KR102225203B1 - 태양광 발전을 활용한 스마트 식물 재배 시스템 - Google Patents

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Abstract

일 실시예는, 태양광을 집광하고 상기 태양광을 전기에너지로 변환하는 태양광패널; 상기 전기에너지가 저장되는 전력저장부; 상기 태양광패널의 위치를 조정하는 구동부; 상기 태양광의 조도를 측정하는 센싱부; 상기 전력저장부로부터 전력을 공급받고, 발광소자를 포함하며, 상기 발광소자를 통해 인공광을 식물에 조사하는 조명장치; 및 상기 측정된 조도에 따라 상기 구동부를 통해 상기 태양광패널의 위치를 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 측정된 조도가 제1 임계값 미만이면 상기 태양광이 상기 식물에 입사하도록 상기 구동부를 통해 상기 태양광패널을 제1 위치로 이동시키고, 상기 조명장치는, 상기 측정된 조도가 상기 제1 임계값 미만이면 상기 인공광을 식물에 조사하는 것을 중단하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전을 활용한 스마트 식물 재배 시스템을 제공한다.

Description

태양광 발전을 활용한 스마트 식물 재배 시스템{SMART PLANT CULTIVATING SYSTEM USING SOLAR PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION}
본 실시예는 태양광 발전을 활용한 식물 재배 기술에 관한 것이다.
통상적으로 식물은 성장하는데 필요한 조건으로 빛, 기온, 습도 등 공기의 상태나 기타 물리적인 자연 조건에 의해 성장성이 좌우되며, 식물이 충실하게 자라기 위해서는 빛, 기온 및 습도 등의 필요조건을 충족시켜만 한다. 특히 빛은 식물의 광합성량을 증가시키는 주된 요인이므로 안정적 공급이 요구된다.
우리나라는 비교적 사계절이 뚜렷하게 구분되어 다양한 조건의 환경 변화가 일어날 수 있게 되는데, 여름철과 겨울철에는 뜨거운 햇빛에 의한 폭염과 혹한의 날씨에 대부분의 식물의 성장이 중지하거나 전혀 자라날 수 없게 된다. 이러한 자연 환경을 임의적으로 변화시켜 농작물이 성장할 수 있는 환경을 제공하기 위해, 비닐이나 유리 등을 이용한 하우스나 온실 등을 이용해 농작물을 재배하고 있다.
하지만, 종래의 온실이나 하우스를 이용한 재배 방법은 태양을 직접 식물에 조사하기 때문에 단지 제한적인 시간동안의 태양광만을 이용할 수 있다. 따라서 태양으로부터 얻어진 에너지를 비축할 수 없을 뿐만 아니라 태양이 없는 다른 시간에는 식물에 충분한 일조량을 공급할 수 없다.
이에 따라 식물에 균일한 일조량을 공급하기 위한 기술의 개발이 필요한 실정이다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 특정 조도 이상의 태양광을 조명장치의 에너지원으로 사용하여 농작물에 태양에너지를 안정적으로 공급하는 태양광 발전을 활용한 스마트 식물 재배 시스템을 제공하는 것이다.
또한 본 실시예의 목적은, 특정한 목적에 따라 다양한 파장을 방사하는 태양광 발전을 활용한 스마트 식물 재배 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예는, 태양광을 집광하고 상기 태양광을 전기에너지로 변환하는 태양광패널; 상기 전기에너지가 저장되는 전력저장부; 상기 태양광패널의 위치를 조정하는 구동부; 상기 태양광의 조도를 측정하는 센싱부; 상기 전력저장부로부터 전력을 공급받고, 발광소자를 포함하며, 상기 발광소자를 통해 인공광을 식물에 조사하는 조명장치; 및 상기 측정된 조도에 따라 상기 구동부를 통해 상기 태양광패널의 위치를 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 측정된 조도가 0을 초과하고 제1 임계값 미만이면, 상기 제어부는 상기 태양광이 상기 식물에 직접 입사되도록 상기 구동부를 통해 상기 태양광패널을 제1 위치로 이동시키고, 상기 조명장치는 상기 인공광을 상기 식물에 조사하는 것을 중단하며, 상기 측정된 조도가 제1 임계값 이상이면, 상기 제어부는 상기 태양광이 상기 태양광패널에 입사되도록 상기 구동부를 통해 상기 태양광패널을 제2 위치로 이동시키고, 상기 조명장치는 상기 인공광을 상기 식물에 조사하며, 상기 제2 위치에서 상기 태양광패널의 일측으로 상기 태양광이 입사되고 상기 일측의 반대측에 상기 식물 및 상기 발광소자가 배치되며, 상기 식물은 상기 태양광패널에 의해 형성되는 그늘에 위치하고 상기 발광소자는 상기 그늘에 위치하는 상기 식물로 상기 인공광을 조사하는 태양광 발전을 활용한 스마트 식물 재배 시스템을 제공한다.
상기 시스템에서, 상기 제어부는, 상기 측정된 조도가 상기 제1 임계값 이상이고 제2 임계값 미만이면 상기 태양광이 상기 태양광패널에 입사하도록 상기 구동부를 통해 상기 태양광패널을 제2 위치로 이동시키고, 상기 전력저장부는, 상기 입사된 태양광의 에너지가 제1 전력으로 변환되어 저장되고, 상기 조명장치는, 상기 제1 전력을 공급받아 상기 인공광을 식물에 조사하고, 상기 제2 임계값은, 상기 제1 임계값보다 클 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 제어부는, 상기 측정된 조도가 상기 제2 임계값 이상이면 상기 태양광이 상기 태양광패널에 입사하도록 상기 구동부를 통해 상기 태양광패널의 제2 위치로 이동시키고, 상기 조명장치는, 지속적으로 상기 제1 전력을 공급받아 상기 인공광을 식물에 조사하는 것을 유지하고, 상기 전력저장부는, 상기 입사된 태양광의 에너지가 제2 전력으로 변환되어 저장될 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 전력저장부의 전력을 안정화하여 상기 조명장치로 전력을 공급하는 전원제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 측정된 조도가 0(ZERO)의 값을 가지면 제2 전력을 상기 전력저장부로부터 상기 조명장치로 공급하도록 전원제어부를 제어하고, 상기 조명장치는, 상기 제1 또는 2 전력을 공급받아 상기 인공광을 식물에 조사할 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 태양광패널을 지지하는 지지구조물을 포함하고, 상기 조명장치는 상기 지지구조물 둘레에 장착될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 태양광 발전을 통해 신재생에너지를 생산할 수 있다.
