KR102223217B1 - 태양광 발전 효율을 극대화한 엽채류 및 버섯 재배 시스템 - Google Patents

태양광 발전 효율을 극대화한 엽채류 및 버섯 재배 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 태양광 발전 효율을 극대화한 엽채류 및 버섯 재배 시스템은 버섯재배사(110), 엽채류재배사(120), 공조영역(130)으로 구획되는 하우징(100); 상기 하우징(100)의 천장에 설치되어 태양광에 의한 전력을 생성하는 태양광패널(210)과, 상기 태양광패널(210)에서 전달된 전기 에너지의 전압을 최대 전력점에서 승압시키는 MPPT컨버터와, 상기 MPPT컨버터에서 전달된 전기 에너지를 일시적으로 저장하여 직류 전압을 일정하게 유지시키는 DC버스와, 상기 DC버스에서 전달된 전력을 교류 전압으로 변환하는 DC/AC인버터를 포함하는 태양광발전장치(200); 및 상기 태양광발전장치(200)에서 전달된 전력을 이용하여 상기 버섯재배사(110)와 엽채류재배사(120)로 광원을 조사하는 광조사장치(300);를 포함한다.

Description

태양광 발전 효율을 극대화한 엽채류 및 버섯 재배 시스템{Leaf vegetables and mushroom cultivation system maximizing efficiency of solar power generation}
본 발명은 설치공간을 최소화 할 수 있으며 태양광 발전 효율을 극대화한 엽채류 및 버섯 재배 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 버섯은 균류 중에서 눈으로 식별할 수 있는 크기의 자실체(字實體)로서, 여러 가지 빛깔과 모양으로 발생하여 양송이버섯, 표고버섯, 느타리버섯, 팽이버섯 등 다양한 종류로 나눠지고, 주로 그늘진 땅이나 썩은 나무에서 자라며 홀씨로 번식한다. 나아가 버섯은 단백질과 무기물의 영양과 항산화 물질 등의 유용한 물질들을 다량 함유하고 있는 것으로 밝혀지면서 식용, 약용 등으로 쓰이며 그 생산과 소비가 점차 증가하고 있다.
여기서 버섯의 재배는 그 종류에 따라 다소 차이가 있으나, 원목재배, 폐면과 볏짚 등을 이용한 균상재배, 톱밥과 면실피, 미강 등 다수의 배지를 혼합한 후 용기에 충진하여 재배하는 용기재배 등이 있으며, 버섯은 각종 배지에서 균사가 만연하는 영양생장을 이룸에 따라 버섯이 발생하므로 균사가 생식생장을 이룰 수 있는 환경조성이 중요하고, 이에 따라 균상(고정선반)에 둔 상태로 광량, 온도, 습도 등의 적정재배환경이 조성된 재배시설에서 버섯을 재배하게 된다.
이러한 버섯의 재배시설에는 비닐, 스티로폼, 보온덮개 등으로 재배사를 구성하는 간이재배사와 벽돌, 블록, 패널 등으로 재배사를 구성하는 영구재배사 등이 있으며, 일반적으로 농가에서는 간이재배사를 주로 사용하고 있는 실정이다.
