KR102286824B1 - 영농형 태양광 발전에 특화된 식물 재배 시스템 - Google Patents
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Abstract
일 실시예는, 태양광 발전을 활용하여 식물을 재배하는 시스템에 있어서, 태양에 대향하도록 위치하고, 태양광이 들어오는 제1 방향으로 상기 태양광을 수집하고, 상기 제1 방향의 반대인 제2 방향으로 상기 식물 주변에 음영 영역을 형성하는 태양광패널; 및 상기 태양광을 수집하는 집광부, 상기 태양광을 전달하는 도광부, 상기 도광부를 통해 전달되는 태양광을 상기 음영 영역을 향해 분산하여 상기 음영 영역을 제거하는 산광부를 포함하는 광유도장치;를 포함하고, 상기 태양광패널은, 상기 제1 방향으로 형성되어 상기 태양광이 입사하는 제1 면 및 상기 제2 방향으로 형성되어 상기 음영 영역을 만들어내는 제2 면을 포함하고, 상기 집광부는, 상기 제1 방향으로 상기 제1 면과 인접하게 배치되고, 상기 도광부는, 상기 제2 방향으로 상기 제2 면을 따라 배치되며, 상기 산광부는, 상기 제2 방향으로 상기 도광부를 따라 배치되고, 상기 도광부를 통해 전달되는 태양광을 상기 음영 영역을 향해 분산하여 상기 식물에 직접 조사하는 것을 특징으로 하는 식물 재배 시스템을 제공한다.
Description
본 실시예는 영농형 태양광 발전에 특화된 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 시간 동안의 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.
그래서 최근에는 태양광 발전을 농작물 경작과 접목하려는 시도가 늘고 있다. 태양광 발전을 통해 생성된 에너지는 친환경적일 뿐만 아니라 농작물 경작에도 사용될 수 있기 때문이다. 태양광 발전을 위해서는 태양광패널을 설치할 넓은 대지가 필요한데, 평야가 적고 대부분 산악 지대로 이뤄진 우리나라는 충분한 발전량을 확보할 만한 대지 면적을 확보하는 것이 어려울 수 있다. 게다가 기존의 평야는 농작물의 경작에 사용되고 있어서 경작지를 활용한 태양광 발전이 반드시 필요하다. 또한 미세먼지가 그 정도와 횟수에서 심각해지고 대기오염을 줄여야 한다는 목소리가 높아지는 상황에서, 화석에너지에서 친환경에너지로의 이행은 거부할 수 없는 시대적 요구이다.
그러나 경작지에 태양광 발전 시스템을 결합하면 또 다른 문제가 대두될 수 있다. 태양광 발전 설비가 햇빛을 가려 실제로 농작물에 도달하는 햇빛의 양을 감소시켜, 충분한 광합성이 일어나지 않을 수 있다는 것이다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위한 기술들이 개발될 필요가 있다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 특정 조도 이상의 태양광을 조명장치의 에너지원으로 사용하여 농작물에 태양에너지를 안정적으로 공급하는 스마트 식물 재배 시스템을 제공하는 것이다.
또한 본 실시예의 목적은, 특정한 목적에 따라 다양한 파장을 방사하는 스마트 식물 재배 시스템을 제공하는 것이다.
또한 본 실시예의 목적은, 태양광을 특정 경로로 유도하여 대상 식물에 조사하는 스마트 식물 재배 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예는, 태양광 발전을 활용하여 식물을 재배하는 시스템에 있어서, 태양에 대향하도록 위치하고, 태양광이 들어오는 제1 방향으로 상기 태양광을 수집하고, 상기 제1 방향의 반대인 제2 방향으로 상기 식물 주변에 음영 영역을 형성하는 태양광패널; 및 상기 태양광을 수집하는 집광부, 상기 태양광을 전달하는 도광부, 상기 도광부를 통해 전달되는 태양광을 상기 음영 영역을 향해 분산하여 상기 음영 영역을 제거하는 산광부를 포함하는 광유도장치;를 포함하고, 상기 태양광패널은, 상기 제1 방향으로 형성되어 상기 태양광이 입사하는 제1 면 및 상기 제2 방향으로 형성되어 상기 음영 영역을 만들어내는 제2 면을 포함하고, 상기 집광부는, 상기 제1 방향으로 상기 제1 면과 인접하게 배치되고, 상기 도광부는, 상기 제2 방향으로 상기 제2 면을 따라 배치되며, 상기 산광부는, 상기 제2 방향으로 상기 도광부를 따라 배치되고, 상기 도광부를 통해 전달되는 태양광을 상기 음영 영역을 향해 분산하여 상기 식물에 직접 조사하는 것을 특징으로 하는 식물 재배 시스템을 제공한다.