또한 본 실시예에 의하면, 태양광에너지를 전력으로 변환함과 동시에 태양광에너지를 인공조명의 전력원으로 사용하여 농작물을 재배함으로써, 태양광 발전과 농업의 병용을 가능하게 할 수 있다.
또한 본 실시예에 의하면, 비료나 농약을 사용하지 않고 식물에 특정 기능을 촉진 또는 억제시킴으로써 유기농 친환경 농법을 가능하게 할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 스마트 식물 재배 시스템의 동작을 나타내는 개념도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 스마트 식물 재배 시스템의 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 광합성량과 조도와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 일조시간에 따른 태양광 에너지의 활용 영역을 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 태양광패널의 위치 이동을 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 식물의 생육시기에 필요한 태양광의 파장과 식물의 생육시기별로 필요한 파장을 매칭한 것을 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 음향을 출력하는 스피커가 구비된 스마트 식물 재배 시스템을 나타내는 개념도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 스마트 식물 재배 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 스마트 식물 재배 시스템(100)의 기본적인 동작이 도시된다. 스마트 식물 재배 시스템(100)은 서버(10), 태양광수집장치(120) 및 조명장치(130)를 포함할 수 있다. 태양광수집장치(120)는 태양광패널(121)을 포함할 수 있다.
서버(10)는 태양광수집장치(120) 및 조명장치(130)를 원격으로 제어할 수 있다. 서버(10)는 통신부(140)와 데이터를 송수신할 수 있다. 서버(10)는 통신부(140)를 통해서 센싱부(150)에 의하여 측정된 데이터를 주고받을 수 있다.
서버(10)는 센싱부(150)로부터 수신한 데이터에 기반하여 명령데이터를 생성하고 상기 명령데이터를 통신부(140)로 송신함으로써, 태양광수집장치(120)의 태양광패널(121) 및 조명장치(130) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 즉, 서버(10)는 태양광패널(121) 및 조명장치(130) 중 적어도 하나를 원격으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 관리자는 서버(10)를 통해 농작물 주변의 상황에 대한 데이터를 수집하고 상기 수집된 데이터로부터 상황을 판단하고 이에 맞는 명령을 통신부(140)를 통해 제어부(160)로 전달할 수 있다.
태양광수집장치(120)는 태양(1)으로부터 자연광을 수집하고 상기 수집된 자연광을 전기에너지로 변환하며, 상기 변환된 전기에너지를 저장할 수 있다. 태양광(태양으로부터 입사되는 자연광)은 태양광패널(121)로 조사되어 저장될 뿐만 아니라 직접 식물(2)에 조사될 수 있다. 태양광수집장치(120)는 특정 조건이 만족되면, 태양광이 식물(2)로 바로 조사될 수 있도록 위치를 변경할 수 있다. 즉, 태양광패널(121)과 태양광의 입사각이 태양광패널(121)의 회전에 의하여 변화하면 태양광은 식물(2)로 바로 미칠 수 있다.
조명장치(130)는 식물(2)에 인공광을 조사할 수 있다. 조명장치(130)는 태양광으로부터의 전기에너지를 전원으로 하여 상기 인공광을 생성할 수 있다. 상기 인공광은 조명장치(130)에 포함된 복수의 발광소자로부터 생성될 수 있다. 상기 복수의 발광소자의 조합은 다양한 파장을 가지는 인공광을 생성할 수 있다. 그러나 조명장치(130)는 태양에너지에 한정되지 않고, 태양에너지가 아닌 다른 에너지원으로부터 전원을 공급받아 동작할 수 있다.
조명장치(130)는 인공광이 식물(2)에 미칠 수 있는 위치에 배치될 수 있다. 바람직하게 도 1과 같이 조명장치(130)는 식물(2)보다 높은 곳에 위치하고, 위에서 아래로 인공광이 조사되도록 배치될 수 있다. 이러한 형태의 조명장치(130)의 배치는 제1 배치로 명명될 수 있다.
또한 조명장치(130)는 식물(2) 관리자나 농기계의 이동 공간이 확보될 수 있는 위치에 배치될 수 있다. 바람직하게 조명장치(130)는 지지구조대(124) 또는 그 둘레에 부착되어 결합될 수 있다. 이러한 형태의 조명장치(130)의 배치는 제2 배치로 명명될 수 있다. 상기 제1 배치는, 조명장치(130)가 낮은 높이에 위치하여 인공광이 식물(2)에 조사되는 양이 많지만 관리자나 농기계가 이동할 수 있는 공간이 협소하다는 특징을 가질 수 있다. 반면 상기 제2 배치는, 관리자나 농기계가 이동할 수 있는 공간이 넓어지지만 인공광이 식물(2)에 조사되는 양이 적다는 특징을 가질 수 있다. 그러나 지지구조대(124)에 부착된 조명장치(130)의 광량을 높이거나 그 수를 늘린다면 식물(2)에 조사될 양이 확보될 수 있다.
한편 조명장치(130)의 배치는 식물(2)에 필요한 광량을 제공할 수 있다면, 제1 및 2 배치에 한정되지 않고 다양한 형태를 가질 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 스마트 식물 재배 시스템의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 스마트 식물 재배 시스템(100)의 구성이 도시된다.
스마트 식물 재배 시스템(100)은 서버(10), 메모리(110), 태양광수집장치(120), 조명장치(130), 통신부(140), 센싱부(150), 제어부(160), 스피커(170), 구동부(180) 및 전원제어부(190)를 포함할 수 있다.