종래의 버섯 재배시설 중에서 간이재배사의 경우에는 단순히 비닐이나 덮개로 바깥 환경을 가린 온실만을 이룸에 따라 사방이 밀폐된 상태로 통풍이 어려우면서 온실효율이나 햇빛차단효율이 부족하여 버섯에 대한 최적의 재배환경을 조성하기 어렵다는 문제가 있다. 나아가 버섯 재배시설의 온도를 조절하기 위하여 냉방장치와 난방장치를 각각 비치한 후 사용하는데 시설의 내부온도를 버섯이 요구하는 최적이 온도로 유지하기 어려우며 간이재배사의 경우 보온성이 낮아 냉/난방비에 따른 시설의 유지비용이 많이 소요된다는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 한국등록특허 제0814345호는 태양전지패널과; 상기 태양전지패널을 설치 장소에 지지하기 위해 수직 지지대 및 이 수직 지지대에 회동 가능하게 연결된 수평 지지대로 이루어진 지지부와; 상기 수평 지지대에 회전 가능하게 지지된 상태에서 태양전지패널의 후면에 설치되어 태양전지패널을 수평 지지대를 중심으로 회전시키는 회전 작동부와; 상기 수직 지지대에 하단부가 지지된 상태에서 태양전지패널을 상하방향으로 회동시키는 고도 작동부와; 상기 수평 지지대에 의해 지지되고, 상기 회전 작동부와 고도 작동부가 만나는 위치에 함께 설치되어 상기 회전 작동부 및 고도 작동부를 구동 제어하는 제어 구동부를 포함하고, 상기 지지부, 회전 작동부, 고도 작동부는 삼각 구조로 배치되어 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 위치 추적 발전 장치가 개시되었다.
그러나 종래기술은 버섯 재배 시설 외에 별도의 발전 시설을 두는 것으로 별도의 설치 영역이 필요한 문제점이 있었다.
한국등록특허 제0814345호(2008.03.11)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 설치공간을 최소화할 수 있는 태양광 발전 효율을 극대화한 엽채류 및 버섯 재배 시스템을 제공하려는 것이다.
본 발명에 따른 태양광 발전 효율을 극대화한 엽채류 및 버섯 재배 시스템은 버섯재배사(110), 엽채류재배사(120), 공조영역(130)으로 구획되는 하우징(100); 상기 하우징(100)의 천장에 설치되어 태양광에 의한 전력을 생성하는 태양광패널(210)과, 상기 태양광패널(210)에서 전달된 전기 에너지의 전압을 최대 전력점에서 승압시키는 MPPT컨버터와, 상기 MPPT컨버터에서 전달된 전기 에너지를 일시적으로 저장하여 직류 전압을 일정하게 유지시키는 DC버스와, 상기 DC버스에서 전달된 전력을 교류 전압으로 변환하는 DC/AC인버터를 포함하는 태양광발전장치(200); 및 상기 태양광발전장치(200)에서 전달된 전력을 이용하여 상기 버섯재배사(110)와 엽채류재배사(120)로 광원을 조사하는 광조사장치(300);를 포함한다.
또한, 상기 태양광발전장치(200)는 상기 하우징(100)의 천장에 격자구조로 배열 설치되며 중앙에 상기 태양광패널(210)이 설치되는 중공부(221)가 형성되며 상기 중공부(221) 일단에 상기 태양광패널(210)이 슬라이딩 삽입 될 수 있는 삽입부(222)가 형성된 태양광프레임(220)과, 상기 삽입부(222)에 설치되어 상기 태양광패널(210)을 슬라이딩 이동시키는 엑츄에이터(230)와, 상기 중공부(221) 하단에 회동 가능하게 설치되는 태양광투명창(240)과, 상기 태양광투명창(240)을 회동시킬 수 있는 제1구동모터(250)를 포함한다.
또한, 상기 태양광발전장치(200)는 상기 중공부(221) 상단에 회동 가능하게 설치되며 초기에는 상기 태양광 패널과 평행하게 배치되는 태양광볼록창(260)과, 상기 태양광볼록창(260)을 회동시킬 수 있는 제2구동모터(270)를 포함한다.
또한, 상기 광조사장치(300)는 상기 태양광패널(210)의 하측에 설치되며 상기 태양광발전장치(200)에서 전달된 전력을 이용하여 상기 버섯재배사(110)와 엽채류재배사(120)로 광원을 조사하는 LED와, 상기 LED의 광원 파장을 버섯과 엽채류의 성장 및 생장을 위한 특정 파장으로 조절하여 공급하는 광필터를 포함한다.
