KR102017999B1 - Energy independent cultivation apparatus utilizing artificial light source - Google Patents
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Abstract
핑크 LED 광원을 이용한 에너지 자립형 재배 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 에너지 자립형 재배 장치는 작물을 재배하기 위한 적어도 하나의 재배 유닛이 층을 이루어 배열되는 재배부; 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하는 태양광 발전판; 상기 태양광 발전판에 의해 변환된 전기에너지를 이용하여 상기 재배 유닛 내에 재배 중인 작물에 인공광을 조명하는 조명 장치; 오목한 곡면 형상으로 이루어져 자연광을 집광하는 적어도 하나의 집광판; 상기 집광판에 의해 집광된 자연광을 상기 재배 유닛으로 전달하는 광섬유 부재; 및 상기 광섬유 부재를 통해 전달되는 자연광을 상기 재배 중인 작물에 조사하는 보조 조명 장치;를 포함한다.An energy independent cultivation apparatus using a pink LED light source is disclosed. Energy-independent cultivation apparatus according to an aspect of the present invention is a growing unit for arranging at least one cultivation unit for cultivating the crop layer; Solar power plate for converting solar energy into electrical energy; An illumination device that illuminates artificial light on the crop being grown in the cultivation unit by using the electric energy converted by the solar power plate; At least one light collecting plate having a concave curved shape to collect natural light; An optical fiber member for transmitting natural light collected by the light collecting plate to the cultivation unit; And an auxiliary lighting device for irradiating the crop under cultivation with natural light transmitted through the optical fiber member.
Description
본 발명은 작물을 재배하기 위한 재배 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인공 광원을 이용한 에너지 자립형의 재배 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cultivation apparatus for cultivating crops, and more particularly, to an energy independent type cultivation apparatus using an artificial light source.
일반적으로 인공 광합성(Artificial Photosynthesis) 기반의 식물공장(Plant Factory)은 농업-IT-에너지 혹은 농업-IT-바이오 기술을 융복합 혹은 시스템화한 것으로써 고부가가치의 미래 산업으로의 발전이 기대될 뿐만 아니라, 지구촌의 당면과제를 해결한다는 측면에서 주목받는 연구 분야이다.In general, the plant factory based on artificial photosynthesis is a fusion or systemization of agricultural-IT-energy or agricultural-IT-biotechnology, which is expected to develop into a high value-added future industry. It is a research field that is attracting attention in terms of solving global challenges.
식물공장은 야채나 기능성 식물을 주요 재배작물로 하는 생산시설 내에 광, 온도, 습도, CO2 농도, 배양액 등을 인공적으로 제어, 공급함으로써 식물을 자동적으로 생산하는 시스템으로써 농업기술에 IT, 에너지, 바이오 등의 기술융합에 의해 외부 환경에 의존하지 않고 무공해 농작물을 계획 생산할 수 있는 미래형 산업이다. The plant factory is a system that produces plants automatically by artificially controlling and supplying light, temperature, humidity, CO 2 concentration, and culture solution in production facilities that mainly produce vegetables or functional plants. It is a future industry that can produce and produce pollution-free crops without depending on the external environment by technology convergence such as bio.
최근 정부차원에서 실용화를 적극 검토하여 일부 지자체를 중심으로 시범 운영되고 있고, 사업규모도 매년 증가일로에 있지만, 본격적 양산단계에 이르기 위해서는 극복해야할 장벽들이 많이 남아있다. Recently, the government has actively reviewed the commercialization and has been piloting some local governments. The scale of business is increasing every year, but there are many barriers to overcome in order to reach full-scale mass production.
대표적으로 식물공장의 재배환경 유지에 많은 전력비용이 소요되는 문제점이 있다 즉, 광합성 촉진의 핵심 파장대인 440nm와 680nm에 해당하는 광 조사는 주로 450/650nm 부근의 LED 광을 사용하고 있으며, 광형태 형성, 즉 목적성분 증대에 필요한 광 환경조성은 형광램프 등을 사용하여 왔다.Typically, there is a problem that a lot of power costs are required to maintain the plant environment of the plant factory. That is, the light irradiation corresponding to 440nm and 680nm, which are the key wavelengths of photosynthesis promotion, mainly uses LED light around 450 / 650nm. In order to form the light environment necessary for forming the target component, fluorescent lamps and the like have been used.
그러나, LED와 형광램프를 사용하는 식물공장은 재배환경을 유지하기 위해 많은 전력이 소비되고, 생산규모의 확장을 통해 시장 경쟁력을 강화하려면 단위 재배면적당 매월 수 kW/m2 이상의 전력비용을 부담해야 하므로 적어도 식물공장의 채산성 확보를 위해서는 전력비용이 전체 생산비용의 1/3이하로 낮아져야 한다.However, plant plants using LEDs and fluorescent lamps consume a lot of power to maintain a growing environment, and to increase market competitiveness by expanding production scale, they must bear power costs of several kW / m 2 per unit growing area per month. Therefore, at least to secure profitability of the plant, the power cost must be lowered to less than one third of the total production cost.
따라서, 저가격(Cost-effectiveness), 고효율(High-efficiency)이면서 식물생장에 최적화된 혁신적 광원(조명) 기술의 개발은 인공 광합성 기반 식물공장의 발전과 도약을 위한 필수적 선결과제에 해당한다.Therefore, the development of innovative light source technology, which is cost-effectiveness, high-efficiency and optimized for plant growth, is an essential prerequisite for the development and leap of artificial photosynthetic-based plant plants.
식물공장에서 재배할 수 있는 작물 중 인삼은 뿌리식물로서 그늘에서 자라는 식물이므로 밭이나 집 주변의 나무그늘이 진 곳에서 재배되거나, 차광망을 씌워 인공적으로 그늘을 만들어 재배되고 있다. 이와 같은 재배 방식은 태풍이나 장마, 홍수 등의 환경 조건에 따라 인삼의 생육에 악영향이 미칠 수 있으며, 여름철의 강한 자외선에 의해 일소 현상이 발생할 수도 있다. 이러한 환경 제약 요인을 배제하고, 작물을 주변 환경에 의한 영향 없이 표준 재배하기 위한 방안이 요구된다.Among the crops that can be cultivated in plant factories, ginseng is a root plant that grows in the shade, so it is cultivated in the shade of the field or around the house, or it is cultivated artificially by covering it with a shading net. Such a cultivation method may adversely affect the growth of ginseng according to environmental conditions such as typhoon, rainy season, and flood, and may also occur by strong ultraviolet rays in summer. Without these environmental constraints, measures are needed to grow crops on a standard basis without affecting the surrounding environment.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 식물의 광합성에 필요한 두 개의 파장인 440nm 범위의 파장과 680nm 범위의 파장이 하나의 광원에서 동시에 조사될 수 있도록 하여 인공 광합성 기반 식물공장의 소비전력을 절감할 수 있는 식물의 인공 광합성을 위한 핑크 LED 광원을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the wavelength of 440nm range and 680nm range of two wavelengths required for plant photosynthesis can be irradiated simultaneously from a single light source of artificial photosynthesis-based plant factory The purpose is to provide a pink LED light source for artificial photosynthesis of plants that can reduce power consumption.
또한, 본 발명은 인삼과 같은 뿌리식물 등의 작물을 효율적이고 경제적으로 재배할 수 있는 에너지 자립형 재배 장치를 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide an energy-independent cultivation apparatus capable of cultivating crops such as root plants such as ginseng efficiently and economically.
또한, 본 발명은 집광판을 이용하여 자연광을 효율적으로 수집하여 작물의 재배에 활용할 수 있는 에너지 자립형 재배 장치를 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide an energy-independent cultivation apparatus that can be utilized for the cultivation of crops by efficiently collecting natural light using a light collecting plate.
또한, 본 발명은 각 층 별로 재배 중인 작물들에 대한 자연광 조광 등의 재배 조건을 균일하게 조절할 수 있는 에너지 자립형 재배 장치를 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide an energy-independent cultivation apparatus that can uniformly control the cultivation conditions, such as natural light dimming for the crops being cultivated for each layer.
또한, 본 발명은 자연광의 자외선을 이용하여 경제적으로 작물의 뿌리에 곰팡이가 피는 것을 방지할 수 있는 에너지 자립형 재배 장치를 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide an energy self-supporting cultivation apparatus that can prevent the growth of mold on the root of the crop economically by using ultraviolet light of natural light.
본 발명의 일 측면에 따른 에너지 자립형 재배 장치는 작물을 재배하기 위한 적어도 하나의 재배 유닛이 층을 이루어 배열되는 재배부; 상기 몸체의 상면에 제공되고, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하는 태양광 발전판; 상기 태양광 발전판에 의해 변환된 전기에너지를 이용하여 상기 재배 유닛 내에 재배 중인 작물에 인공광을 조명하는 조명 장치; 상기 몸체의 외면에 제공되고, 오목한 곡면 형상으로 이루어져 자연광을 집광하는 적어도 하나의 집광판; 상기 집광판에 의해 집광된 자연광을 상기 재배 유닛으로 전달하는 광섬유 부재; 및 상기 광섬유 부재를 통해 전달되는 자연광을 상기 재배 중인 작물에 조사하는 보조 조명 장치;를 포함한다.Energy-independent cultivation apparatus according to an aspect of the present invention is a growing unit for arranging at least one cultivation unit for cultivating the crop layer; A solar power plate provided on an upper surface of the body and converting solar energy into electrical energy; An illumination device that illuminates artificial light on the crop being grown in the cultivation unit by using the electric energy converted by the solar power plate; At least one light collecting plate provided on an outer surface of the body and having a concave curved shape to collect natural light; An optical fiber member for transmitting natural light collected by the light collecting plate to the cultivation unit; And an auxiliary lighting device for irradiating the crop under cultivation with natural light transmitted through the optical fiber member.