서버(10)는 통신부(140)를 통해 센싱부(150)에 의하여 측정된 외부 환경에 대한 데이터를 수신할 수 있다. 서버(10)는 상기 외부 환경에 대한 데이터에 기반한 명령데이터를 통신부(140)로 송신할 수 있다. 상기 명령데이터는 통신부(140)를 거쳐 제어부(130)에 전달될 수 있다. 제어부(160)는 상기 명령데이터에 따라서 구동부(180) 및 조명장치(130)을 제어할 수 있다.
태양광수집장치(120)는 전력제어부(122) 및 전력저장부(123)를 더 포함할 수 있다.
전력제어부(122)는 태양광으로부터 변환된 전기에너지를 안정화하고 전력저장부(123)에 저장할 수 있다. 전기에너지의 안정화는 전력저장부(123)에 저장될 수 있는 형태로 조정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전력제어부(122)는 태양광에서 변환된 전기에너지의 전압 및 전류를 조정하거나 직류 및 교류 상호간으로 조정할 수 있다.
전력저장부(123)는 전력제어부(122)에 의하여 안정화된 전기에너지를 저장할 수 있다. 전력저장부(123)에 저장된 에너지는 조명장치(130) 및 스피커(170)에 공급될 수 있다. 전력저장부(123)는 잉여 전력(에너지)을 추후 사용을 위하여 비축할 수 있다. 예를 들어, 전력저장부(123)는 에너지저장시스템(ESS, Energy Storage System)을 포함할 수 있다. ESS는 에너지를 효율적으로 사용할 수 있도록 저장·관리하는 시스템으로서, ESS는 발전소, 송배전시설, 가정, 공장, 기업 등에서 활용될 수 있다. ESS는 가정에 주로 지붕에 설치되는 태양광 모듈용 ESS는 쓰고 남은 전력을 저장해 두었다가 수요가 많은 시간대나 전기료가 비싼 시간대에 저장된 전력을 사용함으로써, 정전 피해를 최소화하고 전력요금을 절약할 수 있다. 또한 ESS는 발전소에서 태양광, 풍력, 수력 등과 같이 불규칙적으로 생산되는 신재생 에너지를 저장·관리하여 신재생 에너지의 이용 효율을 높일 수 있다. ESS는 에너지 저장 방법에 따라 2차전지를 이용하는 배터리 방식과 압축 공기 저장(CAES, Compressed Air Energy Storage), 플라이휠(flywheel) 등을 이용하는 비배터리 방식으로 구분될 수 있다.
조명장치(130)는 전력저장부(123)로부터 전력을 공급받아 인공광을 생성할 수 있다. 조명장치(130)는 상기 인공광을 식물에 조사할 수 있다. 또한 조명장치(130)는 일정한 경우에 상기 인공광을 생성하지 않을 수 있다.
조명장치(130)는 센싱부(150)에 의하여 측정된 조도가 특정 임계값을 넘거나 특정 임계값 범위에 해당하는 경우에 상기 인공광을 생성하지 않을 수 있다. 가령 제어부(160)는 센싱부(150)에 의하여 측정된 조도가 제1 임계값 미만이라고 결정하면 태양광이 상기 식물에 입사하도록 구동부(180)를 통해 태양광패널(121)을 제1 위치로 이동시킬 수 있다. 상기 제1 위치는 태양광이 태양광패널(121)에 닿지 않고 식물(2)로 바로 입사할 수 있게 하는 태양광패널(121)의 위치일 수 있다. 여기서 조명장치(130)는 상기 인공광을 생성하지 않고 식물(2)에 조사하지도 않을 수 있다.
조명장치(130)는 센싱부(150)에 의하여 측정된 조도가 특정 임계값을 넘거나 특정 임계값 범위에 해당하는 경우에 상기 인공광을 생성하여 방사할 수 있다. 가령 제어부(160)는 센싱부(150)에 의하여 측정된 조도가 제1 임계값 이상이고 제2 임계값 미만이라고 결정하면 태양광이 태양광패널(121)에 입사하도록 구동부(180)를 통해 태양광패널(121)을 제2 위치로 이동시킬 수 있다. 상기 제2 위치는 태양광이 태양광패널(121)에 닿게 하는 태양광패널(121)의 위치일 수 있다. 상기 제2 임계값은 상기 제1 임계값보다 더 클 수 있다. 여기서 태양광패널(121)에 입사된 태양광 에너지는 전기에너지로 변환되어 전력저장부(123)에 제1 전력으로 저장될 수 있다. 조명장치(130)는 조도가 상기 제1 임계값 이상이고 상기 제2 임계값 미만일 때의 태양광에너지인 상기 제1 전력을 공급받아 인공광을 생성하고 식물(2)에 조사할 수 있다.
조명장치(130)는 센싱부(150)에 의하여 측정된 조도가 특정 임계값을 넘거나 특정 임계값 범위에 해당하는 경우에 상기 인공광의 생성과 식물(2)로의 조사를 유지할 수 있다. 가령 제어부(160)는 센싱부(150)에 의하여 측정된 조도가 제2 임계값 이상이라고 결정하면 태양광이 태양광패널(121)에 입사하도록 구동부(180)를 통해 태양광패널(121)을 제2 위치로 이동시키거나 상기 제2 위치를 유지할 수 있다. 여기서 태양광패널(121)에 입사된 태양광 에너지는 전기에너지로 변환되어 전력저장부(123)에 제2 전력으로 저장될 수 있다. 조명장치(130)는 조도가 상기 제1 임계값 이상이고 상기 제2 임계값 미만일 때의 태양광에너지인 상기 제1 전력을 공급받아 지속적으로 인공광을 생성하고 식물(2)에 조사할 수 있다. 상기 제2 전력은 추후 조명장치(130) 및 스피커(170) 중 적어도 하나의 전원으로서 사용되거나 다른 용도로 사용될 수 있다.
