임(미도시) 중 적어도 2개에 1개씩 배치될 수 있다.
수용부(140)는 자연 상태에서의 토양과 같이, 씨드(150)를 수용하는 부분일 수 있다. 수용부(140)의 재질은 통기성 재질 및 수분 흡수 재질을 포함할 수 있다. 일 예로, 수용부(140)의 재질은 다공성의 스펀지 재질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
식물 재배기(200)는 전자 제어에 의해 식물의 재배 환경을 설정하여 식물을 재배하는 기기일 수 있다. 나아가 본 발명에서는 사물인터넷 기술을 적용하여, 재배되는 식물의 품종에 따라 적정한 재배 환경을 자동적으로 설정할 수 있고, 다양한 조명 제어가 가능한 식물 재배기(200)를 제공한다.
식물 재배기(200)는 케이스(210), 트레이(220), 광원 모듈(230), 카메라 모듈(240), 배양액 모듈(250), 공기조화 모듈(260), 센서 모듈(270), 센서 유닛(280) 및 제어 모듈(미도시)을 포함할 수 있다. 상술한 식물 재배기(200)의 구성 요소는 다양한 설계적 요청에 의해 생략될 수 있다.
케이스(210)는 식물 재배기(200)의 외관을 형성하는 구성 요소일 수 있다. 케이스(210)의 내부에는 식물이 재배되는 재배 공간(s1)과, 상기 재배 공간(s1)의 하측에 위치하는 추가 공간(s2)과, 상기 재배 공간(s1)의 상측에 위치하는 제1공간(s3)과, 상기 재배 공간(s1)의 후방에 위치하는 제2공간(s4)이 형성될 수 있다.
재배 공간(s1)은 복수로 존재할 수 있다. 일 예로, 도 3에서 나타내는 바와 같이, 식물 재배기(200)에 적층된 2개의 재배 공간(s1)이 존재할 수 있다.
재배 공간(s1)이 복수로 존재하는 경우, 각각의 재배 공간(s1)마다 트레이(220)와 광원 모듈(230)과 카메라 모듈(240)이 배치될 수 있다. 즉, 트레이(220), 광원 모듈(230) 및 카메라 모듈(240)은 재배 공간(s1)과 동일한 개수로 마련될 수 있다.
케이스(210)의 재배 공간(s1)에는 트레이(220), 광원 모듈(230) 및 카메라 모듈(240)이 배치될 수 있다. 이 경우, 케이스(210)의 재배 공간(s1)의 바닥면(하측 부분)에는 트레이(220)가 배치될 수 있고, 케이스(210)의 재배 공간(s1)의 천정면(상측 부분)에는 광원 모듈(230) 및 카메라 모듈(240)이 배치될 수 있다(도 5의 (1) 참조).
한편, 추가 공간(s2)은 단순한 수납 공간이거나, 재배된 식물을 저장하는 공간이거나, 복수의 캡슐(100)이 저장되고 배양되어 복수의 캡슐(100)의 씨드(150)가 발아하는 공간일 수 있다. 추가 공간(s2)이 재배된 식물을 저장하는 공간인 경우, 추가 공간(s2)의 온도는 자동 제어 또는 커스터마이징 제어될 수 있고, 별도의 온도 제어 모듈이 추가되거나 공기조화 모듈(260)을 통해 온도를 제어할 수 있다. 또한, 추가 공간(s2)이 복수의 캡슐(100)의 씨드(150)가 발아하는 공간인 경우 추가 공간(s2)의 온도 및 조도는 자동 제어 또는 커스터마이징 제어될 수 있고, 별도의 온도 제어 모듈이 추가되거나 공기조화 모듈(260)을 통해 온도를 제어할 수 있고 별도의 광원 모듈이 추가될 수 있다.
한편, 제1공간(s3)과 제2공간(s4)은 상호 연결되어 있을 수 있으며, 제1공간(s3)과 제2공간(s4)에는 배양액 모듈(250)이 위치할 수 있고, 제2공간(s4)에는 공기조화 모듈(260)이 위치할 수 있다.
케이스(210)는 본체(211)와 도어(212)를 포함할 수 있다. 케이스(210)의 본체(211)는 대략적으로 전방 부분이 개방된 중공의 직육면체 형태일 수 있다. 케이스(210)의 본체(211)의 중공 부분에는 재배 공간(s1)과 추가 공간(s2)이 형성될 수 있고, 케이스(210)의 본체(211)의 상부에는 제1공간(s3)이 형성될 수 있고, 케이스(210)의 본체(211)의 후방에는 제2공간(s4)이 형성될 수 있다.
케이스(210)의 본체(211)는 트레이(220)와 슬라이딩 결합할 수 있다. 이를 위해, 케이스(210)의 본체(211)의 내측면에는 레일(211-1)이 형성될 수 있다.
케이스(210)의 본체(211)의 전방의 개방 부분은 케이스(210)의 도어(212)에 의해 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 한편, 케이스(210)의 본체(211)와 도어(212)의 접촉 부분에는 씰링 부재(일 예로, 가스켓)가 배치될 수 있다. 그 결과, 재배 공간(s1)의 기밀성이 유지되어(외부로부터 격리), 외부로부터 독립된 식물의 재배 환경이 마련될 수 있다.
케이스(210)의 도어(212)에는 윈도우(212-1)가 배치되어, 사용자는 재배 공간(s1)을 육안으로 확인할 수 있다. 한편, 재배 공간(s1)의 조도는 식물의 재배 환경에 맞추어 높게 설정되므로, 사용자의 눈부심이나 안구의 손상을 방지하기 위해, 윈도우(212-1)에 광 확산 코팅, 광 흡수 코팅 및 광 반사 코팅 등이 배치될 수 있다.
트레이(220)는 케이스(210)의 본체(211)의 재배 공간(s1)에 배치될 수 있다. 트레이(220)는 복수로 존재할 수 있다. 트레이(220)의 개수는 재배 공간(s1)의 개수와 동일할 수 있다. 즉, 복수의 트레이(220)와 복수의 재배 공간(s1)은 일대일로 대응되어, 1개의 재배 공간(s1)에 1개의 트레이(220)가 배치될 수 있다.
트레이(220)는 케이스(210)의 본체(211)와 슬라이딩 방식으로, 분리가 가능하게 결합될 수 있다. 이 경우, 트레이(220)는 케이스(210)의 본체(211)의 레일(211-1)을 따라 슬라이딩 이동할 수 있다. 한편, 사용자는 트레이(220)를 케이스(210)로부터 분리하여, 트레이(220)를 세척하거나 보수하거나 교체할 수 있다(유지 보수 및 관리의 용이).
트레이(220)는 상판(221), 하판(222), 측판(223), 손잡이(224), 복수의 이랑부(225), 복수의 고랑부(226) 및 배양액 분사 유닛(227)을 포함할 수 있다. 트레이(220)의 상판(221)은 트레이(220)의 하판(222)에서 상측으로 이격되어 배치될 수 있고, 트레이(220)의 측판(223)은 트레이(220)의 상판(221)과 트레이(220)의 하판(222)을 연결할 수 있다.
트레이(220)의 상판(221)과 트레이(220)의 하판(222)과 트레이(220)의 측판(223)에 의해, 트레이(220)의 내부에는 중공의 배양액 챔버(c)가 형성될 수 있다.
트레이(220)의 상판(221)에는 복수의 캡슐(100)이 배치되는 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)이 형성될 수 있다. 이 경우, 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)은 트레이(220)의 상판(221)을 관통하는 홀과 그 주변 영역으로 정의될 수 있다.
그 결과, 복수의 캡슐(100)은 트레이(220)의 내부(배양액 챔버)로 노출되도록 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)에 배치되어, 트레이(220)의 배양액 챔버(c)에서 배양액을 흡수할 수 있다. 트레이(220)의 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)은 트레이(220)의 상판 상에서 복수의 행과 복수의 열을 따라 배열될 수 있다(도 8 참조, 매트릭스 배열).
복수의 캡슐 배치 지점(221-1) 각각은 홀(221-2)과, 홀(221-2)에서 아래로 단차를 형성하며 내측으로 돌출되는 지지부(221-3)와, 지지부(221-3)에 형성되어 있는 가이드 수용부(221-4)를 포함할 수 있다.
복수의 캡슐 배치 지점(221-1) 각각의 홀(221-2)에는 복수 개의 캡슐(100) 각각이 삽입될 수 있고, 복수의 캡슐 배치 지점(221-1) 각각의 지지부(221-3)는 복수 개의 캡슐(100) 각각의 상부 프레임(131)을 지지하여 복수 개의 캡슐(100) 각각을 고정할 수 있다. 나아가 복수의 캡슐 배치 지점(221-1) 각각의 가이드 수용부(221-4)에는 복수 개의 캡슐(100) 각각의 가이드(134)가 수용되어 삽입되는 캡슐(100)을 가이드할 수 있다. 복수의 캡슐 배치 지점(221-1) 각각의 가이드 수용부(221-4)는 복수 개로 존재할 수 있고, 복수 개의 캡슐(100) 각각의 복수 개의 가이드(134)와 일대일로 대응될 수 있다. 즉, 복수의 캡슐 배치 지점(221-1) 각각의 복수의 가이드 수용부(221-4)의 개수는 복수 개의 캡슐(100) 각각의 복수 개의 가이드(134)의 개수와 같으며, 상호 원주 방향으로 이격되어 배치될 수 있다.
복수의 캡슐 배치 지점(221-1) 각각은 복수의 캡슐(100) 중 적어도 하나가 배치되어 있는 "활성 상태"와 복수의 캡슐(100) 중 적어도 하나가 배치되지 않은 "비활성 상태"를 가질 수 있다. 즉, 사용자는 복수의 캡슐(100)을 복수의 캡슐 배치 지점(221-1) 중 임의의 캡슐 배치 지점(221-1)에 배치시킬 수 있고, 이 경우, 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)에서 복수의 캡슐(100) 중 적어도 하나가 배치된 캡슐 배치 지점은 "활성 상태"를 가지며, 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)에서 복수의 캡슐(100) 중 적어도 하나가 배치되지 않은 캡슐 배치 지점은 "비활성 상태"를 가질 수 있다.
한편, 복수의 캡슐 배치 지점(221-1) 각각에는 하나의 캡슐(100)만이 배치될 수 있다. 즉, 복수의 캡슐 배치 지점(221-1) 중 활성 상태에 있는 캡슐 배치 지점은 복수의 캡슐(100)과 일대일로 대응될 수 있다.
또한, 트레이(220)의 상판(221)은 광원 모듈(230)과 수직 방향(상하 방향)으로 대향하여 배치될 수 있고, 그 결과, 트레이(220)의 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)도 광원 모듈(230)과 수직 방향(상하 방향)으로 대향하여 배치될 수 있다. 트레이(220)의 상판(221)의 하면에는 복수의 캡슐(100)을 센싱하기 위한 센서 모듈(270)이 배치될 수 있다.
트레이(220)의 측판(223)에는 배양액 모듈(240)로부터 배양액을 공급받기 위한 유입 채널(223-1)이 형성될 수 있고, 트레이(220)의 하판(222) 또는 측판(223)에는 배양액 챔버(c)의 배양액을 배출하기 위한 배출 채널(223-2)이 형성될 수 있다. 한편, 배출 패널(223-2)에는 배양액 챔버(c)에서 배출되는 배양액에서 이물질(식물의 뿌리 잔가지 등)을 필터링할 수 있는 메쉬 필터가 배치될 수 있다. 후술하지만, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 배양액의 적어도 일부가 순환하므로, 순환 과정에서 이물질에 의해 유로가 폐색되는 것을 방지하기 위함이다.