상기 조명 장치는: 청색광과 적색광을 동시에 조명하는 핑크 LED 광원을 포함할 수 있다.The lighting device may include a pink LED light source that simultaneously illuminates blue and red light.
상기 핑크 LED 광원은: 청색 LED 광원에 600 내지 700 nm의 파장에 해당하는 광을 발생시키는 적색 형광물질이 도포될 수 있다.The pink LED light source may be coated with a red phosphor that generates light corresponding to a wavelength of 600 to 700 nm to a blue LED light source.
상기 적색 형광물질은 M2Si5N8:Eu2+ (M=Ca, Sr, Ba), CaAlSiN3:Eu2+, 6MgO·As2O5:Mn4+, 3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn4+ 중 적어도 하나일 수 있다.The red phosphor is M 2 Si 5 N 8: Eu 2+ (M = Ca, Sr, Ba), CaAlSiN 3: Eu 2+ , 6MgO · As 2 O 5 : Mn 4+ , 3.5MgO.0.5MgF 2. It may be at least one of GeO 2 : Mn 4+ .
상기 핑크 LED 광원은: 440 nm의 파장에 해당하는 청색광과 680 nm의 파장에 해당하는 적색광을 동시에 제공할 수 있다.The pink LED light source may simultaneously provide blue light corresponding to a wavelength of 440 nm and red light corresponding to a wavelength of 680 nm.
상기 조명 장치는: 백색광을 제공하는 백색 LED; 및 적색광을 제공하는 적색 LED를 포함할 수 있다.The lighting device comprises: a white LED to provide white light; And a red LED providing red light.
상기 조명 장치는: 청색광과 황색광을 동시에 조명하는 인조 LED 광원을 포함할 수 있다.The lighting device may include: an artificial LED light source that simultaneously illuminates blue and yellow light.
상기 재배 유닛은, 재배틀; 상기 재배틀에 형성된 구멍에 삽입되어 상기 작물을 지지하는 지지부재; 및 상기 재배틀의 하부에 제공되어 상기 작물의 뿌리 부분에 물과 양분을 공급하는 공급부;를 포함할 수 있다.The cultivation unit, a cultivation frame; A support member inserted into a hole formed in the cultivation frame to support the crop; And a supply unit provided below the cultivation frame to supply water and nutrients to the root portion of the crop.
상기 보조 조명 장치는 상기 재배틀의 상부에서 상기 광섬유 부재를 통해 전달되는 자연광을 상기 작물에 조사할 수 있다.The auxiliary lighting device may irradiate the crops with natural light transmitted through the optical fiber member at the upper portion of the rearrangement.
상기 에너지 자립형 재배 장치는, 상기 재배틀의 하부에 제공되고, 상기 작물의 뿌리 부분에 자외선을 조사하여 상기 작물의 뿌리에 곰팡이가 피는 것을 방지하는 자외선 발생 장치;를 더 포함할 수 있다.The energy self-supporting cultivation apparatus, may be provided in the lower portion of the cultivation frame, by irradiating ultraviolet rays to the root portion of the crop to prevent mold from growing on the root of the crop; may further include a.
상기 에너지 자립형 재배 장치는, 상기 집광판에 의해 집광된 자연광을 자외선과 비자외선으로 분배하는 광분배기;를 더 포함할 수 있다.The energy self-supporting cultivation apparatus may further include a light splitter configured to distribute the natural light collected by the light collecting plate to ultraviolet rays and non-ultraviolet rays.
상기 광섬유 부재는, 상기 광분배기에 의해 분배된 비자외선을 상기 보조 조명 장치로 전달하는 제1 광섬유관; 및 상기 광분배기에 의해 분배된 자외선을 상기 자외선 발생 장치로 전달하는 제2 광섬유관;을 포함할 수 있다.The optical fiber member may include: a first optical fiber tube configured to transmit non-ultraviolet rays distributed by the optical splitter to the auxiliary lighting device; And a second optical fiber tube configured to transfer the ultraviolet rays distributed by the optical splitter to the ultraviolet ray generating apparatus.
상기 자외선 발생 장치는, 상기 제2 광섬유관을 통해 전달되는 자외선을 상기 작물의 뿌리 부분에 조사하는 자외선 조사부; 상기 제2 광섬유관을 통해 전달되는 자외선의 광량을 측정하는 측정부; 및 상기 자외선의 광량에 따라 자외광을 생성하여 상기 작물의 뿌리 부분에 조사하는 자외선 발생기;를 포함할 수 있다.The ultraviolet generating device, the ultraviolet irradiation unit for irradiating ultraviolet rays transmitted through the second optical fiber tube to the root portion of the crop; A measuring unit measuring the amount of ultraviolet light transmitted through the second optical fiber tube; And an ultraviolet generator for generating ultraviolet light according to the amount of ultraviolet light and irradiating the root portion of the crop.
상기 광분배기는, 상기 자연광의 자외선 및 비자외선 중 어느 하나를 투과하고, 다른 하나를 반사하는 빔스플리터;를 포함할 수 있다.The optical splitter may include a beam splitter that transmits one of ultraviolet rays and non-ultraviolet rays of the natural light and reflects the other.
상기 제1 광섬유관 및 상기 제2 광섬유관은 복수 층의 재배 유닛에 균일한 자연광이 전달되도록 상기 자연광을 분배하는 적어도 하나의 광커플러를 포함할 수 있다.The first optical fiber tube and the second optical fiber tube may include at least one optical coupler for distributing the natural light so that uniform natural light is transmitted to a plurality of layers of cultivation units.
상기 에너지 자립형 재배 장치는, 상기 집광판의 둘레 방향을 따라 제공되는 복수 개의 열전 소자를 포함하고, 상기 복수 개의 열전 소자의 온도 차이에 따라 전기신호를 생성하는 감지부; 및 상기 감지부에 의해 생성되는 전기신호에 따라 상기 집광판의 방향을 조절하는 구동부;를 더 포함할 수 있다.The energy self-supporting cultivation apparatus includes a sensing unit including a plurality of thermoelectric elements provided along a circumferential direction of the light collecting plate and generating an electrical signal according to a temperature difference between the plurality of thermoelectric elements; And a driver configured to adjust the direction of the light collecting plate according to the electrical signal generated by the sensing unit.
상기 감지부는, 제 1 방향을 따라 상기 집광판의 양측에 제공되는 제1 열전소자 쌍; 및 상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향을 따라 상기 집광판의 양측에 제공되는 제2 열전소자 쌍;을 포함하고, 상기 구동부는, 상기 제1 열전소자 쌍의 온도 차이에 따라 상기 집광판을 상기 제 1 방향으로 회동시키는 제1 구동장치; 및 상기 제2 열전소자 쌍의 온도 차이에 따라 상기 집광판을 상기 제 2 방향으로 회동시키는 제2 구동장치;를 포함할 수 있다.The sensing unit may include first pairs of thermoelectric elements provided at both sides of the light collecting plate along a first direction; And a second thermoelectric element pair provided on both sides of the light collecting plate along a second direction perpendicular to the first direction, wherein the driving unit includes the second light collecting plate according to a temperature difference of the first thermoelectric element pair. A first driving device that rotates in one direction; And a second driving device which rotates the light collecting plate in the second direction according to a temperature difference between the pair of second thermoelectric elements.
본 발명의 실시예에 의하면, 하나의 광원에서 식물 광합성에 필요한 두 파장인 440nm 범위의 파장과 780nm 범위의 파장이 동시에 조사될 수 있으므로 식물공장의 소비전력을 획기적으로 감소시켜 경제성을 도모할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, since a wavelength of 440 nm and a wavelength of 780 nm, which are two wavelengths required for plant photosynthesis, can be irradiated at the same time, a power source of a plant factory can be drastically reduced to achieve economic efficiency. It works.