조명장치(130)는 센싱부(150)에 의하여 측정된 조도가 0(영, zero)이거나 미만인 경우에 상기 인공광을 생성하여 식물(2)로 조사할 수 있다. 가령 태양광이 없는 야간이거나 식물(2)이 그늘에 존재할 수 있다. 그렇다면 제어부(160)는 센싱부(150)에 의하여 측정된 조도가 0이라고 결정하고 전력저장부(123)에 저장된 제1 또는 2 전력을 조명장치(130)로 공급하도록 전원제어부(190)를 제어할 수 있다. 에너지 효율 측면에서, 상기 제2 전력은 고전력이 필요한 곳에 사용되기 위하여 비축되고 조명장치(130)는 상기 제1 전력을 공급받아 상기 인공광을 생성하여 식물(2)에 조사하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 제2 전력은 높은 조도를 가진 태양광으로부터 생성된 것으로서 그 에너지량이 상기 제1 전력의 에너지량 보다 더 높을 수 있기 때문이다.
조명장치(130)는 제1 내지 3 발광소자를 포함하는 복수의 발광소자로 구성될 수 있다. 복수의 발광소자는 각각 광량을 달리 하여 방사함으로써 특정한 대역의 인공광 또는 특정한 파장의 인공광을 생성하여 방사할 수 있다.
조명장치(130)는 제1 파장 및 제2 파장을 포함하는 인공광을 생성하여 식물(2)에 조사할 수 있다. 제어부(160)가 센싱부(150)에 의하여 측정된 외부 환경의 데이터에 기반하여 상기 제1 및/또는 2 파장을 방사하도록 조명장치(130)를 제어할 수 있다. 상기 제1 및 2 파장은 식물(2)의 생육시기에 따라 적어도 하나가 선택되어 방사될 수 있다. 여기서 조명장치(130)는 상기 제1 내지 3 발광소자 중 적어도 하나의 광량을 달리하여 상기 제1 및 2 파장 중 적어도 하나를 생성할 수 있다.
조명장치(130)는 발광소자로서 LED(light emitting diode)를 포함할 수 있다. LED는 식물의 광합성에 이용되는 파장인 460㎚ 청색과 660㎚ 적색을 조명으로 구현할 수 있어 식물재배가 가능할 수 있다. 또한 LED는 기능성 물질의 함량을 증가시킬 수 있는 자외선(UV) 파장과 해충을 회피하는 600㎚ 파장을 구현할 수 있다. 따라서 LED는 식물재배에 있어서 에너지 절감, 생육촉진 기능성 향상, 해충 회피 등의 다목적 식물 재배용 조명으로 사용될 수 있다.
통신부(140)는 서버(10)와 연결되어 서버(10)와 데이터를 송수신할 수 있다. 통신부(140)는 센싱부(150)에 의하여 측정된 데이터를 서버(10)로 송신할 수 있다. 통신부(140)는 서버(10)로부터 태양광패널(121) 또는 조명장치(130) 제어에 대한 명령데이터를 수신하고, 상기 명령데이터를 제어부(160)로 송신할 수 있다.
센싱부(150)는 식물(2)의 외부 환경을 측정할 수 있다. 센싱부(150)는 조도센서를 포함하여 태양광의 조도를 측정할 수 있다. 센싱부(150)는 온도센서를 포함하여 식물(2) 주변의 온도를 측정할 수 있다. 센싱부(150)는 농도센서를 포함하여 주변 대기성분(예를 들어, 이산화탄소, 질소)의 농도를 측정할 수 있다. 센싱부(150)가 측정한 데이터는 제어부(160)로 송신되고 제어부(160)가 조명장치(130) 및 구동부(180)를 제어하는데 사용될 수 있다. 또한 센싱부(150)가 측정한 데이터는 서버(10)로 송신되고 서버(10)는 상기 센싱부(150)가 측정한 데이터에 기반하는 명령데이터를 생성하고 통신부(140)로 송신할 수 있다.
제어부(160)는 스마트 식물 재배 시스템(100)의 각 구성을 제어할 수 있다. 제어부(160)는 메모리(110), 태양광수집장치(120), 조명장치(130), 통신부(140), 센싱부(150), 스피커(170), 구동부(180) 및 전원제어부(190)를 제어할 수 있다.
제어부(160)는 메모리(110)로부터 필요한 데이터를 독출할 수 있다.
제어부(160)는 태양광패널(121)에서 변환된 전기에너지가 안정된 상태로 저장될 수 있도록 태양광수집장치(120)의 전원제어부(190)를 제어할 수 있다.
제어부(160)는 인공광을 생성하거나 그 생성을 중단하도록 조명장치(130)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(160)는 식물(2)의 종류에 따라 달리 설정된 조건에 따라 상기 인공광을 생성할 수 있다. 가령 쌀을 재배하기 위해서는 적색광과 청색광이 6:4비율로 100일의 재배기간 동안 800PPFD(광합성광량자속밀도)의 광량이 하루 12시간동안 조사되는 것이 필요할 수 있다. 상기 조건은 식물(2)의 종류에 따라 상이하고 실험적으로 산출될 수 있으며, 산출된 값은 메모리(110)에 저장될 수 있다. 제어부(160)는 메모리(110)에서 상기 조건(발광소자 비율, 재배기간, PPFD, 일일 조명시간)을 독출하고 이에 따라 조명`장치(130)의 발광을 제어할 수 있다.
제어부(160)는 식물(2)의 생육시기별로 인공광이 특정한 파장을 포함하도록 조명장치(130)에 포함된 복수의 발광소자의 광량을 조절할 수 있다.
제어부(160)는 센싱부(150)에 의하여 측정된 데이터가 서버(10)로 송신되고 서버(10)로부터 데이터가 수신되도록 통신부(140)를 제어할 수 있다.
제어부(160)는 센싱부(150)의 각 센서들이 식물(2)을 둘러싼 외부 환경을 결정짓는 요인들을 탐지하도록 각 선세들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(160)는 필요에 따라 조도센서, 온도센서, 습도센서 및 농도센서 중 적어도 하나를 온-오프(on-off) 시킬 수 있다.
제어부(160)는 식물(2)의 생육에 따라 필요한 음향이 나오도록 스피커(170)를 제어할 수 있다. 스피커(170)는 제1 음향 및 제2 음향을 출력하는 경우 제어부(160)는 센싱부(150)에 의하여 측정된 데이터에 기반하여 상기 제1 및 2 음향 중 어느 하나를 선택하여 출력하도록 스피커(170)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 식물의 성장에 클래식 음악이 선호되는 경우, 제어부(160)는 클래식 음악이 출력되도록 스피커(170)를 제어할 수 있다.