또한, 상기 LED는 상기 LED의 광원 파장을 430nm, 450nm, 640nm 또는 660nm로 조절하는 성장 모드와, 상기 LED의 광원 파장을 380nm 또는 405nm로 적용하는 생장 모드 중 어느 하나의 모드로 작동된다.
이에 따라, 본 발명에 따른 태양광 발전 효율을 극대화한 엽채류 및 버섯 재배 시스템은 설치공간을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광 발전 효율을 극대화한 엽채류 및 버섯 재배 시스템을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 발전 효율을 극대화한 엽채류 및 버섯 재배 시스템을 나타난 내부도.
도 3은 본 발명에 따른 태양광 발전 장치를 나타낸 단면도.
도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 태양광 발전 장치의 작동도.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 태양광 발전 장치를 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 태양광 발전 장치를 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 태양광 발전 효율을 극대화한 엽채류 및 버섯 재배 시스템을 나타낸 블록구성도.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광 발전 효율을 극대화한 엽채류 및 버섯 재배 시스템을 나타낸 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 태양광 발전 효율을 극대화한 엽채류 및 버섯 재배 시스템을 나타난 내부도이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광 발전 효율을 극대화한 엽채류 및 버섯 재배 시스템은 하우징(100), 태양광발전장치(200) 및 광조사장치(300)를 포함한다.
상기 하우징(100)은 통상의 구조물로서, 다수의 측벽(101)에 의해 버섯재배사(110), 엽채류재배사(120), 공조영역(130)으로 구획된다. 이 때, 상기 버섯재배사(110)에서는 버섯이 재배되며, 상기 엽채류재배사(120)에서는 엽채류가 재배되며, 상기 공조영역(130)에서는 공기조화가 이루어진다.
상기 공조영역(130)은 상기 버섯재배사(110)에서 배출되는 이산화탄소를 저장하여 상기 엽채류재배사(120)로 전달하거나 상기 엽채류재배사(120)에서 배출되는 산소를 저장하여 상기 버섯재배사(110)으로 전달하며, 상기 버섯재배사(110)와 엽채류재배사(120)의 이산화탄소 농도, 습도, 온도를 제어한다. 좀 더 상세하게, 상기 버섯재배사(110)에서는 버섯이 재배됨에 따라 이산화탄소가 주로 발생하며, 상기 엽채류재배사(120)에서는 엽채류가 재배됨에 따라 산소가 주로 발생함에 따라, 상기 버섯재배사(110)에서 발생하는 이산화탄소와 상기 엽채류재배사(120)에서 발생하는 산소를 상호 교환하여, 버섯과 엽채류 재배 효율을 극대화할 수 있다.
상기 태양광발전장치(200)는 태양광패널(210), MPPT컨버터(미도시), DC버스(미도시), DC/AC인버터(미도시)를 포함한다.
상기 태양광패널(210)은 상기 하우징(100)의 천장에 설치되어 태양광에 의한 전력을 생성한다.
상기 MPPT컨버터는 상기 태양광패널(210)에서 전달된 전기 에너지의 전압을 최대 전력점에서 승압시켜서 상기 DC/AC인버터의 효율을 극대화시킬 수 있다.
상기 DC버스는 상기 MPPT컨버터에서 전달된 전기 에너지를 일시적으로 저장하여 직류 전압을 일정하게 유지시킨다.
상기 DC/AC인버터는 상기 DC버스에서 전달된 전력을 교류 전압으로 변환한다.
상기 광조사장치(300)는 상기 태양광발전장치(200)에서 전달된 전력을 이용하여 상기 버섯재배사(110)와 엽채류재배사(120)로 광원을 조사하며, LED(미도시)와, 광필터(미도시)를 포함한다.
상기 LED는 발광다이오드(Light-Emitting Diode)로서, 상기 태양광패널(210)의 하측에 설치되며 상기 태양광발전장치(200)에서 전달된 전력을 이용하여 상기 버섯재배사(110)와 엽채류재배사(120)로 광원을 조사한다.