본 발명의 실시예에 의하면, 인삼과 같은 뿌리식물 등의 작물을 효율적이고 경제적으로 재배할 수 있는 에너지 자립형 재배 장치가 제공된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an energy self-supporting cultivation apparatus capable of cultivating crops such as root plants such as ginseng efficiently and economically.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 집광판을 이용하여 자연광을 효율적으로 수집하여 작물의 재배에 활용할 수 있는 에너지 자립형 재배 장치가 제공된다.In addition, according to an embodiment of the present invention, there is provided an energy-independent self-cultivation device that can be utilized for the cultivation of crops by efficiently collecting natural light using a light collecting plate.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 각 층 별로 재배 중인 작물들에 대한 자연광 조광 등의 재배 조건을 균일하게 조절할 수 있는 에너지 자립형 재배 장치가 제공된다.In addition, according to an embodiment of the present invention, there is provided an energy-independent cultivation apparatus that can uniformly control the cultivation conditions, such as natural light dimming for the crops being cultivated for each layer.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 자연광의 자외선을 이용하여 경제적으로 작물의 뿌리에 곰팡이가 피는 것을 방지할 수 있는 에너지 자립형 재배 장치가 제공된다.In addition, according to an embodiment of the present invention, there is provided an energy self-supporting cultivation apparatus that can prevent mold from growing at the root of the crop economically by using ultraviolet light of natural light.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 재배 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 재배 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 재배 장치를 구성하는 집광판, 광분배기 및 광섬유 부재의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 재배 장치를 구성하는 재배 유닛의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물의 인공 광합성을 위한 핑크 LED 광원의 구성을 도시한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물의 인공 광합성을 위한 핑크 LED 광원에서 조사되는 두 파장을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물의 인공 광합성을 위한 핑크 LED 광원의 색좌표를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 핑크 LED 광원에서 광이 발광되는 모습을 촬영한 이미지이다.
도 9는 적색 형광물질 M2Si5N8:Eu2+의 발광 파장을 도시한 도면이다.
도 10은 적색 형광물질 CaAlSiN3:Eu2+의 발광 파장을 도시한 도면이다.
도 11은 적색 형광물질 6MgO·As2O5:Mn4+의 발광 파장을 도시한 도면이다.
도 12는 적색 형광물질 3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn4+의 발광 파장을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 재배 장치를 구성하는 자외선 발생 장치의 구성도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 자립형 재배 장치를 구성하는 집광판의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 자립형 재배 장치를 구성하는 집광판의 평면도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 자립형 재배 장치를 구성하는 집광판의 동작 상태를 보여주는 단면도이다.1 is a perspective view of an energy self-supporting cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of an energy self-supporting cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a light collecting plate, a light splitter, and an optical fiber member constituting an energy self-supporting cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a cultivation unit constituting an energy self-supporting cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing the configuration of a pink LED light source for artificial photosynthesis of plants according to an embodiment of the present invention.
6A and 6B illustrate two wavelengths emitted from a pink LED light source for artificial photosynthesis of plants according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing color coordinates of a pink LED light source for artificial photosynthesis of plants according to an embodiment of the present invention.
8 is an image photographing the light emitted from the pink LED light source manufactured according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a graph showing the emission wavelength of the red phosphor M 2 Si 5 N 8: Eu 2+ .
FIG. 10 is a graph showing the emission wavelength of the red phosphor CaAlSiN 3: Eu 2+ .
FIG. 11 is a graph showing the emission wavelength of the red fluorescent substance 6MgO · As 2 O 5 : Mn 4+ .
FIG. 12 is a graph showing the emission wavelength of the red fluorescent substance 3.5MgO.0.5MgF 2 .GeO 2 : Mn 4+ .
FIG. 13 is a configuration diagram of an ultraviolet light generating device constituting an energy self-supporting cultivation device according to an embodiment of the present invention.
14 is a cross-sectional view of a light collecting plate constituting an energy self-supporting cultivation apparatus according to another embodiment of the present invention.
15 is a plan view of a light collecting plate constituting the energy self-supporting cultivation apparatus according to another embodiment of the present invention.
16 is a cross-sectional view showing an operating state of the light collecting plate constituting the energy self-supporting cultivation apparatus according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 이 발명이 속한 기술분야에서 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.Other advantages and features of the present invention, and methods of achieving them will become apparent with reference to the following embodiments in detail in conjunction with the accompanying drawings. All terms used herein have the same meaning as generally accepted in the art to which the present invention belongs. General descriptions of known configurations may be omitted so as not to obscure the subject matter of the present invention. In the drawings of the present invention, the same reference numerals are used for the same or corresponding configurations. In order to help the understanding of the present invention, some of the components in the drawings may be somewhat exaggerated or reduced.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 재배 장치의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 재배 장치의 단면도이다.1 is a perspective view of an energy self-supporting cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view of an energy self-supporting cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 에너지 자립형 재배 장치(100)는 몸체(110), 재배부(120), 태양광 발전판(130), 집광판(140), 광분배기(150) 및 광섬유 부재(170, 180)를 포함한다.1 and 2, the energy self-supporting
본 실시예에 따른 에너지 자립형 재배 장치(100)는 인삼과 같은 뿌리식물 등의 작물을 재배하기에 적합하도록 제공된다. 계절이나, 주변 기온, 기상 조건, 태풍, 장마 등의 환경 영향을 배제하고, 작물을 주변 환경에 관계 없이 일정하게 생육할 수 있도록, 몸체(110)는 육면체의 컨테이너(container) 형태로 제공될 수 있다.The energy self-supporting
일 실시예로, 몸체(110)는 밀폐 가능한 내부 공간을 가질 수 있다. 재배부(120), 태양광 발전판(130), 집광판(140), 광분배기(150) 및 광섬유 부재(170, 180)는 몸체(110)의 내부 공간에 제공된다. 도시되지 않았으나, 몸체(110)에는 상기 내부 공간으로 출입을 위한 출입구와, 내부 공간을 환기시킬 수 있는 통풍 장치가 마련될 수 있다.In one embodiment, the
재배부(120)는 작물을 재배하기 위한 적어도 하나의 재배 유닛(122, 124, 126, 128)이 층을 이루어 배열된다. 도 2에는 재배 유닛(122, 124, 126, 128)이 4개의 층으로 적층된 구조가 도시되어 있으나, 재배부(120)의 층 수는 1층 또는 4층 이외의 복수 층으로 제공되는 것도 가능하다.The
태양광 발전판(130)은 에너지 자립형으로 작물을 재배할 수 있도록 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하여 작물 재배에 활용하기 위한 것으로, 효율적인 발전을 위하여 몸체(110)의 상면에 제공될 수 있다.The