제어부(160)는 태양광패널(121)의 위치를 조절하도록 구동부(180)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 태양광패널(121)이 태양광을 입사받지 않아야 하는 경우(태양광이 식물에 바로 조사되어야 하는 경우) 제어부(160)는 태양광패널(121)이 제1 위치로 이동하도록 구동부(180)를 제어할 수 있다. 또한 태양광패널(121)이 태양광을 받아야 하는 경우 제어부(160)는 태양광패널(121)이 제2 위치로 이동하도록 구동부(180)를 제어할 수 있다.
제어부(160)는 스마트 식물 재배 시스템(100)의 각 구성을 동작시키는 구동전원을 제공하도록 전원제어부(190)를 제어할 수 있다.
스피커(170)는 제1 음향 및 제2 음향을 포함하는 복수의 음향을 출력할 수 있다. 상기 복수의 음향은 식물의 생육에 관련될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 음향은 식물의 생육을 성장시키거나 억제하는 것일 수 있다. 또한 제어부(160)에 의하여 상기 제1 음향 및 제2 음향 중 어느 하나가 선택되면, 스피커(170)는 상기 선택된 음향을 출력할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 광합성량과 조도와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 조도에 따른 식물(2)의 광합성량이 나타날 수 있다. 식물(2)의 광합성량은 일정 조도에서 더 이상 증가하지 않고 수렴할 수 있다. 식물(2)의 광합성량은 조도가 증가할수록 증가하다가 조도가 광포화점(x)에 닿으면 광합성량은 y만큼 일어나고, 조도가 광포화점(x)을 넘어서면 광합성량은 증가하지 않고 ys로 수렴하게 된다.
조도가 광포화점(x) 이상인 경우에는 광합성량에 영향을 주지 않으므로, 태양광이 광포화점(x) 이상의 조도에서 광합성을 위해 사용되는 것은 비효율적일 수 있다. 조도가 광포화점(x) 이상인 경우는 하루의 일조 시간 중 한낮인 경우이므로, 이 시간대의 태양광은 식물(2)에 조사하는 것은 효율적이지 못할 수 있다. 따라서 조도가 광포화점(x) 이상이라면, 태양광을 다른 용도로 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 광포화점(x) 이상의 조도를 가지는 태양광은 태양광 발전을 통해 전기에너지로 비축하고 다른 용도로 사용될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 일조시간에 따른 태양광 에너지의 활용 방안을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 하루 중 일조시간에 따른 태양광 에너지의 활용 방안이 도시된다. 본 발명의 스마트 식물 재배 시스템(100)에 따르면 태양광은 특정 조도에 따라 다른 용도로 사용될 수 있다. 태양광의 조도는 하루의 일출부터 일몰까지 변화할 수 있다. 태양광의 조도 변화는 도 4와 같이 대략 정오를 기준으로 증가했다가 다시 감소하는 포물선의 형태를 가질 수 있다. 따라서 하루 중 같은 조도를 가지는 시각이 2번 존재할 수 있다.
본 발명의 스마트 식물 재배 시스템(100)에 따르면, 태양광은 각각의 조도 범위에 따라 다른 용도로 사용될 수 있다. 제1 조도(x1) 미만의 태양광은 식물(2)에 직접 조사될 수 있다. 즉, 일출부터 제1 조도(x1) 가 되는 시각(t1)까지의 태양광은 광포화점(x) 미만의 조도를 가지고 있으므로 광합성에 효율적일 수 있다. 따라서 이 시기의 태양광은 식물(2)로 직접 조사될 수 있다. 제1 조도(x1)는 광포화점과 일치할 수 있다.
제1 조도(x1) 이상에서 제2 조도(x2) 미만의 태양광은 전기에너지로 변환되어 전력저장부(123)에 저장되고, 저장된 전기에너지는 추후 조명장치(130)의 전원으로 사용될 수 있다. 즉, 제1 조도(x1)가 되는 시각(t1)부터 제2 조도(x2) 가 되는 시각(t2)까지의 태양광은 광포화점(x) 이상의 조도를 가지고 있으므로 광합성에 효율적이지 않다. 따라서 이 태양광은 식물(2)로 직접 조사되는 것은 에너지 활용 측면에서 비효율적일 수 있다. 이 때의 태양광을 여분의 에너지로 전력저장부(123)에 저장하고 필요할 때 다른 용도로 사용하는 것이 효율적일 수 있다. 상기 다른 용도는 조명장치(130)가 상기 인공광을 생성하기 위한 전원으로 활용되는 것을 포함할 수 있다.
제2 조도(x2) 이상의 태양광도 전기에너지로 변환되어 전력저장부(123)에 저장될 수 있다. 즉, 제2 조도(x2)가 되는 시각(t2)부터 정오가 지나 다시 제2 조도(x2)가 되는 시각(t3)까지의 태양광도 전력저장부(123)에 저장될 수 있다. 전력저장부(123)에 저장된 전기에너지는 고전력이 필요한 경우에 전원공급원으로서 사용될 수 있다. 제2 조도(x2) 이상의 태양광은 조도가 커서 많은 에너지량을 보유하고 있으므로, 상대적으로 저전력으로 동작하는 조명장치(130)에 사용되는 것보다 고전력으로 동작하는 장치에 사용되는 것이 바람직할 수 있다.
시간이 경과하면, 태양광의 조도는 제2 조도(x2)에서 제1 조도(x1)로 떨어질 수 있다. 태양광의 조도는 제1 조도(x1) 이상에서 제2 조도(x2) 미만의 값이 될 수 있다. 따라서 다시 제2 조도(x2)가 되는 시각(t3)부터 다시 제1 조도(x1)가 되는 시각(t4)까지의 태양광은, 제1 조도(x1)가 되는 시각(t1)부터 제2 조도(x2) 가 되는 시각(t2)까지의 태양광과 같이 전력저장부(123)에 저장되고 추후 조명장치(130)에 사용될 수 있다.