상기 광필터는 상기 LED의 광원 파장을 버섯과 엽채류 성장 및 생장을 위한 특정 파장으로 조절하여 공급한다. 이때, 상기 광필터는 상기 LED의 광원 파장을 430nm, 450nm, 640nm 또는 660nm로 조절하는 성장 모드와, 상기 LED의 광원 파장을 380nm 또는 405nm로 적용하는 생장 모드 중 어느 하나의 모드로 작동될 수 있다. 좀 더 상세하게, 상기 버섯과 엽채류의 재배초기부터 재배중기까지는 상기 생장모드로 작동되며, 상기 버섯과 엽채류의 재배중기부터 재배말기까지는 상기 성장모드로 작동되는 것이 바람직하다.
이에 따라, 본 발명에 따른 태양광 발전 효율을 극대화한 엽채류 및 버섯 재배 시스템은 태양광 패널이 하우징(100)의 천장에 설치됨으로써, 설치공간을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 3은 본 발명에 따른 태양광 발전 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 태양광발전장치(200)는 태양광프레임(220), 엑츄에이터(230), 태양광투명창(240), 제1구동모터(250), 태양광볼록창(260), 제2구동모터(270)를 포함한다.
상기 태양광프레임(220)은 판구조로 형성되며, 상기 하우징(100)의 천장에 격자구조로 배열 설치되며 중앙에 상기 태양광패널(210)이 설치되는 중공부(221)가 형성되며 상기 중공부(221) 중앙 일단에 상기 태양광패널(210)이 슬라이딩 삽입 될 수 있는 삽입부(222)가 형성된다. 이 때, 상기 중공부(221) 중앙 타단에는 상기 태양광패널(210)이 삽입되는 단턱이 형성될 수 있다.
상기 엑츄에이터(230)는 상기 삽입부(222)에 설치되어 상기 태양광패널(210)을 슬라이딩 이동시켜서 상기 중앙부 중앙을 개폐한다.
상기 태양광투명창(240)은 판구조로 형성되며, 상기 중공부(221) 하단에 회동 가능하게 설치된다.
상기 제1구동모터(250)는 상기 태양광투명창(240)을 회동시켜서 상기 태양광투명창(240)의 슬라이딩 이동에 의해 상기 중공부(221) 하단을 개폐한다.
상기 태양광볼록창(260)은 원반구조로 형성되며, 상기 중공부(221) 상단에 회동 가능하게 설치되며 초기에는 상기 태양광 패널과 평행하게 배치되며, 태양열을 집광한다.
상기 제2구동모터(270)는 상기 태양광볼록창(260)을 회동시켜서 상기 중공부(221) 상단을 개폐한다.
도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 태양광 발전 장치의 작동도이다.
도 4 내지 도 5를 참조하면, 상기 태양광발전장치(200)는 우수유입모드와, 태양광유입모드, 발전모드로 작동될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 우수유입모드는 우천시 식물재배사에 우수 유입이 이루어지게 하는 모드로, 상기 식물재배사를 덮는 상기 태양광프레임(220)에 있어서, 상기 중공부(221)가 개방되도록 상기 엑츄에이터(230), 제1구동모터(250) 및 제2구동모터(270)를 작동시켜서 식물재배사에 우수가 유입되게 한다. 이 때, 상기 제1구동모터(250)와 제2구동모터(270)는 상기 태양광투명창(240)과 태양광볼록창(260)을 중공부(221)의 내벽을 감싸는 위치로 회동시키며, 상기 엑츄에이터(230)는 상기 태양광패널(210)을 상기 삽입부(222)에 삽입시킨다.
도 5를 참조하면,상기 태양광유입모드는 태양광이 식물재배사에 유입되게 하는 모드로, 상기 식물재배사를 덮는 상기 태양광프레임(220)에 있어서, 상기 엑츄에이터(230)가 상기 태양광패널(210)을 상기 삽입부(222)에 삽입시켜서 태양광이 유입되게 한다.