트레이(220)의 손잡이(224)는 트레이(220)의 하판(222)의 전방 부분 단부에 배치될 수 있다. 사용자는 트레이(220)의 손잡이(224)를 파지한 후 트레이(220)를 슬라이딩 이동시킴으로써, 트레이(220)를 케이스(210)에 장착하거나 트레이(220)를 케이스(220)로부터 분리시키거나 트레이(220)의 일부를 노출시킬 수 있다. 한편, 사용자는 트레이(220)의 일부를 노출시킨 상태에서, 복수의 캡슐(100)을 트레이(220)의 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)에 배치시킬 수 있다.
또한, 트레이(220)의 상판(221)에는 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)이 배치되는 복수의 열과 일대일로 대응되는 복수의 이랑부(225)와, 복수의 이랑부(225)의 사이에 함몰되어 배치되는 복수의 고랑부(226)가 형성될 수 있다.
복수의 이랑부(225) 각각은 복수의 캡슐 배치 지점(221-1) 중 대응되는 캡슐 배치 지점의 둘레의 적어도 일부를 따라 형성될 수 있다. 따라서 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)은 복수의 고랑부(226)와 비교하여, 수직 방향을 기준으로 상대적으로 높은 위상을 가질 수 있다.
한편, 복수의 이랑부(225) 각각은 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)이 배치되는 복수의 열 중 대응되는 열을 향하여 위로 경사지는 경사부(225-1)를 포함할 수 있다. 이 경우, 경사부(225-1)는 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)이 배치되는 행 중 대응되는 행을 따라 연장되고 나란하게 배치되는 제1경사부(225-2)와 제2경사부(225-3)를 포함할 수 있다.
복수의 이랑부(225)의 경사부(225-1)는 광원 모듈(230)의 출사광을 이웃하는 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)을 향하여 반사시켜, 광 효율을 높이는 기능을 수행할 수 있다.
배양액 분사 유닛(227)은 복수의 분사관(227-1), 연결관(227-2) 및 연결 포트(227-3)를 포함할 수 있다.
복수의 분사관(227-1)은 트레이(220)의 상판(221)을 하면에 배치될 수 있다. 이 경우, 복수의 분사관(227-1)은 트레이(220)의 상판(221)의 하면에 밀착(접촉)되어 배치될 수 있다.
복수의 분사관(227-1)은 복수의 행과 일대일로 대응되어 배치될 수 있고(다만, 설계 조건에 따라 변형례에서는 복수의 분사관이 복수의 열과 일대일로 대응되어 배치될 수도 있다), 복수의 캡슐(100)의 측방 개방 부분을 향하여 배양액을 분사하는 복수의 분사구가 형성될 수 있다. 이 경우, 복수의 분사구는 복수의 분사관(227-1)이 배치되는 복수의 행(변형례에서는 복수의 열)을 따라 배열될 수 있다.
한편, 복수의 캡슐(100)의 측방 개방 부분은 식물의 뿌리가 자라나는 시발점이므로, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 복수의 분사관(227-1)의 배치와 복수의 분사구의 분사 방향에 의해 식물의 뿌리 모든 부분에 배양액을 공급할 수 있다. 나아가 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 이웃하는 식물의 뿌리에 의해 배양액의 공급이 차단되는 것을 방지할 수 있다.
복수의 분사관(227-1)이 배치되는 복수의 행(변형례에서는 복수의 열)과 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)이 배치되는 복수의 행(변형례에서는 복수의 열)은 수직 방향을 기준으로 오버랩되지 않을 수 있다. 즉, 복수의 분사관(227-1)이 배치되는 복수의 행(변형례에서는 복수의 열)은 대략적으로 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)이 배치되는 복수의 행(변형례에서는 복수의 열)의 사이에 배치될 수 있다. 그 결과, 복수의 분사관(227-1) 중 하나는 복수의 캡슐 배치 지점(221-1) 중 둘의 사이에 끼어 복수의 캡슐 배치 지점(221-1) 중 둘과 이웃하여 배치될 수 있다.
이 경우, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 모든 식물의 뿌리에 배양액을 균등하게 공급하기 위해서, 복수의 분사구는 복수의 캡슐 배치 지점(221-1) 중 일측으로 이웃하는 복수의 캡슐 배치 지점으로 배양액을 분사하는 제1분사구와 복수의 캡슐 배치 지점(221-1) 중 타측으로 이웃하는 복수의 캡슐 배치 지점으로 배양액을 분사하는 제2분사구를 포함할 수 있고, 제1분사구와 제2분사구는 한 쌍으로 존재할 수 있다.
연결관(227-2)은 일측이 복수의 분사관(227-1)과 연결될 수 있고, 타측이 유입 채널(223-1)과 연결될 수 있다. 연결관(227-2)은 복수의 분사관(227-1)과 유입 채널(223-1)을 연결하여, 배양액 모듈(250)의 배양액이 복수의 분사관(227-1)으로 이동할 수 있는 유로를 제공할 수 있다. 한편, 연결관(227-2)은 단수로 존재할 수 있으며, 복수의 분사관(227-1)과 일체로 형성될 수 있다. 즉, 연결관(227-2)이 분기되어 복수의 분사관(227-1)을 형성할 수 있다.
연결 포트(227-3)는 연결관(227-2)과 수직으로 배치되고 유입 채널(223-1)을 상측에 배치되어, 연결 포트(227-3)와 유입 채널(223-1)의 유로는 수직 방향으로 연결될 수 있다. 이를 위해, 유입 채널(223-1)은 직각으로 만곡되거나 절곡되는 구조를 가질 수 있다. 일 예로, 연결 포트(227-3)는 연결관(227-2)에서 하측으로 연장될 수 있고, 유입 채널(223-1)은 본체(228-1)와 유입 채널(223-1)의 본체(228-1)에서 상측으로 만곡되는 도킹부(228-2)를 포함할 수 있고, 연결 포트(227-3)는 유입 채널(223-1)의 도킹부(228-2)에 하측으로 가압되도록 도킹될 수 있다. 그 결과, 연결 포트(227-3)와 유입 채널(223-1)은 견고하고 기밀하게 체결되어 배양액이 누수되는 것을 방지할 수 있다.
광원 모듈(230)은 재배 공간(s1)의 조명 환경을 결정하는 모듈일 수 있다. 즉, 광원 모듈(230)은 재배 공간(s1)의 조도를 결정할 수 있다. 광원 모듈(230)은 재배 공간(s1)으로 광을 출사할 수 있다. 일 예로, 광원 모듈(230)의 출사광은 재배 공간(s1)의 측면과 트레이(220)의 상판(221) 등에 입사될 수 있다.
광원 모듈(230)은 복수로 존재할 수 있다. 광원 모듈(230)의 개수는 재배 공간(s1)의 개수와 동일할 수 있다. 즉, 복수의 광원 모듈(230)과 복수의 재배 공간(s1)은 일대일로 대응되어, 1개의 재배 공간(s1)에 1개의 광원 모듈(230)이 배치될 수 있다.
광원 모듈(230)은 재배 공간(s1)의 천정면(상측 부분)에 배치될 수 있다. 광원 모듈(230)은 기판(231)과, 광원 모듈(230)의 기판(231)에 실장되어 있는 복수의 램프(232)를 포함할 수 있다. 이 경우, 광원 모듈(230)의 기판(231)은 인쇄 회로 기판(PCB, Printed circuit board)일 수 있고, 복수의 램프(232)는 LED 어레이(Light emitting diode array)일 수 있다.
한편, 복수의 램프(232)의 출사광의 파장 대역은 백색 파장 대역, 적색 파장 대역 및 청색 파장 대역일 수 있다. 자연광의 파장 대역을 구현하기 위해, 복수의 램프(232) 중에서 백색 파장 대역의 램프의 비율이 가장 높고, 적색 파장 대역의 램프의 비율이 그 다음으로 높고, 청색 파장 대역의 램프의 비율이 가장 낮을 수 있다.
복수의 램프(232)는 트레이(220)의 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)의 조닝 제어(Zoning control) 또는 눈부심 발생 조건에서의 제어를 위해 복수의 램프 그룹으로 그룹핑될 수 있다. 이 경우, 복수의 램프(232)는 1개 이상의 개수로 그룹핑될 수 있다. 즉, 1개의 램프 그룹에 1개의 램프(232)만 속해있을 수도 있고, 복수의 램프(232)가 속해있을 수도 있다.
복수의 램프(232)는 다양한 방식으로 그룹핑될 수 있다. 일예로, 복수의 램프(232)는 복수의 캡슐 배치 지점(221-1) 중 대향하는 캡슐 배치 지점이 동일한 램프끼리 그룹핑될 수 있다. 즉, 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)과 복수의 램프 그룹은 일대일로 매칭될 수 있다(도 8의 (1) 참조, 하나의 캡슐 배치 지점을 기본 단위로 조닝 제어).
또한, 복수의 램프(232)는 복수의 캡슐 배치 지점(221-1) 중 대향하는 캡슐 배치 지점이 동일한 행에 위치하는 램프끼리 그룹핑될 수 있다. 즉, 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)의 복수의 행과 복수의 램프 그룹은 일대일로 매칭될 수 있다(도 8의 (2) 참조, 하나의 행을 기본 단위로 조닝 제어).
또한, 복수의 램프(232)는 복수의 캡슐 배치 지점(221-1) 중 대향하는 캡슐 배치 지점이 동일한 열에 위치하는 램프끼리 그룹핑될 수 있다. 즉, 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)의 복수의 열과 복수의 램프 그룹은 일대일로 매칭될 수 있다(도 8의 (3) 참조, 하나의 열을 기본 단위로 조닝 제어).
또한, 복수의 램프(232)는 파장 대역에 따라 복수의 램프 그룹으로 그룹핑될 수 있다. 이 경우, 복수의 램프 그룹은 백색 파장 대역의 광을 출사하는 제1램프 그룹과 적색 파장 대역의 광을 출사하는 제2램프 그룹과 청색 파장 대역의 광을 출사하는 제3램프 그룹을 포함할 수 있다(눈부심 발생 조건에서 파장 대역에 따라 제어).
복수의 램프 그룹은 제어 모듈(미도시)에 의해 독립적으로 제어될 수 있다. 상술한 바와 같이, 복수의 램프(232)는 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)을 기준으로 복수의 램프 그룹으로 그룹핑되므로(캡슐 배치 지점에 램프를 매칭), 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)은 복수의 구역으로 구분되며, 복수의 구역 각각의 조명 환경은 이에 매칭되는 특정한 램프 그룹에 의해 독립적으로 제어될 수 있다(조닝 제어). 또한, 복수의 램프(232)는 파장 대역으로 그룹핑되어 눈부심 발생 조건에서 사용자의 눈에 해로운 파장 대역의 광을 출사하는 램프 그룹만 선택적으로 제어될 수도 있다.