시간이 경과하면, 태양광의 조도는 다시 제1 조도(x1) 미만으로 떨어질 수 있다. 태양광의 조도는 제1 조도(x1) 미만의 값이 될 수 있으므로, 다시 제1 조도(x1)가 되는 시각(t4)부터 일몰까지의 태양광은, 일출부터 제1 조도(x1)가 되는 시각(t1)까지의 태양광과 같이 식물(2)에 직접 조사될 수 있다.
여기서 제1 조도(x1)는 상기 제1 임계값에, 제2 조도(x2)는 상기 제2 임계값에 각각 대응할 수 있다. 따라서 제2 조도(x2)는 제1 조도(x1) 보다 클 수 있다. 제어부(160)는 센싱부(150)에 의하여 측정된 조도가 제1 조도(x1) 미만이면, 태양광패널(121)의 위치를 태양광이 식물(2)에 바로 조사될 수 있도록 하는 제1 위치로 변경할 수 있다.
제어부(160)는 센싱부(150)에 의하여 측정된 조도가 제1 조도(x1)이상이고 제2 조도(x2) 미만이면, 태양광패널(121)의 위치를 태양광이 태양광패널(121)로 조사될 수 있도록 하는 제2 위치로 변경할 수 있다. 여기서 스마트 식물 재배 시스템(100)은 제1 조도(x1)이상이고 제2 조도(x2) 미만일 때의 태양광을 제1 전력으로 변환하고 조명장치(130)의 전원으로 공급하여 조명장치(130)가 인공광을 식물(2)에 조사하도록 할 수 있다.
제어부(160)는 센싱부(150)에 의하여 측정된 조도가 제2 조도(x2) 이상이면, 태양광패널(121)을 상기 제2 위치로 유지 또는 이동할 수 있다. 여기서 스마트 식물 재배 시스템(100)은 제2 조도(x2) 이상일 때의 태양광을 제2 전력으로 변환하고 전력저장부(123)에 저장하여 사용하지 않고 비축할 수 있다. 동시에 스마트 식물 재배 시스템(100)은 상기 제1 전력을 조명장치(130)의 전원으로 공급하여 조명장치(130)가 인공광을 식물(2)에 조사하는 것을 유지할 수 있다.
본 도면에서 제1 영역(410)은 태양광의 조도가 제1 조도(x1) 미만이 되는 일조시간 동안의 태양광 에너지량을 나타낼 수 있다. 제1 영역(410)의 태양광 에너지는 식물(2)에 바로 조사될 수 있다. 제2 영역(420)은 태양광의 조도가 제1 조도(x1) 이상이고 제2 조도(x2) 미만이 되는 일조시간 동안의 태양광 에너지량을 나타낼 수 있다. 제2 영역(420)의 태양광 에너지는 전기에너지로 변환되어 전력저장부(123)에 저장된 후, 조명장치(130)의 전원으로서 사용될 수 있다. 제3 영역(430)은 태양광의 조도가 제2 조도(x2) 이상이 되는 일조시간 동안의 태양광 에너지량을 나타낼 수 있다. 제3 영역(430)의 태양광 에너지는 전기에너지로 변환되어 전력저장부(123)에 저장될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 태양광패널의 위치 이동을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 태양광패널(121)이 이동하는 도면이 도시된다. 태양광패널(121)은 수평방향(H 방향), 수직방향(V 방향) 및 각도(A 방향)의 측면에서 움직일 수 있다. 따라서 태양광패널(121)은 특정한 H 방향 회전 각도, V 방향 높이, A 방향 회전 각도를 가질 수 있다.
태양광패널(121)은 지지구조대(124)에 의하여 지지될 수 있다. 구동부(180)는 전기모터를 포함할 수 있다. 따라서 구동부(180)는 태양광패널(121) 및 지지구조대(124)와 전기적으로 연결되어 태양광패널(121) 및 지지구조대(124)를 기계적으로 이동시킬 수 있다.
태양광패널(121)은 태양광의 활용 목적에 따라 여러 위치로 이동할 수 있다. 가령, 태양광이 광포화점(x) 미만의 조도를 가져서 식물(2)에 바로 조사될 필요가 있는 경우, 태양광패널(121)은 제1 위치로 이동할 수 있다. 상기 제1 위치는 태양광의 광선과 태양광패널(121)의 표면이 나란해지도록 하는 태양광패널(121)의 위치일 수 있다. 상기 제1 위치에서 태양광패널(121)은 제1 H 방향 회전 각도, 제1 V 방향 높이, 제1 A 방향 회전 각도를 가질 수 있다.
구체적으로, 제어부(160)는 센싱부(150)에 의하여 측정된 데이터에 기반하여 구동부(180)를 통해 태양광패널(121)의 위치를 제1 위치로 이동시킬 수 있다. 제어부(160)는, 조도센서에 의하여 측정된 조도가 제1 조도(x1)(제1 임계값) 미만이면 태양광패널(121)이 제1 위치에 오도록 구동부(180)를 조작할 수 있다. 구동부(180)는 태양광패널(121)이 제1 H 방향 회전 각도 및 제1 V 방향 높이를 가지도록 지지구조대(124)를 조작할 수 있다. 구동부(180)는 제1 A 방향 회전 각도를 가지도록 태양광패널(121)을 조작할 수 있다.
또한, 태양광이 광포화점(x) 이상의 조도를 가져서 식물(2)에 바로 조사되지 않고 전력저장부(123)에 저장되어 비축될 필요가 있는 경우, 태양광패널(121)은 제2 위치로 이동할 수 있다. 상기 제2 위치는 태양광의 광선과 태양광패널(121)의 표면이 수직을 이루도록 하는 태양광패널(121)의 위치일 수 있다. 상기 제2 위치에서 태양광패널(121)은 제2 H 방향 회전 각도, 제2 V 방향 높이, 제2 A 방향 회전 각도를 가질 수 있다.
구체적으로, 제어부(160)는 센싱부(150)에 의하여 측정된 데이터에 기반하여 구동부(180)를 통해 태양광패널(121)의 위치를 제2 위치로 이동시킬 수 있다. 제어부(160)는, 조도센서에 의하여 측정된 조도가 제1 조도(x1)(제1 임계값) 이상이면 태양광패널(121)이 제2 위치에 오도록 구동부(180)를 조작할 수 있다. 구동부(180)는 태양광패널(121)이 제2 H 방향 회전 각도 및 제2 V 방향 높이를 가지도록 지지구조대(124)를 조작할 수 있다. 구동부(180)는 제2 A 방향 회전 각도를 가지도록 태양광패널(121)을 조작할 수 있다.