도 3을 다시 참조하면, 상기 발전모드는 상기 중공부(221)가 폐쇄되며 상기 태양광투명창(240), 태양광볼록창(260), 태양광패널(210)을 평행해지도록 상기 엑츄에이터(230), 제1구동모터(250) 및 제2구동모터(270)를 작동시킨다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 태양광 발전 장치를 나타낸 단면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따른 태양광 발전 장치는 상기 태양광볼록창(260)의 세척을 위한 브러시(280)가 구성될 수 있다.
상기 브러시(280)는 상기 태양광프레임(220)의 외면에 설치되어 회동에 의해 상기 태양광볼록창(260)을 세척한다.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 태양광 발전 장치를 나타낸 단면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 태양광 발전 장치는 상기 태양광투명창(240)과 태양광볼록창(260)의 기밀을 위한 스프링(291)과, 기밀볼(292)이 설치될 수 있다.
상기 스프링(291)은 상기 태양광투명창(240)과 태양광볼록창(260)의 단부에 맞닿는 상기 태양광프레임(220)의 내면에 관통 삽입된다.
상기 기밀볼(292)은 상기 스프링(291)에 결합되어 상기 태양광투명창(240)과 태양광볼록창(260)의 단부를 압착 기밀하는 역할을 한다.
도 8은 본 발명에 따른 태양광 발전 효율을 극대화한 엽채류 및 버섯 재배 시스템을 나타낸 블록구성도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 공조영역에는 공조장치가 설치될 수 있다. 상기 공조장치는 상기 공조영역(130)에 설치되며 상기 버섯재배사(110)에 위치하는 이산화탄소를 저장하여 상기 엽채류재배사(120)로 전달하거나 상기 엽채류재배사(120)에서 배출되는 이산화탄소를 저장하여 상기 버섯재배사(110)로 전달한다.
상기 공조장치는 이산화탄소센서(410), 이산화탄소흡입탱크(420), 이산화탄소펌프(430), 이산화탄소필터(440), 산소센서(450), 산소흡입탱크(460), 산소펌프(470), 산소필터(480), 제1리턴펌프(491), 제2리턴펌프(492)를 포함한다.
상기 이산화탄소센서(410)는 상기 버섯재배사(110)에 설치되어 상기 버섯재배사(110)의 이산화탄소 농도를 측정한다.
상기 이산화탄소흡입탱크(420)는 컴프레서가 내장된 탱크로서, 상기 공조영역(130)에 설치되어 상기 제어부의 제어에 의해 상기 이산화탄소센서(410)에서 측정된 이산화탄소 농도가 설정 수치 이상이면 상기 버섯재배사(110)의 이산화탄소를 흡입 및 저장한다.
상기 이산화탄소펌프(430)는 상기 공조영역(130)에 설치되어 상기 이산화탄소흡입탱크(420)에 저장된 이산화탄소를 상기 엽채류재배사(120)로 전달한다.
상기 이산화탄소필터(440)는 상기 이산화탄소흡입탱크(420)와 이산화탄소펌프(430) 사이에 설치되어 이산화탄소에 포함된 분진 및 포자를 필터링한다. 이 때, 상기 이산화탄소필터(440)는 다단식으로 구성되어 오염도가 낮은 필터를 교환할 수 있다.
상기 산소센서(450)는 상기 엽채류재배사(120)에 설치되어 상기 엽채류재배사(120)의 산소 농도를 측정한다.
상기 산소흡입탱크(460)는 상기 공조영역(130)에 설치되어 상기 제어부의 제어에 의해 상기 엽채류재배사(120)에서 측정된 산소 농도가 설정 수치 이상이면 상기 엽채류재배사(120)의 산소를 흡입 및 저장한다.
상기 산소펌프(470)는 상기 산소흡입탱크(460)에 저장된 산소를 상기 버섯재배사(110)로 전달한다.