카메라 모듈(240)은 재배 공간(s1)을 촬영하여 "촬영 이미지"를 생성하는 모듈일 수 있다. 즉, 카메라 모듈(240)은 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)을 촬영하여 "촬영 이미지"를 생성하는 모듈일 수 있다. 카메라 모듈(240)의 "촬영 이미지"는 사용자가 재배 과정을 모니터링할 수 있도록, 사용자 기기(300)에서 디스플레이될 수 있다. 이를 위해, 카메라 모듈(240)은 사용자 기기(300)와 무선 통신할 수 있다.
또한, 카메라 모듈(240)의 "촬영 이미지"는 제어 모듈(미도시)에서 분석 및 처리되어, "식물의 재배 정보"로 가공될 수 있다. 일 예로, 제어 모듈은 카메라 모듈(240)의 "촬영 이미지"를 분석하여 복수의 캡슐(100) 각각에서 성장된 식물의 엽면적(Leaf area, 葉面積)을 산출하고, 이를 식물의 성장 단계와 매칭시켜 "식물의 성장 정보"를 생성할 수 있다.
카메라 모듈(240)은 재배 공간(s1)의 천정면에 배치될 수 있다. 이 경우, 카메라 모듈(240)은 광원 모듈(230)의 기판(231)에 실장될 수 있다. 카메라 모듈(240)은 복수로 존재할 수 있다. 카메라 모듈(240)의 개수는 재배 공간(s1)의 개수와 동일할 수 있다. 즉, 복수의 카메라 모듈(240)과 복수의 재배 공간(s1)은 일대일로 대응되어, 1개의 재배 공간(s1)에 1개의 카메라 모듈(240)이 배치될 수 있다.
배양액 모듈(250)은 트레이(210)의 배양액 챔버(c)로 배양액을 공급하는 모듈일 수 있다. 배양액 모듈(250)은 워터 탱크(251), 영양액 탱크(252), 배양액 탱크(253), 수분 라인(254) 및 리필 포트(255)를 포함할 수 있다.
워터 탱크(251)는 케이스(210)의 제2공간(s4)에서 재배 공간(s1)과 대응되는 부분에 배치될 수 있다. 워터 탱크(251)는 물이 저장되는 탱크일 수 있다. 워터 탱크(251)의 물은 배양액 탱크(253)로 공급될 수 있다. 워터 탱크(251)에는 제1수위 센서(251-1)가 배치되어, 워터 탱크(251)의 수위를 센싱할 수 있다. 제1수위 센서(251-1)는 워터 탱크(251)의 물의 수위를 감지하여, 물의 수위가 기준 값 미만인 경우, 사용자에게 알람을 제공할 수 있다. 그 결과, 사용자는 워터 탱크(251)에 저장된 물의 양을 실시간으로 체크할 수 있고, 워터 탱크(251)에 저장된 물의 잔여량이 기준치 미만인 경우 리필 포트(255)를 통해 워터 탱크(251)에 물을 채울 수 있다(Refill). 한편, 워터 탱크(251)는 영양액 탱크(252)보다 상측에 위치할 수 있다. 즉, 워터 탱크(251)의 수직 방향 위상은 영양액 탱크(252)보다 높을 수 있다.
영양액 탱크(252)는 케이스(210)의 제2공간(s4)에서 재배 공간(s1)과 대응되는 부분에 배치될 수 있다. 영양액 탱크(252)는 영양액이 저장되는 탱크일 수 있다. 영양액 탱크(252)의 영양액은 배양액 탱크(252)로 공급될 수 있다. 영양액 탱크(252)에는 제2수위 센서(252-1)가 배치되어, 영양액 탱크(252)의 수위를 센싱할 수 있다. 제2수위 센서(252-1)는 영양액 탱크(252)의 영양액의 수위를 감지하여, 영양액의 수위가 기준 값 미만인 경우, 사용자에게 알람을 제공할 수 있다. 그 결과, 사용자는 영양액 탱크(252)에 저장된 영양액의 양을 실시간으로 체크할 수 있고, 영양액 탱크(252)에 저장된 영양액의 잔여량이 기준치 미만인 경우 리필 포트(255)를 통해 영양액 탱크(252)에 영양액을 채울 수 있다(Refill). 한편, 영양액 탱크(252)는 워터 탱크(251)보다 하측에 위치할 수 있다. 즉, 영양액 탱크(252)의 수직 방향 위상은 워터 탱크(251)보다 낮을 수 있다.
한편, 본 발명의 변형례에서는 영양액 탱크(252)는 교체가 가능한 카트리지 타입으로 제작될 수 있다(미도시). 그 결과, 사용자는 영양액 탱크(252)에 저장된 영양액의 잔여량이 기준치 미만이거나 영양액이 고갈된 경우, 영양액 탱크(252)를 교체할 수 있다.
또한, 영양액 탱크(252)는 영양액의 종류에 따라 복수 개로 존재할 수 있다. 일 예로, 영양액 탱크(252)는 2개로 구비될 수 있고, 2개의 영양액 탱크(252)는 상호 성분이 다른 제1영양액과 제2영양액을 별도로 저장할 수 있다. 또한, 2개의 영양액 탱크(252)의 제1영양액과 제2영양액은 배양액 탱크(253)로 각각 공급(상호 혼합되지 않고 독립적으로 공급)될 수 있다. 나아가 2개의 영양액 탱크(252) 각각에 제2수위 센서(252-1)가 각각 구비될 수 있다.
배양액 탱크(253)는 케이스(210)의 제2공간(s4)에서 추가 공간(s2)과 대응되는 부분에 배치될 수 있다. 배양액 탱크(253)는 배양액이 저장되는 탱크일 수 있다. 배양액 탱크(253)에서는 워터 탱크(251)에서 공급된 물과 영양액 탱크(252)에서 공급된 영양액이 혼합되어 배양액을 형성할 수 있다.
배양액 탱크(253)의 배양액은 트레이(210)의 배양액 챔버(c)로 공급되어, 재배 중인 식물에 수분과 영양분을 제공할 수 있다. 또한, 배양액 챔버(c)의 배양액은 배양액 탱크(253)로 배출될 수 있다. 즉, 배양액은 배양액 탱크(253)와 배양액 챔버(c)를 순환하며, 일부는 식물로 흡수될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 배양액 챔버(c)의 배양액의 적어도 일부는 외부로 배출될 수도 있다.
배양액 탱크(253)에는 제3수위 센서(253-1)가 배치되어, 배양액 탱크(253)의 배양액의 수위를 센싱할 수 있다. 제3수위 센서(253-1)는 배양액 탱크(252)의 배양액의 수위를 감지하여, 배양액의 수위가 기준 값 미만인 경우, 제어 모듈(미도시)에 알람 신호를 전달할 수 있다. 그 결과, 배양액 탱크(253)에 저장된 배양액의 잔여량이 기준치 미만인 경우, 워터 탱크(251)로부터 물을 공급받을 수 있고 영양액 탱크(252)로부터 영양액을 공급받을 수 있다.
배양액 탱크(253)에는 농도 센서(253-2)와 온도 센서(253-3)가 배치되어, 배양액의 농도와 온도를 센싱할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 배양액의 잔여량이 기준치 미만인 경우, 제어 모듈은 알람 신호를 수신하고, 먼저 배양액 탱크(253)로 워터 탱크(251)의 물이 공급되도록 배양액 모듈(250)을 제어하고, 그 후, 배양액의 농도가 기준치를 만족할 때까지 배양액 탱크(253)로 영양액 탱크(252)의 영양액이 공급되도록 제어할 수 있다. 상술한 배양액의 잔여량과 농도 제어는 제어 모듈에 의해 자동으로 제어될 수 있다.
또한, 배양액의 온도가 기준치와 다른 경우, 배양액을 가열하거나 냉각시켜 배양액의 온도를 기준치에 맞출 수 있다. 이를 위해, 별도의 온도 조절 장치(미도시)가 마련될 수 있다.
수분 라인(254)은 물, 영양액 및 배양액이 흐르는 유로일 수 있다. 수분 라인(254)은 제1수분 라인(254-1), 제2수분 라인(254-2), 제3수분 라인(254-3) 및 제4수분 라인(254-4)을 포함할 수 있다.
제1수분 라인(254-1)은 워터 탱크(251)와 배양액 탱크(253)를 연결하는 라인일 수 있다. 워터 탱크(251)의 물은 제1수분 라인(254-1)을 통해, 배양액 탱크(253)로 공급될 수 있다.
워터 탱크(251)는 배양액 탱크(253)보다 높은 위상에 위치할 수 있다. 그 결과, 별도의 동력이 필요 없이, 워터 탱크(251)에 저장된 물의 위치 에너지에 의해, 워터 탱크(251)의 물이 배양액 탱크(253)로 공급될 수 있다. 제1수분 라인(254-1)에는 제1밸브(256-1)가 배치되어, 워터 탱크(251)에서 배양액 탱크(253)로 공급되는 물의 유량이 제어될 수 있다. 이 경우, 제1밸브(256-1)는 솔레노이드 밸브(Solenoid valve)로서, 제어 모듈에 의해 전자 제어될 수 있다.
제2수분 라인(254-2)은 영양액 탱크(252)와 배양액 탱크(253)를 연결하는 라인일 수 있다. 영양액 탱크(252)의 영양액은 제2수분 라인(254-2)을 통해, 배양액 탱크(253)로 공급될 수 있다. 제2수분 라인(254-2)에는 제어 모듈에 의해 전자 제어되는 전자식 유량 제어 장치(256-2)가 배치되어, 영양액 탱크(252)에서 배양액 탱크(253)로 공급되는 영양액의 유량이 정밀하게 제어될 수 있다. 나아가 제2수분 라인(254-2)에는 유량 제어 장치(256-2) 외에 제2밸브(256-3)도 배치될 수 있으며, 유량 제어 장치(256-2)의 잉여 영양액이 영양액 탱크(252)로 공급되는 것을 확실하게 차단할 수 있다. 이 경우, 제2밸브(256-3)는 솔레노이드 밸브(Solenoid valve)로서, 제어 모듈에 의해 전자 제어될 수 있다.
제3수분 라인(254-3)은 배양액 탱크(253)와 트레이(210)의 배양액 챔버(c)를 연결하는 라인일 수 있다. 배양액 탱크(253)의 배양액은 제3수분 라인(254-3)을 통해, 배양액 챔버(c)로 공급될 수 있다. 따라서 제3수분 라인(254-3)은 "배양액 공급 라인"으로 호칭될 수 있다.
제3수분 라인(254-3)에는 필터(256-4), 펌프(256-5) 및 제3밸브(256-6)가 배양액의 공급 방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 이 경우, 필터(256-4)와 펌프(256-5)는 케이스(210)의 제2공간(s4)에서 추가 공간(s2)과 대응되는 부분에 배치될 수 있다. 즉, 케이스(210)의 추가 공간(s2)은 케이스(210)의 재배 공간보다 전장 길이가 짧기 때문에, 상대적으로 케이스(210)의 제2공간(s4)에서 추가 공간(s2)과 대응되는 부분의 전장 길이는 케이스(210)의 제2공간(s4)에서 재배 공간(s1)과 대응되는 부분의 전장 길이보다 길 수 있다.
따라서 제품의 특성 상, 전장 길이가 긴 공간에 배치되어야 하는 배양액 탱크(253)와 필터(256-4)와 펌프(256-5)를 케이스(210)의 제2공간(s4)에서 추가 공간(s2)과 대응되는 부분에 위치시킨 것이다.