태양광 발전판(130)에 의해 변환된 전기에너지는 재배 유닛들(122, 124, 126, 128)로 공급되어 조명 등 작물 재배를 위한 목적으로 활용되거나, 배터리 등의 충전 장치(도시 생략)에 축전될 수 있다.Electrical energy converted by the
집광판(140)은 자연광을 수집하여 작물에 직접 조서하여 작물 재배에 활용하기 위한 것으로, 몸체(110)의 외면에 제공되며, 자연광의 집광을 위해 하방을 향하여 오목한 곡면 형상으로 이루어진다. 집광판(140)의 내면은 자연광을 반사시켜 광섬유로 효과적으로 유입시킬 수 있도록 반사도가 높은 물질로 제공될 수 있다.Condensing
도 1의 실시예는 몸체(110)의 상면에서 태양광 발전판(130)과 간섭되지 않는 네 모서리 위치에 4개의 집광판(140)이 설치되어 있으나, 집광판(140)은 1개 또는 4개 외의의 복수 개로 제공될 수도 있다.In the embodiment of FIG. 1, four
집광판(140)은 자연광의 효율적인 수집을 위하여 상부를 향하도록 배치될 수 있다. 집광판(140) 내부에 빗물이나 이물질 등이 유입되지 않도록, 집광판(140)의 상부 개구부에는 투광판(142)이 설치될 수 있다. 또한, 집광판(140)의 상부 개구부에 집광을 위한 렌즈 등의 수단이 설치되는 것도 가능하다. 집광판(140)에 의해 집광된 자연광은 광분배기(150)와 광섬유 부재(170, 180)를 통해 재배 유닛(122, 124, 126, 128)로 전달된다.The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 재배 장치를 구성하는 집광판, 광분배기 및 광섬유 부재의 단면도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 집광판(140)에 의해 집광된 자연광은 집광판(140)의 중심부에 연결되는 광섬유(160)를 통해 광분배기(150)로 전달된다.3 is a cross-sectional view of a light collecting plate, a light splitter, and an optical fiber member constituting an energy self-supporting cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention. 1 to 3, the natural light collected by the
광분배기(150)는 광섬유(160)의 말단에 구비되어 광섬유(160)를 통해 전달되는 자연광(L)을 자외선(L2)과 비자외선(L1)으로 분배한다. 일 실시예로, 광분배기(150)는 광섬유(160)를 통해 전달되는 자연광(L)의 자외선(L2) 및 비자외선(L1) 중 어느 하나를 투과하고, 다른 하나를 반사하는 빔스플리터(152)로 제공될 수 있다.The
도 3의 예에서, 빔스플리터(152)는 자연광(L) 중 자외선(L2)을 투과시키고 가시광 등의 비자외선(L1)을 반사시키도록 구성되나, 비자외선을 투과시키고 자외선을 반사시키도록 구성되는 것도 가능하다. 또는, 광분배기(150)는 빔스플리터(152) 뿐 아니라, 광을 자외선과 비자외선으로 분리할 수 있는 장치라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다.In the example of FIG. 3, the
일 실시예에서, 광섬유 부재(170, 180)는 광분배기(150)로부터 분기되는 제1 광섬유관(170)과 제2 광섬유관(180)을 포함할 수 있다. 제1 광섬유관(170)은 광분배기(150)에 의해 분배된 비자외선(L1)을 재배 유닛(122, 124, 126, 128)으로 전달한다. 제2 광섬유관(180)은 광분배기(150)에 의해 분배된 자외선(L2)을 재배 유닛(122, 124, 126, 128)으로 전달한다.In one embodiment, the
제1 광섬유관(170)과 제2 광섬유관(180)은 광커플러(도시 생략) 등의 수단을 이용하여, 적층된 재배 유닛(122, 124, 126, 128) 별로 균일한 광량이 공급되도록 구성될 수 있다.The first
일 예로, n개(n은 2 이상의 정수) 층의 재배 유닛(122, 124, 126, 128)이 적층되어 있는 경우, (n-1)개의 광커플러들이 제공될 수 있으며, 광커플러들은 순차적으로 자연광을 1:(n-k)로 분기하여(k는 광커플러의 순번), 각 층별로 1/n의 자연광을 재배 유닛(122, 124, 126, 128)으로 공급할 수 있다.For example, when n (n is an integer of 2 or more)
다른 실시예로, 복수 개의 집광판(140)을 이용하여, 각 집광판(140)에 의해 집광된 자연광이 서로 다른 층의 재배 유닛으로 전달되도록 구성될 경우, 자연광을 복수 층의 재배 유닛으로 분배하기 위한 광커플러는 생략될 수 있다.In another embodiment, when the plurality of
제1 광섬유관(170)을 통해 재배 유닛(122, 124, 126, 128)으로 전달된 비자외선(L1)은 작물에 보조 조명을 제공하는 용도로 활용될 수 있다. 제2 광섬유관(180)을 통해 재배 유닛(122, 124, 126, 128)으로 전달된 자외선(L2)은 작물의 뿌리에 곰팡이가 피는 것을 방지하도록 작물의 뿌리를 살균하는 용도로 활용될 수 있다.The non-ultraviolet light L1 transmitted to the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 재배 장치를 구성하는 재배 유닛의 단면도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 재배 유닛(122)은 수경재배를 위하여 재배틀(122a), 지지부재(122b), 공급부(122c) 및 배수부(122d)를 포함할 수 있다.4 is a cross-sectional view of a cultivation unit constituting an energy self-supporting cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention. 1 to 4, the
재배틀(122a)은 판 형태로 이루어질 수 있다. 일 예로, 재배틀(122a)은 스티로폼 등의 판부재로 제공될 수 있다. 재배틀(122a)에는 종방향 및 횡방향으로 구멍들이 소정 간격으로 관통된다.The
지지부재(122b)는 재배틀(122a)에 형성된 구멍에 삽입되어 작물(1)의 줄기 부분을 지지할 수 있다. 일 예로, 지지부재(122b)는 스펀지 등의 부재로 제공될 수 있다.The
공급부(122c)는 재배틀(122a)의 하부에 제공되며, 펌프 등의 수단에 의해 배관(도시 생략)을 통해 물과 양분을 공급받아 노즐을 통해 상방으로 분무하여 작물(1)의 뿌리(12) 부분에 물과 양분을 공급할 수 있다.The
배수부(122d)는 작물(1)의 뿌리(12) 부분에 공급된 후 낙하되는 물과 양분을 회수하기 위한 것으로, 재배 유닛(122)의 저부에 제공된다. 배수부(122d)에 의해 회수된 물과 양분은 공급탱크로 전달되어 순환되며, 이에 따라 물과 양분의 사용량을 줄여 재배 비용을 절감할 수 있다.The
재배 유닛(122)의 상부에는 재배 유닛(122) 내에 재배 중인 작물(1)의 줄기 및 잎 부분에 광을 조명하는 조명 장치(132)가 제공된다. 조명 장치(132)는 태양광 발전판(130)에 의해 변환된 전기에너지를 이용하여 작물(1)에 인공광을 조명할 수 있다. 일 실시예로, 조명 장치(132)는 발광장치(LED; Light Emitting Diode) 등의 면발광 장치로 제공될 수 있다.An upper portion of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 조명 장치(132)는 자색광과 적색광을 동시에 조명하는 핑크 LED 광원을 포함할 수 있다. 핑크 LED 광원에 대해서는 뒤에서 상세하게 설명하기로 한다.According to one embodiment of the invention, the
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 조명 장치(132)는 백색광을 제공하는 백색 LED 및 적색광을 제공하는 적색 LED를 포함할 수 있다. 이 실시예에서 백색 LED와 적색 LED는 서로 인접하도록 배치되어 작물에 백색광과 적색광을 동시에 조사할 수 있다. 여기서, 적색광은 파장이 660 nm일 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.According to another embodiment of the present invention, the
재배틀(122a)의 상부에는 작물(1)의 줄기와 잎 부분에 적정 광의 보조 조명을 제공하기 위한 보조 조명 장치(172)가 제공된다. 제1 광섬유관(170)을 통하여 보조 조명 장치(172)로 전달되는 비자외선은 투광창(174)을 통해 작물(1)로 공급된다.At the top of the
일 실시예로, 조명 장치(132)는 보조 조명 장치(172)에 의해 제공되는 자연광의 광량에 따라 조명 광량을 조절하도록 제공될 수 있다. 이를 위해, 보조 조명 장치(172)로 전달되는 비자외선의 광량을 측정하기 위한 측정 장치(도시 생략)가 제공될 수 있으며, 측정된 비자외선 광량을 기준값과 비교하여, 기준값과 비자외선 광량의 차이값에 따라 조명 장치(132)의 광도를 조절할 수 있다.In one embodiment, the
작물(1)에 자연광의 강한 자외선이 조사될 경우, 작물(1)의 잎이 타들어가 광합성 등의 작용을 원활하게 하지 못하여 작물(1)의 생육에 악영향을 미칠 수 있으나, 본 실시예에 의하면, 광분배기(150)에 의해 자외선을 배제한 비자외선만을 작물(1)에 공급함으로써, 작물(1)의 재배에 필요한 적정 자연광을 제공하면서도 강한 자외선에 의한 일소현상을 방지할 수 있다.When a strong ultraviolet ray of natural light is irradiated to the crop 1, the leaves of the crop 1 may burn, which may adversely affect the growth of the crop 1 due to the failure of the photosynthesis and the like, but according to the present embodiment By supplying only the non-ultraviolet rays excluding the ultraviolet rays by the
또한, 본 실시예에 의하면, 자연광을 보조 광원으로 작물(1)에 제공함으로서, 보조 조명 장치(172)에 의해 작물(1)에 제공되는 비자외선 광량만큼 조명 장치(132)의 전력 사용량을 줄일 수 있다.Further, according to this embodiment, by providing natural light to the crop 1 as an auxiliary light source, the power consumption of the
또한, 밀폐되어 있는 재배 장치의 경우, 복수 층의 재배 유닛이 적층되어 구성되면, 자연광이 하부 층의 재배 유닛으로 전달되지 않아 각 층별로 작물에 균일한 광이 공급되지 않을 수 있으나, 본 실시예에 의하면, 제1 광섬유관(170)을 통하여 각 층별로 균일한 자연광(비자외선)을 제공하여, 전 층에 걸쳐서 작물을 표준 재배할 수 있다.In addition, in the case of the sealed cultivation apparatus, when a plurality of cultivation units are stacked, natural light is not transmitted to the cultivation unit of the lower layer, so that uniform light may not be supplied to the crop for each layer. According to the present invention, uniform natural light (non-ultraviolet) is provided for each layer through the first
재배틀(122a)의 하부에는 자외선 발생 장치(190)가 제공될 수 있다. 자외선 발생 장치(190)는 작물(1)의 뿌리(12) 부분에 자외선을 조사하여 작물(1)의 뿌리(12)에 곰팡이가 피는 것을 방지한다. 광분배기(150)에 의해 분배된 자외선은 제2 광섬유관(180)을 통해 자외선 발생 장치(190)로 전달된다.The
재배 유닛(122, 124, 126, 128) 별로 상이한 작물을 재배하는 경우에는 각 재배 유닛(122, 124, 126, 128) 마다 작물에 조명(인공 조명 및/또는 자연광), 자외선 광량, 물과 양분의 성분과 공급량 등이 상이하게 조절될 수 있으며, 작물 별 생육 과정에 따라 재배 조건이 조절될 수 있다.In the case of growing different crops by the growing
아래의 표1은 식물의 광수용체의 흡수파장 범위와 각종 광원의 광분배율의 특성을 나타내는 것으로 광 수용체인 클로로필(chlorophyll)의 광 흡수 스펙트럼은 주로 청색 또는 자색과 적색에 집중되어 있음을 알 수 있다.Table 1 below shows the absorption wavelength range of the photoreceptor of the plant and the characteristics of the light distribution of the various light sources. It can be seen that the light absorption spectrum of the photoreceptor chlorophyll is mainly concentrated in blue or purple and red. .