또한 제어부(160)는, 조도센서에 의하여 측정된 조도가 제2 조도(x2)(제2 임계값) 이상이어도, 태양광패널(121)이 제2 위치에 오도록 구동부(180)를 조작할 수 있다.
따라서 본 발명의 스마트 식물 재배 시스템(100)은 태양광패널(121)의 위치를 조절함으로써, 태양광패널(121)과 식물 사이의 태양광의 분배량을 조절할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 식물의 생육시기에 필요한 태양광의 파장과 식물의 생육시기별로 필요한 파장을 매칭한 것을 나타내는 도면이다.
도 6a를 참조하면 태양광의 파장 중 식물의 생육시기에 필요한 파장들이 도시되고, 도 6b를 참조하면 식물의 생육시기에 따라 필요한 파장들이 매칭되어 도시된다.
도 6a를 참조하면, 태양광은 연속한 파장들로 구성될 수 있다. 태양광은 짧은 파장인 감마선에서, 엑스선, 자외선, 가시광선에서부터 긴 파장인 적외선에 이르는 스펙트럼을 가질 수 있다. 적외선은 대략 780㎚ 이상의 파장을 가지고, 감마선, 엑스선 및 자외선은 380㎚ 이하의 파장을 가질 수 있다.
태양광의 각각의 파장은 개별적으로 고유한 효과를 가질 수 있다. 예를 들어, 자외선은 뛰어난 살균효과를 가지고 적외선은 강한 열전달 효과를 가질 수 있다.
식물의 생육 측면에서도, 태양광의 각 파장은 서로 다른 효과를 가질 수 있다. 예를 들어, 태양광은 파장이 짧은 것에서 긴 순서로 제1 내지 4 파장(710 내지 740)을 포함할 수 있다. 제1 파장(710)은 발아를 촉진하고, 병충해를 억제하고, 생육을 억제하는 효과를 가질 수 있다. 제2 파장(720)은 개화를 유도하는 효과를 가질 수 있다. 제3 파장(730)은 생육을 촉진하는 효과를 가질 수 있다. 제4 파장(740)은 개화를 억제하고 웃자람을 억제하는 효과를 가질 수 있다.
여기서 본 발명의 스마트 식물 재배 시스템(100)은 제1 내지 4 파장(710 내지 740)을 포함하는 인공광을 생성하여 식물(2)에 조사할 수 있다. 스마트 식물 재배 시스템(100)은 광포화점(x) 이상의 태양광을 전기에너지인 제1 전력으로 변환하고, 상기 제1 전력을 공급받아 제1 내지 4 파장(710 내지 740) 중 어느 하나를 포함하는 인공광을 생성할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 제1 내지 4 파장(710 내지 740)은 스마트 식물 재배 시스템(100)에 의하여 식물(2)의 생육시기별로 다르게 조사될 수 있다.
식물(2)의 발아기에는 제1 파장(710)을 포함하는 인공광이 조사될 수 있다. 식물(2)의 발아기에는 발아가 촉진되어야 하므로, 발아촉진의 효과를 가지는 제1 파장(710)이 적합할 수 있다. 구체적으로 제어부(160)는 제1 시간이 경과한 데이터를 센싱부(150)로부터 수신하면, 제1 파장(710)을 생성하도록 조명장치(130)의 제1 내지 3 발광소자를 조작할 수 있다. 제어부(160)는 상기 제1 내지 3 발광소자의 광량을 적절히 조절함으로써, 제1 파장(710)의 인공광을 생성할 수 있다.
식물(2)의 생육초기에도 제1 파장(710)을 포함하는 인공광이 조사될 수 있다. 식물(2)의 생육초기에는 병충해가 억제되어야 하므로, 병충해 억제의 효과를 가지는 제1 파장(710)이 적합할 수 있다. 구체적으로 제어부(160)는 제2 시간이 경과한 데이터를 센싱부(150)로부터 수신하면, 제1 파장(710)을 생성하도록 조명장치(130)의 제1 내지 3 발광소자를 조작할 수 있다. 제어부(160)는 상기 제1 내지 3 발광소자의 광량을 적절히 조절함으로써, 제1 파장(710)의 인공광을 생성할 수 있다.
식물(2)의 발화기에는 제2 파장(720)을 포함하는 인공광이 조사될 수 있다. 식물(2)의 발화기에는 개화가 유도되어야 하므로, 개화유도의 효과를 가지는 제2 파장(720)이 적합할 수 있다. 구체적으로 제어부(160)는 제3 시간이 경과한 데이터를 센싱부(150)로부터 수신하면, 제2 파장(720)을 생성하도록 조명장치(130)의 제1 내지 3 발광소자를 조작할 수 있다. 제어부(160)는 상기 제1 내지 3 발광소자의 광량을 적절히 조절함으로써, 제2 파장(720)의 인공광을 생성할 수 있다.
식물(2)의 생육기에는 제3 파장(730)을 포함하는 인공광이 조사될 수 있다. 식물(2)의 생육기에는 생육이 촉진되어야 하므로, 생육촉진의 효과를 가지는 제3 파장(730)이 적합할 수 있다. 구체적으로 제어부(160)는 제4 시간이 경과한 데이터를 센싱부(150)로부터 수신하면, 제3 파장(730)을 생성하도록 조명장치(130)의 제1 내지 3 발광소자를 조작할 수 있다. 제어부(160)는 상기 제1 내지 3 발광소자의 광량을 적절히 조절함으로써, 제3 파장(730)의 인공광을 생성할 수 있다.