필터(256-4)는 배양액 챔버(c)로 공급되는 배양액에서 이물질을 필터링할 수 있다. 따라서 배양액 챔버(c)에 이물질이 축적되는 것을 방지할 수 있다.
제3수분 라인(254-3)에서는 펌프(256-5)의 동력에 의해 배양액 탱크(253)의 배양액을 배양액 챔버(c)로 이동시킬 수 있다. 한편, 배양액 탱크(253)의 수직 방향 위상은 필터(256-4)의 수직 방향 위상보다 높을 수 있다. 그 결과, 위치 에너지의 차이에 의해, 필터(256-4)에는 항상 잉여수가 저장되어 있을 수 있고, 펌프(256-5)의 동력 시 필터(256-4)의 잉여수가 펌프(256-5)로 진입하여 펌프(256-5)가 배양액 없이 공회전하여 고장이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 트레이(210)가 복수 개로 존재하는 경우, 제3수분 라인(254-3)은 분기되거나 복수 개로 존재하여, 복수 개의 트레이(210)에 배양액을 각각 공급할 수 있다.
이를 위해, 제3수분 라인(254-3)은 복수의 트레이(210) 각각에 배양액을 공급하도록 복수로 분기될 수 있고, 제3수분 라인(254-3)의 분기점에는 제3밸브(256-6)가 배치될 수 있다. 이 경우, 제3밸브(256-6)는 솔레노이드 밸브(Solenoid valve)로서 제어 모듈에 의해 전자 제어될 수 있다. 나아가 제어 모듈은 복수의 트레이(210) 각각에 독립적이고 순차적으로 배양액이 공급되도록 제3밸브(256-6)를 제어할 수 있다.
제3수분 라인(254-3)은 트레이(220)의 유입 채널(223-1)과 연결되어, 트레이(220)의 배양액 챔버(c)로 배양액을 공급하는 유로로 이용될 수 있다.
제4수분 라인(254-4)은 배양액 탱크(253)와 트레이(210)의 배양액 챔버(c)를 연결하는 라인일 수 있다. 배양액 챔버(c)의 배양액은 제4수분 라인(254-4)을 통해, 배양액 탱크(253)로 배출될 수 있다. 따라서 제4수분 라인(254-4)은 "배양액 배출 라인"으로 호칭될 수 있다.
제4수분 라인(254-4)은 트레이(220)의 배출 채널(223-2)과 연결되어, 트레이(220)의 배양액 챔버(c)의 배양액을 배출하는 유로로 이용될 수 있다.
트레이(210)의 배양액 챔버(c)는 배양액 탱크(253)보다 높은 위상에 위치할 수 있다. 그 결과, 별도의 동력이 필요 없이, 배양액 챔버(c)에 저장된 배양액의 위치 에너지에 의해, 배양액 챔버(c)의 배양액은 배양액 탱크(253)로 배출될 수 있다.
한편, 트레이(210)가 복수 개로 존재하는 경우, 제4수분 라인(254-4)은 분기되거나 복수 개로 존재하여, 복수 개의 트레이(210) 각각에서 배양액을 배출할 수 있다.
상술한 바에 따르면, 배양액은 제3수분 라인(254-3)을 통해 배양액 탱크(253)에서 트레이(210)의 배양액 챔버(c)로 공급되고, 제4수분 라인(254-4)를 통해 트레이(210)의 배양액 챔버(c)에서 배양액 탱크(253)로 배출되어, 배양액 탱크(253)와 배양액 챔버(c)를 순환할 수 있다.
한편, 배양액 챔버(c)의 배양액의 적어도 일부는 외부로 배출될 수 있는데, 배양액의 일부만이 외부로 배출되는 경우 별도의 드레인 라인이 추가될 수 있고, 배양액의 전부가 외부로 배출되는 경우 제4수분 라인(254-4)이 외부와 연결되어 드레인 라인과 같은 기능을 수행할 수 있다.
리필 포트(255)는 물과 배양액이 리필되는 포트일 수 있다. 리필 포트(255)는 케이스(210)의 제1공간(s3)에 위치할 수 있다. 리필 포트(255)에는 물이 유입되는 제1리필 채널(255-1)과, 배양액이 유입되는 제2리필 채널(255-2)과, 제1리필 채널(255-1)과 워터 탱크(251)를 연결하고 제2리필 채널(255-2)과 영양액 탱크(252)를 연결하는 공급 라인(255-3)을 포함할 수 있다. 한편, 제2리필 채널(255-2)은 복수 개의 영양액 탱크(252)와 일대일로 대응되도록 복수로 마련될 수 있다.
공기조화 모듈(260)은 재배 공간(s1)으로 외기를 공급할 수 있다. 또한, 공기조화 모듈(260)은 재배 공간(s1)의 기체의 온도 및/또는 습도를 변화시킬 수 있다. 공기조화 모듈(260)은 압축기(261), 제1열교환기(262), 제2열교환기(263), 송풍기(264) 및 공기조화 라인(265)을 포함할 수 있다.
냉매는 압축기(261), 제1열교환기(262) 및 제2열교환기(263)를 순환할 수 있고, 재배 공간(s1)의 기체는 송풍기(264)의 송풍 동력에 의해 재배 공간(s1) 및 제2열교환기(263)를 순환할 수 있고, 외기는 송풍기(264)의 송풍 동력에 의해 제2열교환기(263)를 지나 재배 공간(s1)으로 공급되어 재배 공간(s1)의 기체의 적어도 일부를 형성할 수 있다.
압축기(261)는 기체 상태의 냉매를 고온 고압으로 압축하는 기기일 수 있다. 제1열교환기(262)는 고온 고압으로 압축된 냉매와 외기 간의 열교환(방열)을 통해 기체 상태의 냉매를 저온 고압의 액체 상태의 냉매로 응축시키는 기기일 수 있다. 따라서 제1열교환기(262)는 "응축기"로 호칭될 수 있다. 제2열교환기(263)는 응축기에서 응축된 액체 상태의 냉매를 기체 상태로 가열시키는 기기일 수 있다. 따라서 제2열교환기(263)는 "증발기"로 호칭될 수 있다. 한편, 제2열교환기(263)에서는 재배 공간(s1)의 기체와 외기가 증발하는 냉매와 열교환(냉각)하여 냉각될 수 있다. 그 결과, 재배 공간(s1)의 기체의 온도 및/또는 습도는 제2열교환기(263)에서의 열 교환 과정에서 변화될 수 있다.
공기조화 라인(265)은 냉매, 재배 공간(s1)의 기체 및 외기가 흐르는 유로일 수 있다. 공기조화 라인(265)은 제1공기조화 라인(265-1), 제2공기조화 라인(265-2) 및 제3공기조화 라인(265-3)을 포함할 수 있다.
제1공기조화 라인(265-1)은 냉매를 순환시키기 위한 라인일 수 있다. 냉매는 제1공기조화 라인(265-1)을 따라, 압축기(261)에서 출발하여 제1열교환기(262) 및 제2열교환기(263)를 순차적으로 거쳐 다시 압축기(261)로 도착하는 순환을 수행할 수 있다. 이를 위해, 제1공기조화 라인(265-1)은 압축기(261)와 제1열교환기(262)를 연결할 수 있고, 제1열교환기(262)와 제2열교환기(263)를 연결할 수 있다.
제2공기조화 라인(265-2)은 외기를 재배 공간(s1)으로 공급하거나 재배 공간(s1)의 기체를 다시 재배 공간(s1)으로 공급하기 위한 라인일 수 있다. 한편, 재배 공간(s1)으로 유입된 외기는 재배 공간(s1)의 기체의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 또한, 외기와 재배 공간(s1)의 기체는 제2열교환기(263)을 경유하여, 재배 공간(s1)으로 공급될 수 있다. 이 경우, 외기와 재배 공간(s1)으로 다시 공급되는 기체는 냉매와 열교환하여, 재배 공간(s1)의 기체의 온도 및/또는 습도를 변화시킬 수 있다.
이를 위해, 제2공기조화 라인(265-2)은 재배 공간(s1)과 송풍기(264)를 연결할 수 있다. 즉, 송풍기(264)의 동력에 의해, 제2공기조화 라인(265-2)을 따라, 외기가 재배 공간(s1)으로 공급될 수 있고, 재배 공간(s1)의 기체가 다시 재배 공간(s1)으로 공급될 수 있다. 나아가 제2공기조화 라인(265-2) 상에는 제2열교환기(263)가 배치될 수 있다.
한편, 재배 공간(s1)이 복수 개로 존재하는 경우, 제2공기조화 라인(265-2)은 분기되거나 복수 개로 존재하여, 복수 개의 재배 공간(s1)에 외기를 각각 공급하거나 복수 개의 재배 공간(s1)의 기체를 다시 복수 개의 재배 공간(s1)으로 각각 공급할 수 있다.
제3공기조화 라인(265-3)은 재배 공간(s1)의 기체가 배출되는 라인일 수 있다. 한편, 제3공기조화 라인(265-3)을 통해 배출된 재배 공간(s1)의 기체는 외부로 배출되거나 제2공기조화 라인(265-2)을 통해 다시 재배 공간(s1)으로 유입될 수 있다. 즉, 재배 공간(s1)의 기체의 적어도 일부는 재배 공간(s1)에서 배출되어 다시 재배 공간(s1)으로 유입되는 순환을 수행할 수 있다.
이를 위해, 제3공기조화 라인(265-3)은 재배 공간(s1)과 송풍기(264)를 연결할 수 있다. 즉, 송풍기(264)의 개방 부분을 통해 재배 공간(s1)의 기체가 외부로 배출되거나, 송풍기(264)의 동력에 의해 재배 공간(s1)의 기체가 다시 재배 공간(s1)으로 공급될 수 있다.
한편, 재배 공간(s1)이 복수 개로 존재하는 경우, 제3공기조화 라인(265-3)은 분기되거나 복수 개로 존재하여, 복수 개의 재배 공간(s1)의 기체를 각각 배출할 수 있다.
센서 모듈(270)은 복수의 캡슐(100)을 센싱하고, "센싱 정보"를 생성하는 모듈일 수 있다. 이 경우, "센싱 정보"는 복수의 캡슐(100) 각각의 품종에 대한 "품종 정보"와, 복수의 캡슐 배치 지점(221-1) 각각의 상태에 대한 "배치 정보"를 포함할 수 있다.
이를 위해, 센서 모듈(270)은 복수의 캡슐(100)을 인식하기 위한 다양한 수단으로 마련될 수 있다. 일 예로, 복수의 캡슐(100)의 무선 인식 방식으로 RFID(Radio frequency identification) 방식이 사용되는 경우, 센서 모듈(270)은 캡슐(100)의 인식부(120)를 인식하기 위한 "리더기"일 수 있다.
이 경우, 센서 모듈(270)은 캡슐(100)의 "센싱 정보"를 수신하기 위한 "IC(Integrated circuit, 집적회로) 칩"과, 사용자 기기(300) 및/또는 서버(400)와 무선 통신하기 위한 "무선 통신 유닛"과, "IC(Integrated circuit, 집적회로) 칩" 과 "무선 통신 유닛"이 실장된 인쇄 회로 기판(PCB, Printed Circuit Board)으로 이뤄질 수 있다. 인쇄 회로 기판은 연성 인쇄 회로 기판(FPCB, Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다.