적색: 640-700Blue: 400-500
Red: 640-700
적색: 540-690
원적색:700-750 (광주성반응)UV-A + Blue: 380-480
Red: 540-690
Primary red: 700-750 (photonic reaction)
청색: 450 부근 Near UV-A380
Blue: 450
청색:450 부근 (굴광성 반응) Near UV-A380
Blue: 450 (photorefractive reaction)
광합성에 최적인 광분배율은 청색광 24%, 녹색광 32% 그리고 적색광 44%인 것으로 보고되고 있으며, 더욱이 식물의 형상(잎과 줄기의 성장)은 660nm(적색광; Red)과 730nm(원적색광: Far-Red)의 파장대를 포함하는 광자속비(R/FR)와 밀접한 상관관계가 있는 것으로 알려져 있다. 이값이 너무 커지면 잎과 줄기가 제대로 성장하지 못하는데, 대체로 백열전구를 제외한 인공광원은 자연광에 비해 R/FR 수치가 크기 때문에 식물이 성장하는데 충분한 광 환경을 충족시키지 못하고 있다. The optimum light distribution for photosynthesis is reported to be 24% blue light, 32% green light and 44% red light. Moreover, plant shape (leaf and stem growth) is 660nm (red light) and 730nm (far red light: Far-). It is known that there is a close correlation with the photo flux ratio (R / FR) including the wavelength band of Red). If this value is too high, the leaves and stems will not grow properly. Generally, artificial light sources except incandescent bulbs do not satisfy the light environment enough for plants to grow because the R / FR level is higher than that of natural light.
따라서 자연광(광자속비: R/FR=1)에 가까운 광원을 개발하거나, 식물생장에 최적인 광 분배율 조건이 필요하다. Therefore, it is necessary to develop a light source close to natural light (photon flux ratio: R / FR = 1) or to have an optimal light distribution ratio condition for plant growth.
일반적으로 청색 LED만으로는 식물의 광합성에 필요한 680nm 범위의 파장이 나오지 않아 실제 식물공장에서는 청색, 백색, 적색 LED를 적절한 비율로 조합하여 식물의 인공 광합성을 위한 광원으로 사용한다.In general, the blue LED alone does not produce a wavelength of 680nm range required for plant photosynthesis, so the actual plant factory uses a combination of blue, white, and red LEDs at an appropriate ratio to use as a light source for artificial photosynthesis of plants.
이럴 경우 수명이나 발광효율은 상승하나 비용 측면에서는 오히려 불리한 측면이 존재한다.In this case, lifetime or luminous efficiency is increased, but there are disadvantages in terms of cost.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 식물의 인공 광합성을 위한 인조 광원은 하나의 광원만을 사용하여 식물 광합성에 필요한 두 파장인 440nm 범위의 파장과 680nm 범위의 파장이 동시에 조사될 수 있도록 하여 식물공장의 소비전력을 획기적으로 감소시켜 경제성을 도모하고자 하는 발명이다.Therefore, the artificial light source for artificial photosynthesis of the plant according to the embodiment of the present invention uses only one light source so that two wavelengths required for plant photosynthesis can be simultaneously irradiated with a wavelength in the range of 440 nm and a wavelength in the 680 nm range. The invention seeks to improve economics by drastically reducing power.
본 발명의 일 실시예에 따른 식물의 인공 광합성을 위한 인조 광원은 도 5를 참조하면, 청색 LED 광원(10) 및 적색 형광물질(20)을 포함한다.Artificial light source for artificial photosynthesis of plants according to an embodiment of the present invention, referring to Figure 5, includes a blue
440nm 범위의 파장을 발생시키며 발광하는 청색 LED 광원에 600 nm에서 700nm 범위의 파장을 발생하며 발광하는 적색 형광물질를 도포한다.A red fluorescent substance emitting a wavelength of 600 nm to 700 nm is applied to a blue LED light source emitting a wavelength of 440 nm.
이 광원에 전원을 공급하여 발광시키면 조사된 광원의 색깔이 핑크색을 띠게 된다.When the light source is supplied with light and emits light, the color of the irradiated light source is pink.
이때 광원에서 조사된 핑크색에는 분광 분석기를 통해 스펙트럼 분석을 한 결과 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 식물의 광합성에 필요한 440nm 범위의 파장과 680nm 범위의 파장을 동시에 발생시킨다.In this case, the pink color irradiated from the light source generates 440 nm wavelength and 680 nm wavelength at the same time as shown in FIGS. 6A and 6B as shown in FIGS. 6A and 6B.
또한, 도 7의 색좌표에 도시된 바와 같이 청색 또는 자색과 적색이 동시에 나타나는 것을 알 수 있다.In addition, as shown in the color coordinate of Figure 7 it can be seen that blue or purple and red appear at the same time.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 핑크 LED 광원에서 광이 발광되는 모습을 촬영한 이미지이다. 도 8과 같이 본 발명의 일 실시예에 따라 청색 LED에 적색 형광물질이 도포된 광원은 핑크색 광을 발산함을 확인할 수 있다.8 is an image photographing the light emitted from the pink LED light source manufactured according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the light source coated with the red fluorescent substance on the blue LED according to the exemplary embodiment of the present invention can be seen that emits pink light.
한편, 적색 형광물질로 M2Si5N8:Eu2+ 이 사용될 수 있다. 여기서 M은 Ca, Sr, Ba 중 어느 한 원소가 사용될 수 있다.Meanwhile, M 2 Si 5 N 8: Eu 2+ may be used as the red phosphor. M may be any one of Ca, Sr, and Ba.
M2Si5N8:Eu2+ (M=Ca, Sr, Ba) 는 적색 인광물질로써 도 9에 도시한 발광 스펙트럼(luminescence spectra) 상에서 약 650nm 범위의 피크 파장을 가지는 것을 알 수 있다.M 2 Si 5 N 8: Eu 2+ (M = Ca, Sr, Ba) is a red phosphor and it can be seen that it has a peak wavelength in the range of about 650 nm on the luminescence spectra shown in FIG. 9.
CaAlSiN3:Eu2+ 또한, 적색 형광물질로써 도 10에 도시한 바와 같이 약 650nm 범위의 피크 파장을 가지므로 본 발명의 청색 LED를 도포할 수 있는 적색 형광물질 사용될 수 있다.CaAlSiN 3: Eu 2+ Also, as a red phosphor, as shown in FIG. 10, since it has a peak wavelength in the range of about 650 nm, a red phosphor capable of applying the blue LED of the present invention can be used.
적색 형광물질로 6MgO·As2O5:Mn4+ , 3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn4+ 또한 도 11과 도 12에 도시한 바와 같이 약 650nm 범위의 피크 파장을 가지는 것을 알 수 있어 본 발명의 청색 LED에 도포할 수 있는 적색 형광물질 사용될 수 있다.As a red phosphor, it can be seen that 6MgO · As 2 O 5 : Mn 4+ , 3.5MgO · 0.5MgF 2 · GeO 2 : Mn 4+ also has a peak wavelength in the range of about 650 nm as shown in FIGS. 11 and 12. There can be used a red fluorescent material that can be applied to the blue LED of the present invention.
나아가, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 식물의 인공 광합성을 위한 인조 광원은 청색 LED 광원에 적색 형광물질 및 녹색 형광물질을 도포함으로써 형성될 수도 있다. 이 경우, 적색 형광물질 및 녹색 형광물질은 기 결정된 비율로 혼합되어 청색 LED 광원에 도포될 수 있다.Furthermore, according to another embodiment of the present invention, the artificial light source for artificial photosynthesis of plants may be formed by applying a red phosphor and a green phosphor to a blue LED light source. In this case, the red phosphor and the green phosphor may be mixed in a predetermined ratio and applied to the blue LED light source.
예를 들어, 이 실시예에 따르면 적색 형광물질과 녹색 형광물질은 약 6:4의 중량비율로 혼합되어 청색 LED 광원에 도포될 수 있다.For example, according to this embodiment, the red phosphor and the green phosphor may be mixed at a weight ratio of about 6: 4 and applied to the blue LED light source.
그 결과, 본 발명의 실시예에 따른 인조 광원은 청색광 또는 자색광과 녹색광 그리고 적색광을 함께 조사하여 식물에게 광합성에 필요한 광을 공급할 수 있다.As a result, the artificial light source according to the embodiment of the present invention can supply the light required for photosynthesis to the plant by irradiating blue light or violet light, green light and red light together.
이 실시예에서 녹색 형광물질은 모체 결정 BaMoO4에 서로 다른 농도를 갖는 활성제 이온 Tb3+을 도핑하여 제작될 수 있다. 구체적으로, 상기 녹색 형광물질을 제조하는 방법은 다음과 같다.In this embodiment, the green phosphor may be prepared by doping the parent crystal BaMoO 4 with the activator ion Tb 3+ having different concentrations. Specifically, the method for producing the green fluorescent material is as follows.