상기 산소필터(480)는 상기 산소흡입탱크(460)와 산소펌프(470) 사이에 설치되어 산소에 포함된 습기를 필터링한다. 이 때, 상기 산소필터(480)는 다단식으로 구성되어 오염도가 낮은 필터를 교환할 수 있다.
상기 제1리턴펌프(491)는 상기 이산화탄소필터(440)에 필터링된 분진 및 포자를 흡입하여 상기 버섯재배사(110)로 전달한다.
상기 제2리턴펌프(492)는 상기 산소필터(480)에 필터링된 습기를 흡입하여 상기 엽채류재배사(120)로 전달한다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 하우징
101 : 측벽
110 : 버섯재배사
120 : 엽채류재배사
130 : 공조영역
200 : 태양광발전장치
210 : 태양광패널
220 : 태양광프레임
221 : 중공부
222 : 삽입부
230 : 엑츄에이터
240 : 태양광투명창
250 : 제1구동모터
260 : 태양광볼록창
270 : 제2구동모터
280 : 브러시
291 : 스프링
292 : 기밀볼
300 : 광조사장치

Claims (5)

  1. 버섯재배사(110), 엽채류재배사(120), 공조영역(130)으로 구획되는 하우징(100);
    상기 하우징(100)의 천장에 설치되어 태양광에 의한 전력을 생성하는 태양광패널(210)과, 상기 태양광패널(210)에서 전달된 전기 에너지의 전압을 최대 전력점에서 승압시키는 MPPT컨버터와, 상기 MPPT컨버터에서 전달된 전기 에너지를 일시적으로 저장하여 직류 전압을 일정하게 유지시키는 DC버스와, 상기 DC버스에서 전달된 전력을 교류 전압으로 변환하는 DC/AC인버터를 포함하는 태양광발전장치(200); 및
    상기 태양광발전장치(200)에서 전달된 전력을 이용하여 상기 버섯재배사(110)와 엽채류재배사(120)로 광원을 조사하는 광조사장치(300);
    상기 태양광발전장치(200)는
    상기 하우징(100)의 천장에 격자구조로 배열 설치되며 중앙에 상기 태양광패널(210)이 설치되는 중공부(221)가 형성되며 상기 중공부(221) 일단에 상기 태양광패널(210)이 슬라이딩 삽입 될 수 있는 삽입부(222)가 형성된 태양광프레임(220)과,
    상기 삽입부(222)에 설치되어 상기 태양광패널(210)을 슬라이딩 이동시키는 엑츄에이터(230)와,
    상기 중공부(221) 하단에 회동 가능하게 설치되는 태양광투명창(240)과,
    상기 태양광투명창(240)을 회동시킬 수 있는 제1구동모터(250)를 포함하는 태양광 발전 효율을 극대화한 엽채류 및 버섯 재배 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 태양광발전장치(200)는
    상기 중공부(221) 상단에 회동 가능하게 설치되며 초기에는 상기 태양광 패널과 평행하게 배치되는 태양광볼록창(260)과,
    상기 태양광볼록창(260)을 회동시킬 수 있는 제2구동모터(270)를 포함하는 태양광 발전 효율을 극대화한 엽채류 및 버섯 재배 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광조사장치(300)는
    상기 태양광패널(210)의 하측에 설치되며 상기 태양광발전장치(200)에서 전달된 전력을 이용하여 상기 버섯재배사(110)와 엽채류재배사(120)로 광원을 조사하는 LED와,
    상기 LED의 광원 파장을 버섯과 엽채류의 성장 및 생장을 위한 특정 파장으로 조절하여 공급하는 광필터를 포함하는 태양광 발전 효율을 극대화한 엽채류 및 버섯 재배 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 LED는
    상기 LED의 광원 파장을 430nm, 450nm, 640nm 또는 660nm로 조절하는 성장 모드와, 상기 LED의 광원 파장을 380nm 또는 405nm로 적용하는 생장 모드 중 어느 하나의 모드로 작동되는 태양광 발전 효율을 극대화한 엽채류 및 버섯 재배 시스템,
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