나아가 캡슐(100)의 인식 방식에는 다양한 센싱방식이 이용될 수도 있다. 일 예로, 캡슐(100)에서 발생하는 고유의 자기장을 홀 센서(Hall-sensor)에 의해 인식하는 방식 등이 있다. 이 경우, 센서 모듈(270)은 캡슐(100)의 인식부(120)에서 발생하는 고유의 자기장을 센싱하기 위한 홀 센서(Hall-sensor)와, 사용자 기기(300) 및/또는 서버(400)와 무선 통신하기 위한 "무선 통신 유닛(일 예로, 안테나)"과, "Hall IC(Hall Integrated circuit, 집적회로) 칩" 과 "무선 통신 유닛"이 실장된 인쇄 회로 기판(PCB, Printed Circuit Board)으로 이뤄질 수 있다. 인쇄 회로 기판은 연성 인쇄 회로 기판(FPCB, Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다.
한편, "무선 통신 유닛"은 Wi-Fi, Li-Fi, Bluetooth, UWB(Ultra Wide Band), Zigbee 및 Z-wave 방식의 통신 중 적어도 하나를 이용하여 사용자 기기(300)와 무선 통신을 할 수 있다. 따라서 센서 모듈(270)의 "센싱 정보"는 사용자 기기(300)로 전송될 수 있다.
또한, 센서 모듈(270)은 제어 모듈(미도시)과 전기적으로 연결되어, 유선 또는 무선 통신을 할 수 있다. 따라서 센서 모듈(270)은 "센싱 정보"를 제어 모듈로 송신할 수 있다.
센서 모듈(270)은 트레이(210)의 상판(211)의 하면에 배치될 수 있다. 이 경우, 센서 모듈(270)은 트레이(210)의 복수의 캡슐 배치 지점(211-1)과 수직 방향(상하 방향)으로 오버랩되지 않게 배치될 수 있다.
센서 유닛(280)은 "눈부심 발생 조건"의 성립 여부를 판단하기 위해 다양한 정보를 생성하는 부재일 수 있다. 한편, 센서 유닛(280)에서 생성된 정보는 제어 모듈(미도시)로 전달될 수 있고, 제어 유닛은 센서 유닛(280)에서 생성된 정보를 이용하여 "눈부심 발생 조건"의 성립 여부를 판단할 수 있다. 이 경우, "눈부심 발생 조건"은 광원 모듈(230)의 출사광에 의해 사용자가 눈부심을 느끼거나 사용자의 눈이 손상되는 조건을 의미할 수 있다.
나아가 "눈부심 발생 조건"은 사용자가 케이스(210)의 도어(212)에 접근하는 "제1눈부심 발생 조건(도 11의 (1) 참조)"과 사용자가 케이스(210)의 도어(212)와 접촉하는 "제2눈부심 발생 조건(도 11의 (2) 참조)"과 케이스(210)의 도어(212)가 개방되는 "제3눈부심 발생 조건(도 11의 (3) 참조)"을 포함할 수 있다. 이 경우, 사용자가 케이스(210)의 도어(212)에 접근하는 상황은 사용자가 케이스(210)의 도어(212)에 가까워지도록 이동하는 상황뿐만 아니라 사용자가 케이스(210)의 도어(212)의 인근(케이스의 도어를 기준으로 일정 반경 내)에 멈추어 위치하는 상황도 포함하는 개념일 수 있다. 또한, 사용자가 케이스(210)의 도어(212)에 접촉하는 상황은 일 예로, 사용자가 케이스(210)의 도어(212)를 개방하기 위하여 사용자가 케이스(210)의 도어(212)의 손잡이를 파지하는 상황일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 케이스(210)의 도어(212)가 개방되는 상황은 케이스(210)의 도어(212)가 사용자의 당김에 의해 개방되는 상황뿐만 아니라 이 외의 자연적으로 발생하는 외력에 의해 개방되는 상황도 포함하는 개념일 수 있다.
한편, 센서 유닛(280)은 "제1눈부심 발생 조건"의 성립 여부를 판단하기 위한 다양한 정보를 생성하는 제1센서 유닛(281)과, "제2눈부심 발생 조건" 의 성립 여부를 판단하기 위한 다양한 정보를 생성하는 제2센서 유닛(282)과, "제3눈부심 발생 조건" 의 성립 여부를 판단하기 위한 다양한 정보를 생성하는 제3센서 유닛(283)을 포함할 수 있다.
제1센서 유닛(281)은 케이스(210)의 도어(212)의 전방면의 상단 좌측에 배치될 수 있다. 제1센서 유닛(281)에는 다양한 센서가 이용될 수 있다. 일 예로, 제1센서 유닛(281)은 사용자의 위치를 센싱하는 적외선 센서일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1센서 유닛(281)이 적외선 센서인 경우, 제1센서 유닛(281)은 사용자의 위치를 센싱하여 "사용자 위치 정보"를 생성할 수 있다.
제2센서 유닛(282)은 케이스(210)의 도어(212)의 손잡이에 배치될 수 있다. 제2센서 유닛(232)에는 다양한 센서가 이용될 수 있다. 일 예로, 제2센서 유닛(282)은 접촉식 센서로서 압력이 인가되는 것을 판단하는 로드 센서일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2센서 유닛(282)이 로드 센서인 경우, 제2센서 유닛(282)은 케이스(210)의 도어(212)에 인가되는 압력(사용자가 케이스의 도어의 손잡이를 파지할 때 발생하는 압력)을 센싱하여 "도어 압력 정보"를 생성할 수 있다.
제3센서 유닛(283)은 케이스(210)의 도어(212)의 측면에 배치될 수 있다. 제3센서 유닛(283)에는 다양한 센서가 이용될 수 있다. 일 예로, 제3센서 유닛(283)은 대상체의 운동 방향과 속도를 센싱하는 가속도 센서일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제3센서 유닛(283)로서 대상체의 자세를 판단하는 자이로 센서 등을 포함하는 다양한 센서가 이용될 수 있다. 제3센서 유닛(283)이 가속도 센서인 경우, 제3센서 유닛(283)은 케이스(210)의 도어(212)가 개방되는 상황에서 케이스(210)의 도어(212)의 운동 방향과 속도를 센싱하고, "도어 운동 정보"를 생성할 수 있다.
본 발명의 식물 재배기(200)는 "자동 제어 모드"와 "커스터마이징 제어 모드"로 운전될 수 있다. "자동 제어 모드"는 제어 모듈에서 "센싱 정보"를 이용하여 광원 모듈(230), 배양액 모듈(250) 및 공기조화 모듈(260)을 제어하는 운전 모드일 수 있고, "커스터마이징 제어 모드"는 사용자가 사용자 기기(300) 등을 이용하여 광원 모듈(230), 배양액 모듈(250) 및 공기조화 모듈(260)의 제어값을 설정하고, 이에 따라 광원 모듈(230), 배양액 모듈(250) 및 공기조화 모듈(260)이 제어되는 운전 모드일 수 있다.
제어 모듈(미도시)은 센서 모듈(270)로부터 "센싱 정보"를 전달받아, 식물 재배기(200)를 제어하는 모듈일 수 있다. 제어 모듈은 "센싱 정보"를 이용하여, 광원 모듈(230), 배양액 모듈(250) 및 공기조화 모듈(260)을 제어할 수 있다.
즉, 제어 모듈은 복수의 캡슐(100)의 품종에 대한 "품종 정보"와 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)의 상태(활성 상태와 비활성 상태, 복수의 캡슐이 복수의 캡슐 배치 지점에 배열된 형태)에 대한 "배치 정보"를 이용하여, 광원 모듈(230), 배양액 모듈(250) 및 공기조화 모듈(260)을 제어할 수 있다.
제어 모듈은 "품종 정보"에 따라 광원 모듈(230)을 제어하여, 재배 공간(s1)의 조도를 변화시킬 수 있다(조명 조도 제어). 즉, 본 발명의 식물 재배기(200)는 복수의 캡슐(100)의 상호 다른 다양한 품종을 반영하여, 조명 환경을 변화시킬 수 있다. 일 예로, 제어 모듈은 "품종 정보"를 이용하여, 재배 공간(s1)의 조도의 값이 복수의 캡슐(100) 각각의 적정 조도의 평균값이 되도록 광원 모듈(230)을 제어할 수 있다. 이 경우, 복수의 캡슐(100) 각각의 적정 조도는 복수의 캡슐(100) 각각의 품종에 따라 다르며, 식물이 광합성 작용을 하여 온전하게 생장하기 위해 정해진 조도일 수 있다.
또한, 제어 모듈은 "배치 정보"에 따라 광원 모듈(230)을 제어하여, 광원 모듈(230)의 복수의 램프 그룹을 독립적으로 제어할 수 있다(조명 조닝 제어). 즉, 제어 모듈은 복수의 램프 그룹 중 활성 상태를 가지는 캡슐 배치 지점(적어도 하나의 캡슐이 배치되는 캡슐 배치 지점)에 대응되는 1개 이상의 램프 그룹을 On시킬 수 있고, 복수의 램프 그룹 중 비활성 상태를 가지는 캡슐 배치 지점(적어도 하나의 캡슐이 배치되지 않는 캡슐 배치 지점)에 대응되는 1개 이상의 램프 그룹을 Off시킬 수 있다.
또한, 제어 모듈은 자연광의 변화를 반영하여 광원 모듈(230)을 제어할 수 있다(조명 디밍 제어). 도 9에서 나타내는 바와 같이, 자연광에 의한 조도는 시간의 흐름에 따라(태양의 일출 및 일몰) 하루 동안, 조도가 급격히 증가하는 제1구간과 조도의 변화량이 작은 제2구간과 조도가 급격히 감소하는 제3구간과 조도가 0이 되는 제4구간을 가지며 변화한다. 한편, 자연광에 의한 조도의 변화는 계절에 따라 조금씩 달라지지만, 평균적으로 상술한 바와 같은 제1구간, 제2구간, 제3구간 및 제4구간을 가질 수 있다. 나아가 제3구간은 조도가 급격히 감소하는 제3-1구간과 조도가 서서히 감소하는 제3-2구간으로 구분될 수 있다.
본 발명에서는 광원 모듈(230)을 자연광의 변화와 대응되게 제어함으로써, 자연 환경과 유사한 조명 환경을 구현할 수 있다.
일 예로, 도 10에서 나타내는 바와 같이, 제어 모듈은 광원 모듈(230)이 제1디밍 모드와 제2디밍 모드와 제3디밍 모드와 제4디밍 모드로 순차적으로 변경되는 것이 일정 주기를 가지고 반복되도록 제어할 수 있다. 이 경우, 제1디밍 모드와 제2디밍 모드와 제3디밍 모드와 제4디밍 모드가 순차적으로 변경되는 것은 하루를 주기로 반복될 수 있다.
이 경우, 제1디밍 모드는 자연광의 제1구간이 유추되어 적용되는 모드일 수 있고, 제2디밍 모드는 자연광의 제2구간이 유추되어 적용되는 모드일 수 있고, 제3디밍 모드는 자연광의 제3구간이 유추되어 적용되는 모드일 수 있고, 제4디밍 모드는 자연광의 제4구간이 유추되어 적용되는 모드일 수 있다.