상기 녹색 형광물질을 제조하기 위해 BaMoO4:Tb3+ 형광체는 고상반응법을 사용하여 합성하였다. 초기 물질 BaCO3(순도: 99.995%), MoO3 (99.9%), Tb4O7 (99.9 %)를 화학양론적으로 준비하였으며, Tb3+ 이온의 농도(x)를 각각 0, 1, 5, 10, 15, 20 mol%로 변화시켰으며, 화학 반응은 아래의 식과 같다:To prepare the green phosphor, BaMoO 4 : Tb 3+ phosphor was synthesized using a solid phase reaction method. The stoichiometric materials BaCO 3 (purity: 99.995%), MoO 3 (99.9%) and Tb 4 O 7 (99.9%) were prepared stoichiometrically, and the concentrations of Tb 3+ ions ( x ) were 0, 1, and 5, respectively. , 10, 15 and 20 mol%, and the chemical reaction is as follows:
(1 - 1.5x)BaCO3 + MoO3 + 0.25xTb4O7 → Ba1-1.5xMoO4: xTb + (1 - 1.5x)CO2 + 0.125O2 (1-1.5x) BaCO 3 + MoO 3 + 0.25xTb 4 O 7 → Ba 1-1.5x MoO 4 : xTb + (1-1.5x) CO 2 + 0.125O 2
정밀 저울로 측량한 초기 물질을 농도별로 각각 분리하여 에탄올, ZrO2 볼과 함께 플라스틱 병에 넣고 10 시간 볼밀(ball-mill) 작업을 수행한 후, 비커에 담아서 60 ℃에서 10 시간의 건조 과정을 거쳐서 건조한 시료를 80 μm의 미세한 크기로 갈아서 6 개의 알루미나 도가니에 담아 400 ℃에서 3 시간의 하소 공정과 1100 ℃에서 5 시간의 소결 공정을 통하여 합성하였다.The initial material measured by the precision balance was separated by concentration, put into a plastic bottle with ethanol and ZrO 2 balls, and then ball-milled for 10 hours, and then placed in a beaker for 10 hours at 60 ° C. After drying, the dried sample was ground to a fine size of 80 μm and placed in 6 alumina crucibles, and synthesized through a calcination process at 400 ° C. for 3 hours and a sintering process at 1100 ° C. for 5 hours.
더 나아가, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 식물의 인공 광합성을 위한 인조 광원은 청색 LED 광원에 황색 형광물질을 도포함으로써 형성될 수도 있다.Furthermore, according to another embodiment of the present invention, the artificial light source for artificial photosynthesis of plants may be formed by applying a yellow fluorescent material to the blue LED light source.
이 경우, 황색 형광물질은 실리케이트계, 가넷계의 야그(YAG) 및 옥시나이트라이드계 형광물질 중 적어도 하나일 수 있다. 황색 형광물질은 Y3Al5O12:Ce3+(Ce:YAG), CaAlSiN3:Ce3+, Eu2+-SiAlON 계열 중에서 선택된 형광물질, BOSE 계열 중에서 선택된 것, 또는 이들이 혼합된 것일 수 있다. 황색 형광물질은 또한 원하는 파장의 광 출력을 제공하기 위해 임의의 적합한 레벨로 도핑될 수 있다. Ce 및 Eu 중 적어도 하나가 약 0.1 내지 약 20% 범위의 도펀트 농도로 형광 물질에 도핑될 수 있다.In this case, the yellow fluorescent material may be at least one of a silicate-based, garnet-based yag (YAG), and an oxynitride-based fluorescent material. The yellow phosphor may be a phosphor selected from Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ (Ce: YAG), CaAlSiN 3 : Ce 3+ , Eu 2+ -SiAlON series, a BOSE series, or a mixture thereof. have. The yellow phosphor may also be doped to any suitable level to provide light output of the desired wavelength. At least one of Ce and Eu may be doped into the fluorescent material at a dopant concentration in the range of about 0.1 to about 20%.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 재배 장치를 구성하는 자외선 발생 장치의 구성도이다. 도 4 및 도 13을 참조하면, 자외선 발생 장치(190)는 자외선 조사부(192)와, 자외선 발생기(194) 및 측정부(196)를 포함한다.FIG. 13 is a configuration diagram of an ultraviolet light generating device constituting an energy self-supporting cultivation device according to an embodiment of the present invention. 4 and 13, the
자외선 조사부(192)는 제2 광섬유관(180)을 통해 전달되는 자외선을 작물(1)의 뿌리(12) 부분에 조사하여 곰팡이 발생을 방지한다. 자외선 발생기(194)는 제2 광섬유관(180)을 통해 공급되는 자외선의 세기가 뿌리 곰팡이 방지를 위해 충분하지 않은 경우, 자외광을 생성하여 작물(1)의 뿌리(12) 부분에 조사한다.The
측정부(196)는 제2 광섬유관(180)을 통해 전달되는 자외선의 광량을 측정한다. 예를 들어, 측정부(196)는 제2 광섬유관(180)을 통해 전달되는 자외선의 일부를 광커플러에 의해 분기시켜 그 광량을 측정함으로써 이로부터 제2 광섬유관(180)을 통해 전달되는 자외선의 광량을 측정할 수 있다.The measuring
자외선 발생기(194)는 측정부(196)에 의해 측정된 자외선 광량을 기준 광량과 비교하여, 측정된 자외선의 광량이 기준 광량에 미달하는 경우, 그 차이값(기준 광량 - 자외선 광량)에 비례하는 자외광을 생성하여 작물(1)의 뿌리(12) 부분에 조사할 수 있다.The
본 실시예에 의하면, 광분배기(150)에 의해 분리된 자외선을 작물의 뿌리 살균을 위한 용도로 활용함으로써, 자연광을 이용하여 작물의 뿌리에 곰팡이가 피는 것을 방지하여 자외선 공급을 위한 비용을 절감할 수 있으며, 농약을 사용하지 않고 뿌리 곰팡이를 방지할 수 있다. 또한, 자연광(자외선)의 광량에 따라 자외선 발생기(194)의 자외광 공급량을 조절함으로써, 효율적이고 경제적으로 뿌리 곰팡이를 방지할 수 있다.According to this embodiment, by using the ultraviolet rays separated by the
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 자립형 재배 장치를 구성하는 집광판의 단면도이다. 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 자립형 재배 장치를 구성하는 집광판의 평면도이다. 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 자립형 재배 장치를 구성하는 집광판의 동작 상태를 보여주는 단면도이다.14 is a cross-sectional view of a light collecting plate constituting an energy self-supporting cultivation apparatus according to another embodiment of the present invention. 15 is a plan view of a light collecting plate constituting the energy self-supporting cultivation apparatus according to another embodiment of the present invention. 16 is a cross-sectional view showing an operating state of the light collecting plate constituting the energy self-supporting cultivation apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 14 및 도 15의 실시예에 따른 에너지 자립형 재배 장치는 집광판(140)의 둘레 방향을 따라 내장되는 복수 개의 열전 소자(144a-d)를 포함하는 감지부와, 복수 개의 열전 소자(144a-d)의 온도 차이에 따라 감지부에 의해 생성되는 전기신호에 따라 집광판(140)의 방향(각도)을 조절하는 구동부(146)를 포함하는 점에서 앞서 설명한 실시예와 차이가 있다.The energy self-supporting cultivation apparatus according to the embodiments of FIGS. 14 and 15 includes a sensing unit including a plurality of
감지부는 복수 개의 열전 소자(144a-d)의 온도 차이에 따라 전기신호를 생성한다. 일 실시예에서, 감지부는 제 1 방향(X)을 따라 집광판(140)의 양측에 제공되는 제1 열전소자 쌍(144a-b)과, 제 1 방향(X)에 수직인 제 2 방향(Y)을 따라 집광판(140)의 양측에 제공되는 제2 열전소자 쌍(144c-d)을 포함한다.The sensing unit generates an electrical signal according to the temperature difference of the plurality of
일 실시예에서, 구동부(146)는 제1 열전소자 쌍(144a-b)의 온도 차이에 따라 집광판(140)을 제 1 방향(X)으로 회동시키는 제1 구동장치(146a)와, 제2 열전소자 쌍(144c-d)의 온도 차이에 따라 집광판(140)을 제 2 방향(Y)으로 회동시키는 제2 구동장치(146b)를 포함할 수 있다.In an embodiment, the driving
예를 들어, 태양으로부터 입사되는 자연광(SL)에 대해 집광판(140)이 도 14에 도시된 바와 같이 기울어진 경우, 제1 열전소자 쌍(144a-b) 중 제2 열전소자(144b) 측으로 입사되는 자연광이 감소하고, 제1 열전소자(144a) 측으로 입사되는 자연광의 단위 면적당 광량이 증가하게 된다. 이에 따라, 제1 열전소자(144a)와 제2 열전소자(144b) 간에 온도 차이가 발생하게 되고, 그 온도 차이에 따라 전기신호가 생성된다.For example, when the
구동부(146)는 열전소자들(144a-b)(144c-d)의 온도 차이에 따라 발생하는 전기신호에 따라 집광판(140)을 회동시킨다. 도 14의 경우, 제1 구동장치(146a)는 도 16의 도시와 같이 집광판(140)을 제 1 방향(X)으로 시계 방향으로 회동시켜 집광판(140)의 방향(각도)을 조절하며, 그에 따라 집광판(140)의 개구면이 자연광(SL)에 수직한 방향으로 배치되어 효율적으로 자연광(SL)을 수집할 수 있게 된다.The
본 실시예에 의하면, 자연광을 수집하기 위한 집광판의 형상 및 특성을 이용하여 열전소자들(thermoelectric elements)을 도입함으로써, 자연광을 이용하여 집광판의 방향(각도)을 조절할 수 있으며, 저비용으로 자연광의 수집 효율을 높일 수 있다. 도 15에는 4개의 열전소자들을 이용하여 집광판(140)을 구동하는 예가 도시되어 있으나, 열전소자들의 개수 및 배열은 다양하게 변형될 수 있다.According to this embodiment, by introducing thermoelectric elements by using the shape and characteristics of the light collecting plate for collecting the natural light, it is possible to adjust the direction (angle) of the light collecting plate using the natural light, and to collect the natural light at low cost The efficiency can be improved. 15 illustrates an example of driving the
이상의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.The above embodiments are presented to aid the understanding of the present invention, and do not limit the scope of the present invention, from which it should be understood that various modifications are within the scope of the present invention. The technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the claims, and the technical protection scope of the present invention is not limited to the literary description of the claims, but is a category in which technical values are substantially equal. It should be understood that the invention extends to the invention.