상기 시스템에서, 상기 집광부는, 상기 태양광패널과 결합하여 일체로 구동되고 상기 제1 방향으로 상기 태양광을 수집하고, 상기 제1 방향은, 상기 태양광패널이 상기 태양광을 수집하는 방향과 동일할 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 집광부는, 상기 태양광패널과 이격되게 위치하여 독립적으로 구동되고 상기 제1 방향과 상이한 제3 방향으로 상기 태양광을 수집할 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 음영 영역 내부 및 상기 식물 주변에 위치하고, 상기 태양광패널을 지면으로부터 지지하는 지지구조대를 포함하고, 상기 도광부는, 상기 지지구조대를 따라 연장되어 배치되고, 상기 산광부는, 상기 연장된 도광부를 따라 배치되고, 상기 제1 내지 3방향과 상이한 제4 방향으로 상기 도광부를 통해 전달되는 태양광을 상기 식물에 직접 조사할 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 도광부는, 상기 제2 면에 행 또는 열을 형성하도록 배치되고, 상기 산광부는, 상기 행 또는 열에 적어도 하나가 배치될 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 태양광패널에 의하여 수집된 태양광이 전기에너지로 저장되는 전력저장부; 및 상기 전력저장부로부터 전력을 공급받고, 발광소자를 포함하며, 상기 발광소자를 통해 인공광을 상기 식물에 조사하는 조명장치;를 포함할 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 조명장치는, 상기 제2 면에 상기 산광부와 함께 배치될 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 도광부는, 상기 제2 면에 행 또는 열을 형성하도록 배치되고, 상기 산광부는, 상기 행 또는 열에 적어도 하나가 배치되고, 상기 조명장치는, 상기 산광부 주변에 또 다른 행 또는 열을 형성하도록 배치될 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 억제함으로써 유기농 친환경 농법을 가능하게 할 수 있다.
또한 본 실시예에 의하면, 태양광을 농작물이 있는 곳까지 유도하여 태양광패널 또는 키가 큰 농작물에 의하여 생긴 그늘을 제거하고 모든 농작물에 태양광을 골고루 조사할 수 있다.
또한 본 실시예에 의하면, 태양광을 지면까지 유도하여 경작지 표면 근처에 있는 농작물까지 태양광을 공급하고 광합성을 촉진할 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.
도 8은 태양광패널이 음영 영역을 형성하는 것을 나타내는 예시도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 스마트 식물 재배 시스템을 나타내는 예시도이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 스마트 식물 재배 시스템을 나타내는 예시도이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 광유도장치와 결합되는 태양광패널을 제1 방향 및 제2 방향에서 나타내는 도면이다.
도 12는 다른 실시예에 따른 스마트 식물 재배 시스템이 설치된 농경지의 모습을 나타내는 예시도이다.
도 13은 다른 실시예에 따른 스마트 식물 재배 시스템이 설치된 농경지의 모습을 나타내는 예시도이다.
도 14는 다른 실시예에 따른 광유도장치와 조명장치를 포함하는 스마트 식물 재배 시스템을 나타내는 예시도이다.
도 15는 다른 실시예에 따른 조명장치 및 광유도장치와 결합되는 태양광패널을 제2 방향에서 나타내는 도면이다.
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.
도 8은 태양광패널이 음영 영역을 형성하는 것을 나타내는 예시도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 스마트 식물 재배 시스템을 나타내는 예시도이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 스마트 식물 재배 시스템을 나타내는 예시도이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 광유도장치와 결합되는 태양광패널을 제1 방향 및 제2 방향에서 나타내는 도면이다.
도 12는 다른 실시예에 따른 스마트 식물 재배 시스템이 설치된 농경지의 모습을 나타내는 예시도이다.
도 13은 다른 실시예에 따른 스마트 식물 재배 시스템이 설치된 농경지의 모습을 나타내는 예시도이다.
도 14는 다른 실시예에 따른 광유도장치와 조명장치를 포함하는 스마트 식물 재배 시스템을 나타내는 예시도이다.
도 15는 다른 실시예에 따른 조명장치 및 광유도장치와 결합되는 태양광패널을 제2 방향에서 나타내는 도면이다.
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.
도 8은 태양광패널이 음영 영역을 형성하는 것을 나타내는 예시도이다.
태양광수집장치(120)는 식물(2)에 음영 영역(810)을 형성할 수 있다. 태양광수집장치(120)의 태양광패널(121)은 땅에 심어진 식물(2)보다 높게 배치되어 태양광을 수집하기 때문에, 식물(2)에 조사될 태양광을 차단하고 식물(2)에 그림자 또는 그늘을 형성할 수 있다.