한편, 광학 설계에는 다양한 측면이 있고 조명 제어의 단순화를 위해, 각각의 디밍 모드에 자연광의 각각의 구간이 완벽하게 매칭되어 적용되진 않지만, 제1 내지 제4디밍 모드는 아래의 조건을 만족하여 자연광과 유사한 조명 환경을 구현할 수 있다.
제1디밍 모드에서 재배 공간(s1)의 조도는 증가하고, 제3디밍 모드에서 재배 공간(s1)의 조도는 감소할 수 있다. 나아가 제2디밍 모드에서 재배 공간(s1)의 조도의 변화량의 평균값과 제4디밍 모드에서 재배 공간(s1)의 조도의 변화량의 평균값은 제1디밍 모드에서 재배 공간(s1)의 조도의 변화량의 평균값과 제3디밍 모드에서 재배 공간(s1)의 조도의 변화량의 평균값보다 작을 수 있다. 이 경우, 조도의 변화량은 단위 시간에 변화된 조도의 절대값을 의미할 수 있다.
즉, 제1디밍 모드는 자연광의 제1구간에 대응되도록 재배 공간(s1)의 조도를 급격히 증가시킬 수 있고, 제3디밍 모드는 자연광의 제3구간에 대응되도록 재배 공간(s1)의 조도를 급격히 감소시킬 수 있다. 그 결과, 제1디밍 모드와 제3디밍 모드에서 재배 공간(s1)의 조도의 변화량이 지배적이며, 상대적으로 제2디밍 모드와 제4디밍 모드에서 재배 공간(s1)의 조도의 변화량은 미미할 수 있다.
또한, 제1디밍 모드의 소요 시간은 30분 이상 2시간 이하일 수 있고, 제3디밍 모드의 소요 시간은 1시간 이상 5시간 이하일 수 있다.
한편, 도 10의 (1)에서 나타내는 바와 같이, 제2디밍 모드에서 재배 공간(s1)의 조도가 대략적으로 일정하게 유지될 수 있고, 제4디밍 모드에서 광원 모듈(230)이 오프(off)되어 재배 공간(s1)의 조도가 0이 될 수도 있다.
또한, 도 10의 (2)에서 나타내는 바와 같이, 제1디밍 모드의 소요 시간은 제3디밍 모드의 소요 시간보다 짧을 수 있다. 자연광의 제1구간의 소요 시간이 자연광의 제3구간의 소요 시간보다 짧기 때문이다.
또한, 도 10의 (3)에서 나타내는 바와 같이, 제2디밍 모드에서도 재배 공간(s1)의 조도가 증가할 수도 있다. 다만, 상술한 바와 같이, 제2디밍 모드에서 재배 공간(s1)의 조도의 변화량의 평균값은 제1디밍 모드에서 재배 공간(s1)의 조도의 변화량의 평균값과 제3디밍 모드에서 재배 공간(s1)의 조도의 변화량의 평균값보다 작을 수 있다.
또한, 도 10의 (4)에서 나타내는 바와 같이, 자연광의 제3-1구간과 제3-2구간을 반영하여, 제3디밍 모드는 재배 공간(s1)의 조도가 급격하게 감소하는 제3-1디밍 모드와 재배 공간(s1)의 조도가 서서히 감소하는 제3-2디밍 모드로 구분될 수도 있다. 즉, 제3-1디밍 모드에서 재배 공간(s1)의 조도의 변화량은 제3-2디밍 모드에서 재배 공간(s1)의 조도의 변화량보다 클 수 있다. 이 경우, 제3-1디밍 모드는 제3-2디밍 모드보다 먼저 수행될 수 있다.
또한, 제어 모듈은 "품종 정보"에 따라 배양액 모듈(250)을 제어하여, 트레이(220)의 배양액 챔버(c)에 공급되는 배양액의 농도의 값을 변화시킬 수 있다(농도 제어). 즉, 본 발명의 식물 재배기(200)는 복수의 캡슐(100)의 상호 다른 다양한 품종을 반영하여, 수분 환경을 변화시킬 수 있다. 일 예로, 제어 모듈은 "품종 정보"를 이용하여, 트레이(200)의 배양액 챔버(c)로 공급되는 배양액의 농도의 값이 복수의 캡슐(100) 각각의 적정 배양액의 농도의 평균값이 되도록 배양액 모듈(250)을 제어할 수 있다. 이 경우, 복수의 캡슐(100) 각각의 적정 배양액의 농도는 복수의 캡슐(100) 각각의 품종에 따라 다르며, 식물이 수분과 배양액의 영양분을 충분히 흡수하여 온전하게 생장하기 위해 정해진 배양액의 농도일 수 있다.
또한, 제어 모듈은 "품종 정보"에 따라 배양액 모듈(250)을 제어하여, 트레이(220)의 배양액 챔버(c)에 공급되는 배양액의 공급 주기의 값을 변화시킬 수 있다(주기 제어). 즉, 본 발명의 식물 재배기(200)는 복수의 캡슐(100)의 상호 다른 다양한 품종을 반영하여, 수분 환경을 변화시킬 수 있다. 일 예로, 제어 모듈은 "품종 정보"를 이용하여, 트레이(200)의 배양액 챔버(c)로 공급되는 배양액의 공급 주기의 값이 복수의 캡슐(100) 각각의 적정 배양액의 공급 주기의 평균값이 되도록 배양액 모듈(250)을 제어할 수 있다. 이 경우, 복수의 캡슐(100) 각각의 적정 배양액의 공급 주기는 복수의 캡슐(100) 각각의 품종에 따라 다르며, 식물이 수분과 배양액의 영양분을 충분히 흡수하여 온전하게 생장하기 위해 정해진 배양액의 공급 주기일 수 있다.
또한, 제어 모듈은 "품종 정보"에 따라 배양액 모듈(250)을 제어하여, 트레이(220)의 배양액 챔버(c)에 공급되는 배양액의 공급량의 값을 변화시킬 수 있다(공급량 제어). 즉, 본 발명의 식물 재배기(200)는 복수의 캡슐(100)의 상호 다른 다양한 품종을 반영하여, 수분 환경을 변화시킬 수 있다. 일 예로, 제어 모듈은 "품종 정보"를 이용하여, 트레이(200)의 배양액 챔버(c)로 공급되는 배양액의 공급량의 값이 복수의 캡슐(100) 각각의 적정 배양액의 공급량의 평균값이 되도록 배양액 모듈(250)을 제어할 수 있다. 이 경우, 복수의 캡슐(100) 각각의 적정 배양액의 공급량은 복수의 캡슐(100) 각각의 품종에 따라 다르며, 식물이 수분과 배양액의 영양분을 충분히 흡수하여 온전하게 생장하기 위해 정해진 배양액의 공급량일 수 있다.
또한, 제어 모듈은 "품종 정보"에 따라 공기조화 모듈(260)을 제어하여, 재배 공간(s1)의 기체의 온도 및/또는 습도의 값을 변화시킬 수 있다(온도 및/또는 습도 제어). 즉, 본 발명의 식물 재배기(200)는 복수의 캡슐(100)의 상호 다른 다양한 품종을 반영하여, 기상 환경을 변화시킬 수 있다. 일 예로, 제어 모듈은 "품종 정보"를 이용하여, 재배 공간(s1)의 기체의 온도 및/또는 습도의 값이 복수의 캡슐(100) 각각의 적정 온도 및/또는 습도의 평균값이 되도록 공기조화 모듈(260)을 제어할 수 있다. 이 경우, 복수의 캡슐(100) 각각의 적정 온도 및/또는 습도는 복수의 캡슐(100) 각각의 품종에 따라 다르며, 식물이 온전하게 생장하기 위한 기상 조건에 따라 정해진 공기의 온도 및/또는 습도일 수 있다.
제어 모듈은 "눈부심 발생 조건"을 판단하여 광원 모듈(230)을 제어할 수 있다. 즉, 제어 모듈은 사용자의 눈을 보호하기 위해, 눈부심 현상이 발생하거나 사용자의 눈이 손상될 수 있는 조건에서, 정상 조건보다 광출력량이 낮아지거나 오프되도록 광원 모듈(230)을 제어할 수 있다.
이 경우, "눈부심 발생 조건"은 사용자가 케이스(210)의 도어(212)에 접근하는 제1눈부심 발생 조건(도 11의 (1) 참조, 사용자가 케이스의 도어에 접근하고 일정 시간 머무르는 경우도 포함하는 개념)과, 사용자가 케이스(210)의 도어(212)와 접촉하는 제2눈부심 발생 조건(도 11의 (2) 참조)과, 케이스(210)의 도어(212)가 개방되는 제3눈부심 발생 조건(도 11의 (3) 참조)을 포함할 수 있다.
이 경우, "정상 조건"은 "눈부심 발생 조건"이 발생하지 않은 조건을 의미할 수 있다. "정상 조건"에서 제어 모듈은 센서 모듈(270)의 "센싱 조건"을 이용하여 광원 모듈(230)을 제어할 수 있다.
이 경우, "광출력량"에는 다양한 밝기의 정의가 사용될 수 있다. 일 예로, "광출력량"은 광원 모듈(230)에서 출사되는 출사광의 광도, 광속 및 휘도 등일 수 있다.
"눈부심 발생 조건"에서 제어 모듈은 센서 유닛(280)으로부터 다양한 정보를 전달받고 이를 이용하여 "눈부심 발생 조건"의 성립 여부를 판단하고, 이에 따라 광원 모듈(230)의 광출력량을 낮추거나 광원 모듈(230)을 오프하여 광원 모듈(230)을 제어할 수 있다.
일 예로, 제어 모듈은 제1센서 유닛(281)으로부터 "사용자 위치 정보"를 전달받고, "사용자 위치 정보"를 이용하여 제1눈부심 발생 조건의 성립 여부를 판단하여, 제1눈부심 발생 조건이 성립한 경우에 정상 조건보다 광출력량이 낮아지거나 오프되도록 광원 모듈(230)을 제어할 수 있다.
또한, 제어 모듈은 제2센서 유닛(282)으로부터 "도어 압력 정보"를 전달받고, "도어 압력 정보"를 이용하여 제2눈부심 발생 조건의 성립 여부를 판단하여, 제2눈부심 발생 조건이 성립한 경우에 정상 조건보다 광출력량이 낮아지거나 오프되도록 광원 모듈(230)을 제어할 수 있다.
또한, 제어 모듈은 제3센서 유닛(282)으로부터 "도어 운동 정보"를 전달받고, "도어 운동 정보"를 이용하여 제3눈부심 발생 조건의 성립 여부를 판단하여, 제3눈부심 발생 조건이 성립한 경우에 정상 조건보다 광출력량이 낮아지거나 오프되도록 광원 모듈(230)을 제어할 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제어 유닛은 센서 유닛(280)으로부터 상술한 "사용자 위치 정보", "도어 압력 정보" 및 "도어 운동 정보"외의 다양한 정보를 전달받고 이를 이용하여 "눈부심 발생 조건"을 판단할 수 있다.
일 예로, 케이스(210)의 본체(211)와 케이스(210)의 도어(212) 중 어느 하나에는 마그네트가 배치될 수 있고, 나머지에는 마그네트의 자기력을 감지할 수 있는 감지 수단이 배치될 수 있다. 즉, 제3센서 유닛(282)은 자기력을 이용하여 "도어 운동 정보"를 생성할 수 있다.