식물(2)의 생육말기에는 제4 파장(740)을 포함하는 인공광이 조사될 수 있다. 식물(2)의 생육말기에는 개화와 웃자람이 억제되어야 하므로, 개화 억제와 웃자람 억제의 효과를 가지는 제4 파장(740)이 적합할 수 있다. 구체적으로 제어부(160)는 제5 시간이 경과한 데이터를 센싱부(150)로부터 수신하면, 제4 파장(740)을 생성하도록 조명장치(130)의 제1 내지 3 발광소자를 조작할 수 있다. 제어부(160)는 상기 제1 내지 3 발광소자의 광량을 적절히 조절함으로써, 제4 파장(740)의 인공광을 생성할 수 있다.
또한 제어부(160)는 센싱부(150)에 의하여 수집된 기온, 습도 및 이산화탄소의 농도에 대한 데이터에 기반하여 조명장치(130)가 제1 내지 4 파장(710 내지 740) 중 어느 하나를 포함하는 인공광을 생성하도록 제어할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 음향을 출력하는 스피커가 구비된 스마트 식물 재배 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 7을 참조하면, 음향을 출력하는 스피커(170)가 결합된 스마트 식물 재배 시스템(100)이 도시된다. 스마트 식물 재배 시스템(100)의 제어부(160)는 센싱부(150)에 의하여 측정된 데이터에 기반하여 복수의 음향 중 어느 하나를 선택하여 출력할 수 있다.
음향 출력의 방법 중 하나로서, 스피커(170)는 식물(2)의 생육시기별로 복수의 음향을 출력할 수 있다. 예를 들어, 식물(2)이 발아기 또는 초기에 있는 경우, 스피커(170)는 식물(2)의 발아에 도움을 주는 제1 음향을 출력할 수 있다. 상기 제1 음향은 템포가 느린 음악일 수 있다. 또한 식물(2)이 생육기에 있는 경우, 스피커(170)는 식물(2)의 성장에 도움을 주는 제2 음향을 출력할 수 있다. 상기 제2 음향은 템포가 빠른 음악일 수 있다.
또 다른 음향 출력의 방법으로서, 스피커(170)는 일조시간에 따라 복수의 음향을 출력할 수 있다. 예를 들어, 일몰 후에 조도가 없는 경우(야간), 제어부(160)는 조도가 0(영, zero)이하라고 판단할 수 있다. 제어부(160)는 식물(2)의 대사속도를 늦추기 위하여 템포가 느린 제1 음향을 출력하도록 스피커(170)를 제어할 수 있다. 또한 일출 후에 조도가 있는 경우(주간), 제어부(160)는 조도가 0(영, zero)초과 라고 판단할 수 있다. 제어부(160)는 식물(2)의 대사속도를 빠르게 하기 위하여 템포가 빠른 제2 음향을 출력하도록 스피커(170)를 제어할 수 있다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 태양광을 집광하고 상기 태양광을 전기에너지로 변환하는 태양광패널;
    상기 전기에너지가 저장되는 전력저장부;
    상기 태양광패널의 위치를 조정하는 구동부;
    상기 태양광의 조도를 측정하는 센싱부;
    상기 전력저장부로부터 전력을 공급받고, 발광소자를 포함하며, 상기 발광소자를 통해 인공광을 식물에 조사하는 조명장치; 및
    상기 측정된 조도에 따라 상기 구동부를 통해 상기 태양광패널의 위치를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 측정된 조도가 0을 초과하고 제1 임계값 미만이면,
    상기 제어부는 상기 태양광이 상기 식물에 직접 입사되도록 상기 구동부를 통해 상기 태양광패널을 제1 위치로 이동시키고, 상기 조명장치는 상기 인공광을 상기 식물에 조사하는 것을 중단하며,
    상기 측정된 조도가 제1 임계값 이상이면,
    상기 제어부는 상기 태양광이 상기 태양광패널에 입사되도록 상기 구동부를 통해 상기 태양광패널을 제2 위치로 이동시키고, 상기 조명장치는 상기 인공광을 상기 식물에 조사하며,
    상기 제2 위치에서 상기 태양광패널의 일측으로 상기 태양광이 입사되고 상기 일측의 반대측에 상기 식물 및 상기 발광소자가 배치되며, 상기 식물은 상기 태양광패널에 의해 형성되는 그늘에 위치하고 상기 발광소자는 상기 그늘에 위치하는 상기 식물로 상기 인공광을 조사하는
    태양광 발전을 활용한 스마트 식물 재배 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 측정된 조도가 상기 제1 임계값 이상이고 제2 임계값 미만이면 상기 태양광이 상기 태양광패널에 입사하도록 상기 구동부를 통해 상기 태양광패널을 제2 위치로 이동시키고,
    상기 전력저장부는, 상기 입사된 태양광의 에너지가 제1 전력으로 변환되어 저장되고,
    상기 조명장치는, 상기 제1 전력을 공급받아 상기 인공광을 식물에 조사하고,
    상기 제2 임계값은, 상기 제1 임계값보다 큰 것
    을 특징으로 하는 태양광 발전을 활용한 스마트 식물 재배 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 측정된 조도가 상기 제2 임계값 이상이면 상기 태양광이 상기 태양광패널에 입사하도록 상기 구동부를 통해 상기 태양광패널의 제2 위치로 이동시키고,
    상기 조명장치는, 지속적으로 상기 제1 전력을 공급받아 상기 인공광을 식물에 조사하는 것을 유지하고,
    상기 전력저장부는, 상기 입사된 태양광의 에너지가 제2 전력으로 변환되어 저장되는 것
    을 특징으로 하는 태양광 발전을 활용한 스마트 식물 재배 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전력저장부의 전력을 안정화하여 상기 조명장치로 전력을 공급하는 전원제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 측정된 조도가 0(ZERO)의 값을 가지면 제2 전력을 상기 전력저장부로부터 상기 조명장치로 공급하도록 전원제어부를 제어하고,
    상기 조명장치는, 상기 제1 또는 2 전력을 공급받아 상기 인공광을 식물에 조사하는 것
    을 특징으로 하는 태양광 발전을 활용한 스마트 식물 재배 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 태양광패널을 지지하는 지지구조물을 포함하고,
    상기 조명장치는, 상기 지지구조물 둘레에 장착되는 것
    을 특징으로 하는 태양광 발전을 활용한 스마트 식물 재배 시스템.
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