태양광수집장치(120)에 의한 태양광의 차단은 통상적으로 농작물 생산량을 30% 감소시킬 수 있다. 이것은 태양광수집장치(120)가 농지 전체 면적 중 30%를 태양광으로부터 가리기 때문이다. 일조량 감소는 생육 환경을 변화시키고 농작물 또는 식물(2)은 그로 인한 영향으로 더디게 성장할 수 있다. 그러나 태양광수집장치(120)는 농작물의 이모작을 가능하게 하는 장점을 가지므로, 태양광수집장치(120)에 의한 태양광 차단이 해결된다면 기존의 생산량을 유지하면서도 친환경에너지를 생산할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 식물 재배 시스템(100)은 이러한 효과를 달성하도록 구현될 수 있다.
도 8을 참조하면, 태양광수집장치(120)는 제1 방향(801)으로 태양광을 수집할 수 있다. 제1 방향(801)은 태양광이 태양광패널(121)을 향해 들어오는 방향을 의미하는 것으로, 화살표(801)로 나타낸 것처럼 태양광패널(121)을 기준으로 태양광패널(121)과 태양(1) 사이를 가리킬 수 있다.
태양광수집장치(120)는 제2 방향(802)으로 식물(2)의 주변에 음영 영역(810)을 형성할 수 있다. 제2 방향(802)은 제1 방향(801)의 반대의 방향을 의미하는 것으로, 화살표(802)로 나타낸 것처럼 태양광패널(121)을 기준으로 태양광패널(121)과 땅의 지면 사이를 가리킬 수 있다.
태양광수집장치(120)가 제1 방향(801)으로 입사하는 태양광을 가리면서, 제2 방향(802)으로 땅의 지면에 음영 영역(810)을 형성할 수 있다. 음영 영역(810)의 형성은 태양광수집장치(120)와 태양광에 의존할 수 있다. 예를 들어, 태양광의 입사각이 태양광수집장치(120)의 위치 또는 태양(1)의 위치에 따라 바뀌어서(점선이 바뀜), 음영 영역(810)은 다른 형상을 가질 수 있다.
또한 음영 영역(810)은 태양광수집장치(120)외의 요인에 의하여도 형성될 수 있다. 동종 또는 이종의 식물들 사이에서 높이차가 있기 때문에, 높이 자란 식물들은 제대로 생육하지 못하여 낮게 자란 식물을 잎으로 가릴 수 있다. 상기 높이 자란 식물의 잎은 낮게 자란 식물 주위에 그림자를 형성할 수 있다. 따라서 음영 영역(810)은 태양광수집장치(120) 이외에 식물(2)간의 높이차에 의하여도 형성될 수 있다.
음영 영역(810)이 식물(2) 주변에 형성되면 태양광은 식물(2)에 직접 조사될 수 없다. 식물(2)은 충분한 일조량을 얻을 수 없게 되어 제대로 성장하지 못할 수 있다. 이것은 농산물 생산성의 저하도 가져올 수 있다. 따라서 음영 영역(810) 내에 있는 식물(2)에 충분한 일조량을 공급할 방법이 요구된다. 본 발명의 스마트 식물 재배 시스템(100)은 광유도장치(910)를 포함함으로써 음영 영역(810)을 제거함과 동시에 식물(2)에 충분한 일조량을 공급할 수 있다.
도 9는 다른 실시예에 따른 스마트 식물 재배 시스템을 나타내는 예시도이다.
도 9a 및 9b를 참조하면, 스마트 식물 재배 시스템(100)을 측면에서 본 형태가 도시된다. 스마트 식물 재배 시스템(100)은 광유도장치(910)를 포함할 수 있다. 광유도장치(910)는 집광부(911), 도광부(912), 산광부(913)로 구성될 수 있다.
집광부(911)는 태양광을 수집할 수 있다. 집광부(911)는 태양광 수집을 위하여 태양광이 투과될 수 있는 물질로 형성될 수 있고, 특히 외부와 경계를 이루는 집광부(911)의 표면은 광투광성을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 집광부(911)는 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 아크릴 또는 유리 등의 재질을 포함할 수 있다.
집광부(911)는 상기 수집된 태양광을 도광부(912)로 전달할 수 있다. 집광부(911)는 도광부(912)까지 연장되어 도광부(912)와 일체로 형성될 수 있다. 또한 집광부(911)는 도광부(912)와 분리된 개체여서 도광부(912)에 부착 또는 결합하여 광유도장치(910)를 구성할 수 있다.