한편, 제어 모듈은 "눈부심 발생 조건"에서도 복수의 램프 그룹을 독립적으로 제어할 수 있다. 일 예로, 도 12에서 나타내는 바와 같이, 제어 모듈은 눈부심 발생 조건에서 복수의 램프 그룹 중 일부의 램프 그룹만 정상 조건보다 광출력량이 낮아지거나 오프되도록 제어할 수 있다. 이 경우, 복수의 램프 그룹 중 일부의 램프 그룹(제어되는 램프 그룹)은 복수의 램프 그룹 중 나머지 램프 그룹보다 케이스(210)의 도어(212)에 인접하여 위치할 수 있다.
즉, 제어 모듈은 복수의 램프 그룹 중 사용자의 눈에 손상을 발생시킬 우려가 있는 전방에 위치하는 램프 그룹만 제어함으로써, 나머지 램프 그룹에 의해 "정상 조건"에서의 조명 환경의 연속성을 유지시킬 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 복수의 램프(232)는 파장 대역에 따라 그룹핑될 수도 있다. 이 경우, 백색 파장 대역의 광을 출사하는 제1램프 그룹보다 적색 파장 대역의 광을 출사하는 제2램프 그룹과 청색 파장 대역의 광을 출사하는 제3램프 그룹이 사용자의 눈에 더 해로울 수 있다.
따라서 제어 모듈은 "눈부심 발생 조건"에서 제2램프 그룹과 제3램프 그룹 중 적어도 하나가 "정상 조건"보다 광출력량이 낮아지거나 오프되도록 제어할 수 있다. 나아가 제어 모듈은 "눈부심 발생 조건"에서 제1램프 그룹을 "정상 조건"보다 광출력량이 낮아지도록 제어하는 동시에, 제2램프 그룹과 제3램프 그룹을 오프되도록 제어할 수도 있다.
한편, 제어 모듈은 카메라 모듈(240)로부터 "촬영 이미지"를 전달받아, "식물의 성장 정보"를 생성할 수 있다. 일 예로, 제어 모듈은 카메라 모듈(240)의 "촬영 이미지"를 분석하여 복수의 캡슐(100) 각각에서 성장된 식물의 엽면적을 산출하고, "품종 정보"를 이용하여 식물의 엽면적을 식물의 성장 단계와 매칭시킴으로써, 복수의 캡슐(100) 각각에 대한 "식물의 성장 정보"를 생성할 수 있다. 한편, 제어 모듈은 "무선 통신 유닛"을 통해 사용자 기기(300)와 무선 통신하여, 복수의 캡슐(100) 각각에 대한 "식물의 성장 정보"를 전달할 수 있다. 이 경우, 제어 모듈의 "무선 통신 유닛"은 제어 모듈에 별도로 마련될 수도 있고, 제어 모듈의 "무선 통신 유닛"으로 센서 모듈(270)의 "무선 통신 유닛"을 이용할 수도 있다.
이 경우, 제어 모듈은 "식물의 성장 정보"에 따라 광원 모듈(230)을 제어할 수 있다(성장 조명 제어). 식물의 성장이 진행됨에 따라 식물의 엽면적이 증가하는 것을 반영하기 위함이다. 이를 위해, 제어 모듈은 복수의 램프 그룹 각각에서 "식물의 성장 정보"에 따라 복수의 구성 램프(램프 그룹을 구성하는 램프)를 독립적으로 제어할 수 있다.
일 예로, 복수의 램프가 복수의 캡슐 배치 지점(221-1) 중 대향하는 캡슐 배치 지점이 동일한 램프끼리 그룹핑된 경우(하나의 캡슐 배치 지점을 기본 단위로 조닝 제어), 복수의 램프 그룹 중 활성 상태를 가지는 캡슐 배치 지점에 대응되는 1개 이상의 램프 그룹 각각에 있어서, 식물의 엽면적이 좁을 때(식물의 성장 초기)에는 1개 이상의 램프 그룹 각각에서 복수의 구성 램프 중 평면도 상에서 중심에 인접한 구성 램프를 On하고 평면도 상에서 가장자리에 인접한 구성 램프를 Off할 수 있고(도 13의 (1) 참조), 식물의 엽면적이 넓을 때(램프 그룹의 식물의 성장 중기 및 후기)에는 1개 이상의 램프 그룹 각각에서 복수의 구성 램프 모두를 On할 수 있다(도 13의 (2) 참조).
나아가 제어 모듈은 광원 모듈(230)의 "조명 조도 제어", "조명 조닝 제어", "조명 디밍 제어" 및 "조명 성장 제어" 중 적어도 2개 이상의 제어를 동시에 진행할 수도 있다. 즉, 제어 모듈은 "품종 정보", "배치 정보", "식물의 성장 정보" 중 적어도 2개를 이용하여 광원 모듈(230)을 제어하거나, "품종 정보", "배치 정보", "식물의 성장 정보" 중 적어도 1개를 이용하고 제1디밍 모드, 제2디밍 모드, 제3디밍 모드 및 제4디밍 모드를 순차적으로 일정 주기로 반복하도록 광원 모듈(230)을 제어할 수 있다.
일 예로, 제어 모듈은 활성 상태를 가지는 캡슐 배치 지점에 대응되는 램프 그룹 각각에 대응되는 재배 공간(s1)의 조도(조명 조닝 제어)를 복수의 캡슐 각각의 적정 조도의 평균값(조명 조도 제어)이 되도록 제어하는 동시에, 활성 상태를 가지는 캡슐 배치 지점에 대응되는 램프 그룹 각각에서 "식물의 성장 정보"에 따라 복수의 구성 램프를 독립적으로 제어(조명 성장 제어)하며, 제1디밍 모드와 제2디밍 모드와 제3디밍 모드와 제4디밍 모드로 순차적으로 변경되는 것이 일정 주기를 가지고 반복(조명 디밍 제어)되도록 광원 모듈(230)을 제어할 수 있다.
사용자 기기(300)는 식물 재배기(200)와 통신하여, 식물 재배기(200)로부터 "센싱 정보", "촬영 이미지" 및 "성장 정보"를 전달받거나, 사용자의 조작 등에 의해 식물 재배기(200)에 "제어 신호"를 송신하여 식물 재배기(200)를 제어하는 기기일 수 있다.
사용자 기기(300)는 스마트폰, 태블릿, PDA, 랩톱 등과 같은 전기 통신 장치, 리모트 콘트롤러 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이를 위해, 사용자 기기(300)는 식물 재배기(200)의 카메라 모듈(240)과 무선 통신할 수 있고, 식물 재배기(200)의 센서 모듈(270)과 무선 통신할 수 있고, 식물 재배기(200)의 제어 모듈(미도시)과 무선 통신할 수 있다. 이 경우, 통신 방식으로는 Wi-Fi, Li-Fi, Bluetooth, UWB(Ultra Wide Band), Zigbee 및 Z-wave 방식의 통신 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
한편, "센싱 정보", "촬영 이미지", "성장 정보" 및 "제어 신호"는 근거리 통신에 의해 사용자 기기(300)와 식물 재배기(200) 간에 직접 전달될 수도 있고, 원거리 통신에 의해 서버(400)를 경유하여 사용자 기기(300)와 식물 재배기(200) 간에 전달될 수도 있다.
사용자 기기(300)는 식물 재배기(200)의 "센싱 정보", "촬영 이미지", "성장 정보"를 이용하여, 재배 정보 이미지(310)를 제공할 수 있다. 일 예로, 사용자 기기(300)가 "스마트 폰"인 경우, "스마트 폰"에 설치되어 있는 앱(App, Application) 등을 통해, 재배 정보 이미지(310)를 포함하는 GUI(Graphical User Interface)를 제공할 수 있다(앱 리스트 제공).
이하, 사용자 기기(300)를 통해, 제배 정보 이미지(310)가 제공되는 방법에 대해 설명한다. 재배 정보가 제공되는 방법은 사용자 기기(300)에서 식물 재배기(200)로부터 "센싱 정보", "촬영 이미지", "성장 정보" 중 적어도 하나를 수신하는 단계와, 사용자 기기(300)에서 "센싱 정보", "촬영 이미지", "성장 정보"를 이용하여 재배 정보 이미지(310)를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
재배 정보 이미지(310)는 촬영 정보 이미지(320) 또는 제1상세 정보 이미지(330)로 전환될 수 있으며, 제1상세 정보 이미지(330)는 제2상세 정보 이미지(340)로 전환될 수 있거나 오픈 마켓 웹 사이트(350)의 링크를 제공할 수 있다. 재배 정보 이미지(310), 촬영 정보 이미지(320), 제1상세 정보 이미지(330), 제2상세 정보 이미지(340) 및 오픈 마켓 웹 사이트(350)는 앱 리스트로서 제공될 수 있다.
재배 정보 이미지(310)에는 복수의 식물 아이콘(311), 제1선택 아이콘(312), 제2선택 아이콘(313) 및 제3선택 아이콘(314)이 표시될 수 있다. 나아가 식물 재배기(200)에는 온도계, 습도계, 기압계 등이 배치될 수 있으며, 사용자 기기(300)는 식물 재배기(200)로부터 재배 공간(s1)의 온도, 습도 및 기압 등을 전달받을 수 있다. 이 경우, 재배 정보 이미지(310)에는 식물 재배기(200)의 재배 공간(s1)의 온도, 습도, 압력 등이 실시간으로 표시될 수 있다.
복수의 식물 아이콘(311)은 "센싱 정보"와 "성장 정보"를 이용하여 생성될 수 있다. 한편, 사용자 기기(300)는 "센싱 정보"만 이용하여 복수의 식물 아이콘(311)을 생성할 수도 있다.
식물 아이콘(311)은 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)과 일대일로 대응될 수 있다. 복수의 식물 아이콘(311)은 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)과 대응되게 배열될 수 있다. 일 예로, 복수의 식물 아이콘(311)은 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)과 마찬가지로 복수의 행과 복수의 열을 따라 배열될 수 있다. 한편, 복수의 식물 아이콘(311)을 배열을 나타내기 위해 "센싱 정보(배치 정보)"가 이용될 수 있다.
또한, 복수의 식물 아이콘(311)은 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)의 상태와 대응되도록 "활성 상태(캡슐이 배치된 상태)"와 "비활성 상태(캡슐이 배치되지 않은 상태)"를 가질 수 있다.
이 경우, 복수의 식물 아이콘(311) 중 활성 상태를 가지는 식물 아이콘은 디자인이 식물의 품종, 재배 기간 및 성장 단계 중 적어도 하나에 따라 결정될 수 있다. 즉, 복수의 식물 아이콘(311) 중 활성 상태를 가지는 식물 아이콘은 식물의 품종과 재배 기간 및 성장 단계 중 적어도 하나에 따라 디자인이 상호 다를 수 있다. 이와 달리, 복수의 식물 아이콘(311) 중 비활성 상태를 가지는 식물 아이콘은 디자인이 상호 동일할 수 있다.
일 예로, 복수의 식물 아이콘(311) 중 활성 상태를 가지는 식물 아이콘은 "센싱 정보(품종 정보, 배치 정보)" 및 "성장 정보"에 따라 바탕색과 아이콘의 형태(잎의 개수 등)와 아이콘의 크기가 다를 수 있다. 이 경우, "품종 정보"를 통해 식물의 품종이 결정될 수 있고, "배치 정보"를 통해 재배 기간이 결정될 수 있으며, "성장 정보"를 통해 성장 단계가 결정될 수 있다.