1: 작물
10: 청색 LED
12: 뿌리
20: 적색 형광물질
100: 에너지 자립형 재배 장치
110: 몸체
120: 재배부
122, 124, 126, 128: 재배 유닛
122a: 재배틀
122b: 지지부재
122c: 공급부
122d: 배수부
130: 태양광 발전판
132: 조명 장치
140: 집광판
142: 투광판
144a-d: 열전 소자
146: 구동부
146a: 제1 구동장치
146b: 제2 구동장치
150: 광분배기
152: 빔스플리터
160: 광섬유
170: 제1 광섬유관
172: 보조 조명 장치
174: 투광창
180: 제2 광섬유관
190: 자외선 발생 장치
192: 자외선 조사부
194: 자외선 발생기
196: 측정부1: crop
10: blue LED
12: root
20: red phosphor
100: energy independent growing device
110: body
120: grower
122, 124, 126, 128: cultivation unit
122a: planting framework
122b: support member
122c: supply
122d: drain
130: solar power plate
132: lighting device
140: light collecting plate
142: floodlight
144a-d: thermoelectric element
146: drive unit
146a: first drive device
146b: second drive unit
150: optical splitter
152: beam splitter
160: optical fiber
170: first optical fiber tube
172: auxiliary lighting device
174: Floodlight
180: second optical fiber tube
190: UV generator
192: ultraviolet irradiation unit
194: UV generator
196: measuring unit
Claims (11)
태양광 에너지를 전기에너지로 변환하는 태양광 발전판;
상기 태양광 발전판에 의해 변환된 전기에너지를 이용하여 상기 재배 유닛 내에 재배 중인 작물에 인공광을 조명하는 조명 장치;
오목한 곡면 형상으로 이루어져 자연광을 집광하는 적어도 하나의 집광판;
상기 집광판에 의해 집광된 자연광을 상기 재배 유닛으로 전달하는 광섬유 부재;
상기 광섬유 부재를 통해 전달되는 자연광을 상기 재배 중인 작물에 조사하는 보조 조명 장치;
상기 집광판에 의해 집광된 자연광을 자외선과 비자외선으로 분배하는 광분배기; 및
상기 작물의 뿌리 부분에 자외선을 조사하여 상기 작물의 뿌리에 곰팡이가 피는 것을 방지하는 자외선 발생 장치;를 포함하되,
상기 조명 장치는: 청색광과 적색광을 동시에 조명하는 핑크 LED 광원을 포함하고,
상기 재배 유닛은,
재배틀;
상기 재배틀에 형성된 구멍에 삽입되어 상기 작물을 지지하는 지지부재; 및
상기 재배틀의 하부에 제공되어 상기 작물의 뿌리 부분에 물과 양분을 공급하는 공급부를 포함하며,
상기 보조 조명 장치는 상기 재배틀의 상부에서 상기 광섬유 부재를 통해 전달되는 자연광을 상기 작물에 조사하며,
상기 자외선 발생 장치는 상기 재배틀의 하부에 제공되고,
상기 광섬유 부재는,
상기 광분배기에 의해 분배된 비자외선을 상기 보조 조명 장치로 전달하는 제1 광섬유관; 및
상기 광분배기에 의해 분배된 자외선을 상기 자외선 발생 장치로 전달하는 제2 광섬유관;을 포함하고,
상기 자외선 발생 장치는,
상기 제2 광섬유관을 통해 전달되는 자외선을 상기 작물의 뿌리 부분에 조사하는 자외선 조사부;를 포함하는 에너지 자립형 재배 장치.A cultivation unit in which at least one cultivation unit for cultivating crops is arranged in layers;
Solar power plate for converting solar energy into electrical energy;
An illumination device that illuminates artificial light on the crop being grown in the cultivation unit by using the electric energy converted by the solar power plate;
At least one light collecting plate having a concave curved shape to collect natural light;
An optical fiber member for transmitting natural light collected by the light collecting plate to the cultivation unit;
An auxiliary lighting device for irradiating the crop under cultivation with natural light transmitted through the optical fiber member;
An optical splitter for distributing the natural light collected by the light collecting plate into ultraviolet rays and non-ultraviolet rays; And
Ultraviolet light generating device for preventing mold from growing on the root of the crop by irradiating ultraviolet rays to the root portion of the crop;
The lighting device comprises: a pink LED light source that simultaneously illuminates blue and red light,
The cultivation unit,
Rearrangement;
A support member inserted into a hole formed in the cultivation frame to support the crop; And
It is provided at the bottom of the cultivation frame and includes a supply for supplying water and nutrients to the root portion of the crop,
The auxiliary lighting device irradiates the crops with natural light transmitted through the optical fiber member at the top of the rearrangement,
The ultraviolet generating device is provided at the bottom of the rearrangement,
The optical fiber member,
A first optical fiber tube for transmitting the non-ultraviolet rays distributed by the optical splitter to the auxiliary lighting device; And
And a second optical fiber tube for delivering the ultraviolet rays distributed by the optical splitter to the ultraviolet ray generating device.
The ultraviolet generator,
And an ultraviolet radiation unit for irradiating ultraviolet rays transmitted through the second optical fiber tube to the root portion of the crop.
상기 핑크 LED 광원은:
청색 LED 광원에 600 내지 700 nm의 파장에 해당하는 광을 발생시키는 적색 형광물질이 도포된 에너지 자립형 재배 장치.The method of claim 1,
The pink LED light source is:
Energy-independent cultivation apparatus coated with a red fluorescent substance to generate a light corresponding to a wavelength of 600 to 700 nm to a blue LED light source.
상기 적색 형광물질은 M2Si5N8:Eu2+ (M=Ca, Sr, Ba), CaAlSiN3:Eu2+, 6MgO·As2O5:Mn4+, 3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn4+ 중 적어도 하나인 에너지 자립형 재배 장치.The method of claim 2,
The red phosphor is M 2 Si 5 N 8: Eu 2+ (M = Ca, Sr, Ba), CaAlSiN 3: Eu 2+ , 6MgO · As 2 O 5 : Mn 4+ , 3.5MgO.0.5MgF 2. An energy self-supporting cultivation device of at least one of GeO 2 : Mn 4+ .
상기 핑크 LED 광원은:
440 nm의 파장에 해당하는 청색광과 680 nm의 파장에 해당하는 적색광을 동시에 제공하는 에너지 자립형 재배 장치.The method of claim 1,
The pink LED light source is:
An energy self-supporting cultivation apparatus that simultaneously provides blue light corresponding to a wavelength of 440 nm and red light corresponding to a wavelength of 680 nm.