한편, "성장 정보"가 활용되지 않는 경우, "센싱 정보(품종 정보, 배치 정보)"를 통해 품종과 재배 기간을 도출한 후 이로부터 성장 단계를 결정할 수도 있다.
한편, 복수의 식물 아이콘(311) 중 활성 상태를 가지지 않는 식물 아이콘은 단색 바탕색, "EMPTY" 등 다양한 디자인을 가질 수 있으며, 복수인 경우 상호 동일한 디자인을 가질 수 있다.
사용자는 제1선택 아이콘(312)을 통해 복수의 트레이(220) 중 하나를 선택할 수 있다(조작, 터치, 클릭 등). 이 경우, 재배 정보 이미지(310)는 복수의 트레이(220)에서 제1선택 아이콘(312)을 통해 선택된 트레이에 대응되는 복수의 식물 아이콘(311)을 표시할 수 있다.
즉, 재배 정보 이미지(310)는 복수의 트레이(220)에서 제1선택 아이콘(312)을 통해 선택된 트레이에 형성되어 있는 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)과 대응되는 복수의 식물 아이콘(311)을 표시하도록 전환될 수 있다. 일 예로, 사용자는 제1선택 아이콘(312)을 통해(조작, 터치, 클릭 등), 제1트레이에 배치되어 있는 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)과 대응되는 복수의 식물 아이콘(311)을 제2트레이에 배치되어 있는 복수의 캡슐 배치 지점(221-1)과 대응되는 복수의 식물 아이콘(311)으로 전환할 수 있다.
사용자는 제2선택 아이콘(313)을 통해 재배 정보 이미지(310)을 촬영 정보 이미지(320)를 전환시킬 수 있다. 촬영 정보 이미지(320)는 카메라 모듈(240)을 통해 얻어지는 복수의 배치 지점(221-1)에 대한 촬영 이미지로서, 사용자는 실시간으로 재배 공간(s1)을 실사 이미지를 제공받을 수 있다.
사용자는 제3선택 아이콘(314)을 통해 식물 재배기(200)의 운전 모드를 "자동 제어 모드"와 "커스터마이징 제어 모드" 중 하나로 선택할 수 있다.
사용자는 복수의 식물 아이콘(311) 중 활성 상태를 가지는 식물 아이콘 중 선택된 식물 아이콘을 통해, 재배 정보 이미지(310)를 제1상세 정보 이미지(330)로 전환시킬 수 있다(조작, 터치, 클릭 등).
즉, 사용자는 복수의 식물 아이콘(311) 중 활성 상태를 가지는 식물 아이콘 중 하나를 선택하여, 이에 대해 집중적으로 상세한 정보를 제공받을 수 있다.
제1상세 정보 이미지(330)에는 복수의 식물 아이콘(311) 중 활성 상태를 가지는 식물 아이콘 중 선택된 식물 아이콘에 대응되는 재배 등급 아이콘(331), 성숙도 그래프(332), 제4선택 아이콘(333) 및 오픈 마켓 링크 아이콘(334)이 표시될 수 있다.
재배 등급 아이콘(331)은 "품종 정보", "배치 정보(재배 기간 도출)", "성장 정보"를 이용하여 결정될 수 있다. 재배 등급 아이콘(331)은 특정 품종의 식물이 단위 재배 기간에서 가지는 "성장 정보"와 매칭되는 성장 등급으로 결정될 수 있다. 사용자는 재배 등급 아이콘(331)을 통해 자신이 재배하는 식물이 양질의 식물로 성숙하였는지 판단할 수 있고, 피드백을 받아 재배 전문가로 성장할 수 있다.
성숙도 그래프(332)는 막대 비율 그래프 형태를 가질 수 있다. 성숙도 그래프(332)에서는 재배 기간을 기준으로 성장 단계가 비율로 표시될 수 있다.
사용자는 제4선택 아이콘(333)을 통해 제1상세 정보 이미지(330)를 제2상세 정보 이미지(340)로 전환할 수 있다(조작, 터치, 클릭 등). 제2상세 정보 이미지(340)에는 복수의 식물 아이콘(311) 중 활성 상태를 가지는 식물 아이콘 중 선택된 식물 아이콘에 대응되는 재배 정보 스크립트(341)가 표시될 수 있다. 재배 정보 스크립트(341)에는 복수의 식물 아이콘(311) 중 활성 상태를 가지는 식물 아이콘 중 선택된 식물 아이콘에 대한 품종 설명, 재배 조건 등이 상세하게 기술되어 있을 수 있다.
사용자는 오픈 마켓 링크 아이콘(334)을 통해 오픈 마켓 웹 사이트의 링크를 제공받을 수 있다(조작, 터치, 클릭). 오픈 마겟 웹 사이트(350)에서는 복수의 식물 아이콘(311) 중 활성 상태를 가지는 식물 아이콘 중 선택된 식물 아이콘에 대응되는 품종을 가지는 캡슐을 판매할 수 있다.
이상에서 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다.
상기 전술한 프로그램은, 상기 컴퓨터가 프로그램을 읽어 들여 프로그램으로 구현된 상기 방법들을 실행시키기 위하여, 상기 컴퓨터의 프로세서(CPU)가 상기 컴퓨터의 장치 인터페이스를 통해 읽힐 수 있는 C, C++, JAVA, 기계어 등의 컴퓨터 언어로 코드화된 코드(Code)를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 상기 방법들을 실행하는 필요한 기능들을 정의한 함수 등과 관련된 기능적인 코드(Functional Code)를 포함할 수 있고, 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 소정의 절차대로 실행시키는데 필요한 실행 절차 관련 제어 코드를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 코드는 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 실행시키는데 필요한 추가 정보나 미디어가 상기 컴퓨터의 내부 또는 외부 메모리의 어느 위치(주소 번지)에서 참조되어야 하는지에 대한 메모리 참조관련 코드를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터의 프로세서가 상기 기능들을 실행시키기 위하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 통신이 필요한 경우, 코드는 상기 컴퓨터의 통신 모듈을 이용하여 원격에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 어떻게 통신해야 하는지, 통신 시 어떠한 정보나 미디어를 송수신해야 하는지 등에 대한 통신 관련 코드를 더 포함할 수 있다.
상기 저장되는 매체는, 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상기 저장되는 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있지만, 이에 제한되지 않는다. 즉, 상기 프로그램은 상기 컴퓨터가 접속할 수 있는 다양한 서버 상의 다양한 기록매체 또는 사용자의 상기 컴퓨터상의 다양한 기록매체에 저장될 수 있다. 또한, 상기 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (10)

  1. 재배 공간이 존재하고, 배양액 모듈을 포함하는 식물 재배기에서 상기 재배 공간에 배치되는 식물 재배기용 트레이에 있어서,
    복수의 캡슐이 배치되는 복수의 캡슐 배치 지점이 형성되어 있는 상판; 및
    상기 상판의 아래에 형성되어 있고, 상기 배양액 모듈로부터 배양액을 공급받는 배양액 챔버를 포함하고,
    상기 복수의 캡슐 배치 지점은 복수의 행과 복수의 열을 따라 배치되고,
    상기 트레이는 상기 상판에 형성되고 상기 복수의 캡슐 배치 지점이 배치되는 복수의 열과 일대일로 대응되어 배치되는 복수의 이랑부와, 상기 상판에 형성되고 상기 복수의 이랑부의 사이에 함몰되어 배치되는 복수의 고랑부를 포함하고,
    상기 복수의 이랑부 각각은 상기 복수의 캡슐 배치 지점 중 대응되는 캡슐 배치 지점의 둘레의 적어도 일부를 따라 형성되고, 상기 복수의 캡슐 배치 지점이 배치되는 복수의 열 중 대응되는 열을 향하여 위로 경사지는 경사부를 포함하는 식물 재배기용 트레이.
  2. 재배 공간이 존재하고, 배양액 모듈을 포함하는 식물 재배기에서 상기 재배 공간에 배치되는 식물 재배기용 트레이에 있어서,
    복수의 캡슐이 배치되는 복수의 캡슐 배치 지점이 형성되어 있는 상판;
    상기 상판의 아래에 형성되어 있고, 상기 배양액 모듈로부터 배양액을 공급받는 배양액 챔버; 및
    상기 배양액 모듈과 연결되어 배양액을 분사하는 배양액 분사 유닛을 포함하고,
    상기 복수의 캡슐 배치 지점은 복수의 행과 복수의 열을 따라 배치되고,
    상기 배양액 분사 유닛은 상기 상판의 하면에 배치되고, 복수의 행과 일대일로 대응되게 배치되며, 상기 복수의 캡슐의 측방 개방 부분을 향하여 배양액을 분사하는 복수의 분사구가 형성되어 있는 복수의 분사관을 포함하고,
    상기 복수의 분사관이 배치되는 복수의 행과 상기 복수의 캡슐 배치 지점이 배치되는 복수의 행은 수직 방향으로 오버랩되지 않고,
    상기 복수의 분사구는 상기 복수의 분사관이 배치되는 복수의 행을 따라 배열되고,
    상기 트레이는 상기 상판과 이격되는 하판과 상기 상판과 상기 하판을 연결하는 측판을 포함하고, 상기 측판에는 상기 배양액 모듈과 연결되어 배양액을 공급받는 유입 채널이 형성되어 있고,
    상기 배양액 분사 유닛은 일측이 상기 복수의 분사관과 연결되는 연결관과, 상기 연결관의 타측에 배치되어 상기 연결관과 상기 유입 채널을 연결하는 연결 포트를 포함하고,
    상기 연결 포트는 상기 연결관과 수직으로 배치되고 상기 유입 채널의 상측에 배치되어, 상기 연결 포트의 유로와 상기 유입 채널의 유로는 수직 방향으로 연결되고,
    상기 유입 채널은 본체와 상기 유입 채널의 본체에서 상측으로 만곡되는 도킹부를 포함하고, 상기 연결 포트는 상기 유입 채널의 도킹부에 하측으로 가압되도록 도킹되는 식물 재배기용 트레이.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 캡슐 배치 지점 각각은 상기 복수의 캡슐 중 적어도 하나가 삽입되는 홀과, 상기 홀에서 아래로 단차를 형성하며 내측으로 돌출되며 상기 복수의 캡슐 중 적어도 하나를 지지하는 지지부를 포함하는 식물 재배기용 트레이.
  5. 삭제
  6. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 분사관이 배치되는 복수의 행은 상기 복수의 캡슐 배치 지점이 배치되는 복수의 행의 사이에 배치되고,
    상기 복수의 분사구는 상기 복수의 캡슐 배치 지점 중 일측으로 이웃하는 복수의 캡슐 배치 지점으로 배양액을 분사하는 복수의 제1분사구와 상기 복수의 캡슐 배치 지점 중 타측으로 이웃하는 복수의 캡슐 배치 지점으로 배양액을 분사하는 복수의 제2분사구를 포함하는 식물 재배기용 트레이.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항, 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항의 트레이를 포함하는 식물 재배기.
  10. 제9항의 식물 재배기를 포함하는 식물 재배 시스템.
KR1020180103058A 2018-08-30 2018-08-30 IoT를 이용한 식물 재배기용 트레이, 스마트 식물 재배기 및 스마트 식물 재배 시스템 KR101954248B1 (ko)

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