태양광 에너지를 전기에너지로 변환하는 태양광 발전판;
상기 태양광 발전판에 의해 변환된 전기에너지를 이용하여 상기 재배 유닛 내에 재배 중인 작물에 인공광을 조명하는 조명 장치;
오목한 곡면 형상으로 이루어져 자연광을 집광하는 적어도 하나의 집광판;
상기 집광판에 의해 집광된 자연광을 상기 재배 유닛으로 전달하는 광섬유 부재;
상기 광섬유 부재를 통해 전달되는 자연광을 상기 재배 중인 작물에 조사하는 보조 조명 장치;
상기 집광판에 의해 집광된 자연광을 자외선과 비자외선으로 분배하는 광분배기; 및
상기 작물의 뿌리 부분에 자외선을 조사하여 상기 작물의 뿌리에 곰팡이가 피는 것을 방지하는 자외선 발생 장치;를 포함하되,
상기 조명 장치는:
백색광을 제공하는 백색 LED; 및
적색광을 제공하는 적색 LED를 포함하고,
상기 재배 유닛은,
재배틀;
상기 재배틀에 형성된 구멍에 삽입되어 상기 작물을 지지하는 지지부재; 및
상기 재배틀의 하부에 제공되어 상기 작물의 뿌리 부분에 물과 양분을 공급하는 공급부를 포함하며,
상기 보조 조명 장치는 상기 재배틀의 상부에서 상기 광섬유 부재를 통해 전달되는 자연광을 상기 작물에 조사하며,
상기 자외선 발생 장치는 상기 재배틀의 하부에 제공되고,
상기 광섬유 부재는,
상기 광분배기에 의해 분배된 비자외선을 상기 보조 조명 장치로 전달하는 제1 광섬유관; 및
상기 광분배기에 의해 분배된 자외선을 상기 자외선 발생 장치로 전달하는 제2 광섬유관;을 포함하고,
상기 자외선 발생 장치는,
상기 제2 광섬유관을 통해 전달되는 자외선을 상기 작물의 뿌리 부분에 조사하는 자외선 조사부;를 포함하는 에너지 자립형 재배 장치.A cultivation unit in which at least one cultivation unit for cultivating crops is arranged in layers;
Solar power plate for converting solar energy into electrical energy;
An illumination device that illuminates artificial light on the crop being grown in the cultivation unit by using the electric energy converted by the solar power plate;
At least one light collecting plate having a concave curved shape to collect natural light;
An optical fiber member for transmitting natural light collected by the light collecting plate to the cultivation unit;
An auxiliary lighting device for irradiating the crop under cultivation with natural light transmitted through the optical fiber member;
An optical splitter for distributing the natural light collected by the light collecting plate into ultraviolet rays and non-ultraviolet rays; And
Ultraviolet light generating device for preventing mold from growing on the root of the crop by irradiating ultraviolet rays to the root portion of the crop;
The lighting device is:
White LEDs that provide white light; And
Includes a red LED providing red light,
The cultivation unit,
Rearrangement;
A support member inserted into a hole formed in the cultivation frame to support the crop; And
It is provided at the bottom of the cultivation frame and includes a supply for supplying water and nutrients to the root portion of the crop,
The auxiliary lighting device irradiates the crops with natural light transmitted through the optical fiber member at the top of the rearrangement,
The ultraviolet generating device is provided at the bottom of the rearrangement,
The optical fiber member,
A first optical fiber tube for transmitting the non-ultraviolet rays distributed by the optical splitter to the auxiliary lighting device; And
And a second optical fiber tube for delivering the ultraviolet rays distributed by the optical splitter to the ultraviolet ray generating device.
The ultraviolet generator,
And an ultraviolet radiation unit for irradiating ultraviolet rays transmitted through the second optical fiber tube to the root portion of the crop.
태양광 에너지를 전기에너지로 변환하는 태양광 발전판;
상기 태양광 발전판에 의해 변환된 전기에너지를 이용하여 상기 재배 유닛 내에 재배 중인 작물에 인공광을 조명하는 조명 장치;
오목한 곡면 형상으로 이루어져 자연광을 집광하는 적어도 하나의 집광판;
상기 집광판에 의해 집광된 자연광을 상기 재배 유닛으로 전달하는 광섬유 부재;
상기 광섬유 부재를 통해 전달되는 자연광을 상기 재배 중인 작물에 조사하는 보조 조명 장치;
상기 집광판에 의해 집광된 자연광을 자외선과 비자외선으로 분배하는 광분배기; 및
상기 작물의 뿌리 부분에 자외선을 조사하여 상기 작물의 뿌리에 곰팡이가 피는 것을 방지하는 자외선 발생 장치;를 포함하되,
상기 조명 장치는: 청색광과 황색광을 동시에 조명하는 인조 LED 광원을 포함하고,
상기 재배 유닛은,
재배틀;
상기 재배틀에 형성된 구멍에 삽입되어 상기 작물을 지지하는 지지부재; 및
상기 재배틀의 하부에 제공되어 상기 작물의 뿌리 부분에 물과 양분을 공급하는 공급부를 포함하며,
상기 보조 조명 장치는 상기 재배틀의 상부에서 상기 광섬유 부재를 통해 전달되는 자연광을 상기 작물에 조사하며,
상기 자외선 발생 장치는 상기 재배틀의 하부에 제공되고,
상기 광섬유 부재는,
상기 광분배기에 의해 분배된 비자외선을 상기 보조 조명 장치로 전달하는 제1 광섬유관; 및
상기 광분배기에 의해 분배된 자외선을 상기 자외선 발생 장치로 전달하는 제2 광섬유관;을 포함하고,
상기 자외선 발생 장치는,
상기 제2 광섬유관을 통해 전달되는 자외선을 상기 작물의 뿌리 부분에 조사하는 자외선 조사부;를 포함하는 에너지 자립형 재배 장치.A cultivation unit in which at least one cultivation unit for cultivating crops is arranged in layers;
Solar power plate for converting solar energy into electrical energy;
An illumination device that illuminates artificial light on the crop being grown in the cultivation unit by using the electric energy converted by the solar power plate;
At least one light collecting plate having a concave curved shape to collect natural light;
An optical fiber member for transmitting natural light collected by the light collecting plate to the cultivation unit;
An auxiliary lighting device for irradiating the crop under cultivation with natural light transmitted through the optical fiber member;
An optical splitter for distributing the natural light collected by the light collecting plate into ultraviolet rays and non-ultraviolet rays; And
Ultraviolet light generating device for preventing mold from growing on the root of the crop by irradiating ultraviolet rays to the root portion of the crop;
The lighting device comprises: an artificial LED light source for illuminating blue light and yellow light at the same time,
The cultivation unit,
Rearrangement;
A support member inserted into a hole formed in the cultivation frame to support the crop; And
It is provided at the bottom of the cultivation frame and includes a supply for supplying water and nutrients to the root portion of the crop,
The auxiliary lighting device irradiates the crops with natural light transmitted through the optical fiber member at the top of the rearrangement,
The ultraviolet generating device is provided at the bottom of the rearrangement,
The optical fiber member,
A first optical fiber tube for transmitting the non-ultraviolet rays distributed by the optical splitter to the auxiliary lighting device; And
And a second optical fiber tube for delivering the ultraviolet rays distributed by the optical splitter to the ultraviolet ray generating device.
The ultraviolet generator,
And an ultraviolet radiation unit for irradiating ultraviolet rays transmitted through the second optical fiber tube to the root portion of the crop.
상기 자외선 발생 장치는,
상기 제2 광섬유관을 통해 전달되는 자외선의 광량을 측정하는 측정부; 및
상기 자외선의 광량에 따라 자외광을 생성하여 상기 작물의 뿌리 부분에 조사하는 자외선 발생기;
를 더 포함하는 에너지 자립형 재배 장치.The method according to any one of claims 1, 5 and 6,
The ultraviolet generating device,
A measuring unit measuring the amount of ultraviolet light transmitted through the second optical fiber tube; And
An ultraviolet generator for generating ultraviolet light according to the amount of ultraviolet light and irradiating the root portion of the crop;
Energy self-supporting cultivation device further comprising.
상기 광분배기는,
상기 자연광의 자외선 및 비자외선 중 어느 하나를 투과하고, 다른 하나를 반사하는 빔스플리터;
를 포함하는 에너지 자립형 재배 장치.The method according to any one of claims 1, 5 and 6,
The optical splitter,
A beam splitter that transmits any one of ultraviolet rays and non-ultraviolet rays of the natural light and reflects the other one;
Energy self-supporting cultivation apparatus comprising a.
상기 제1 광섬유관 및 상기 제2 광섬유관은 복수 층의 재배 유닛에 균일한 자연광이 전달되도록 상기 자연광을 분배하는 적어도 하나의 광커플러를 포함하는 에너지 자립형 재배 장치.The method according to any one of claims 1, 5 and 6,
And the first optical fiber tube and the second optical fiber tube include at least one optocoupler for distributing the natural light such that uniform natural light is transmitted to the cultivation unit of a plurality of layers.
상기 집광판의 둘레 방향을 따라 제공되는 복수 개의 열전 소자를 포함하고, 상기 복수 개의 열전 소자의 온도 차이에 따라 전기신호를 생성하는 감지부; 및
상기 감지부에 의해 생성되는 전기신호에 따라 상기 집광판의 방향을 조절하는 구동부;
를 더 포함하는 에너지 자립형 재배 장치.The method according to any one of claims 1, 5 and 6,
A sensing unit including a plurality of thermoelectric elements provided along a circumferential direction of the light collecting plate and generating an electrical signal according to a temperature difference of the plurality of thermoelectric elements; And
A driver configured to adjust a direction of the light collecting plate according to an electric signal generated by the detector;
Energy self-supporting cultivation device further comprising.
상기 감지부는,
제 1 방향을 따라 상기 집광판의 양측에 제공되는 제1 열전소자 쌍; 및
상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향을 따라 상기 집광판의 양측에 제공되는 제2 열전소자 쌍;
을 포함하고,
상기 구동부는,
상기 제1 열전소자 쌍의 온도 차이에 따라 상기 집광판을 상기 제 1 방향으로 회동시키는 제1 구동장치; 및
상기 제2 열전소자 쌍의 온도 차이에 따라 상기 집광판을 상기 제 2 방향으로 회동시키는 제2 구동장치;
를 포함하는 에너지 자립형 재배 장치.The method of claim 10,
The detection unit,
First pairs of thermoelectric elements provided on both sides of the light collecting plate along a first direction; And
Second pairs of thermoelectric elements provided on both sides of the light collecting plate along a second direction perpendicular to the first direction;
Including,
The driving unit,
A first driving device to rotate the light collecting plate in the first direction according to a temperature difference between the first thermoelectric element pairs; And
A second driving device to rotate the light collecting plate in the second direction according to a temperature difference between the pair of second thermoelectric elements;
Energy self-supporting cultivation apparatus comprising a.
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