도광부(912)는 집광부(911)에 의하여 수집된 태양광을 내부 공간을 따라 이동시킬 수 있다. 도광부(912)는 태양광이 전달되는 경로로서 일종의 광케이블과 같은 기능을 할 수 있다. 도광부(912)는 태양광이 이동하는 광유도로를 형성할 수 있는데, 상기 도광부(912)의 내부 공간이 상기 광유도로일 수 있다. 상기 도광부(912)의 내부 공간은 사방이 밀폐되고 빛을 반사시킬 수 있는 물질로 형성될 수 있다 특히 상기 도광부(912)의 내부 공간의 표면은 광반사성을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도광부(912)는 알루미늄 재질을 포함하고, 내부 공간의 표면은 반사시트 또는 반사필름으로 코팅될 수 있다. 도광부(912)는 집광부(911)를 거쳐 들어온 태양광을 내부 공간의 표면에 반사시킴으로써 태양광을 상기 광유도로 곳곳에 전달할 수 있다. 여기서 도광부(912)를 따라서 유도 또는 전달되는 태양광은 유도태양광으로 명명될 수 있다.
도광부(912)는 상기 유도태양광을 산광부(913)로 전달할 수 있다. 산광부(913)는 도광부(912)와 분리된 개체여서 도광부(912)에 결합하여 광유도장치(910)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 산광부(913)는 도광부(912)에 형성된 홈에 끼워져 결합될 수 있고, 도광부(912)를 통해 이동한 상기 유도태양광은 산광부(913)를 통해 외부로 나갈 수 있다.
산광부(913)는 도광부(912)를 통해 전달되는 유도태양광을 음영 영역(810)을 향해 분산함으로써 음영 영역(810)을 제거할 수 있다. 산광부(913)는 유도태양광을 외부로 투과시킬 수 있다. 상기 투과된 유도태양광은 음영 영역(810)으로 조사되어 음영 영역(810)을 제거할 수 있다. 상기 투과된 유도태양광의 일부는 식물(2)에 직접 조사될 수 있다. 산광부(913)는 태양광 분산을 위하여 태양광이 투과될 수 있는 물질로 형성될 수 있고, 특히 외부와 경계를 이루는 산광부(913)의 표면은 광투광성을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 산광부(913)는 폴리카보네이트, 아크릴 또는 유리 등의 재질을 포함할 수 있다.
상기 투과된 유도태양광은 집광부(911)를 통해 수집된 태양광으로서 본래 식물(2)이 태양(1)으로부터 받는 자연광 즉, 태양광과 동일한 것이다. 따라서 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 식물 재배 시스템(100)은 태양광수집장치(120)나 키가 큰 식물들에 의하여 생긴 음영 영역(810)에 있는 식물(2)에도 태양광을 조사할 수 있다.
한편 태양광수집장치(120) 때문에 생긴 음영 영역(810)을 제거하고 식물(2)에 태양광을 직접 조사하기 위한 효과를 위하여, 스마트 식물 재배 시스템(100)의 태양광수집장치(120) 및 광유도장치(910)는 특별한 설계를 가질 수 있다.
태양광수집장치(120)의 태양광패널(121)은 태양광을 직접 입사받아야 하므로 태양(1)에 대향하도록 위치할 수 있다. 태양광수집장치(120)는 지지구조대(124)에 의하여 받쳐져 지면에 대하여 고정될 수 있다. 태양광패널(121)은 태양광이 들어오는 제1 방향(801)으로 형성되어 태양광이 입사하는 제1 면 및 음영 영역(810)이 생기는 제2 방향(802)의 제2 면을 포함할 수 있다. 상기 제1 면은 허공에서 바라볼 때 보이는 태양광패널(121)의 일면으로서 상면으로 명명될 수 있다. 반면 상기 제2 면은 상기 제1 면의 반대편에 위치하므로 하면으로 명명될 수 있다.
광유도장치(910)는 상술한 태양광수집장치(120)의 위치를 전제로 태양광수집장치(120)에 의하여 생기는 음영 영역(810)을 제거하도록 설치될 수 있다.
집광부(911)는, 태양광패널(121)과 같이, 태양광을 직접 입사받아야 하므로 제1 방향(801)으로 배치되어 태양(1)을 향할 수 있다. 집광부(911)는 태양광패널(121)에 인접하게 배치됨으로써, 설치에 필요한 도광부(912)의 길이는 줄어들 수 있다. 집광부(911)가 태양광패널(121)에 인접하면, 집광부(911)로부터 산광부(913)까지 태양광을 유도하는 경로가 짧아지고 이에 따라 필요한 도광부(912)의 길이도 짧아지기 때문이다.
집광부(911)는 태양광을 입사받을 수 있는 한 다양한 형상을 가질 수 있다. 도 9a를 참조하면, 집광부(911)는 태양광패널(121)과 동일한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 집광부(911)는 태양광패널(121)처럼 판형 구조를 가질 수 있다. 집광부(911)는 태양광패널(121)과 태양(1)이 이루는 각도와 동일한 각도를 가지도록 형성될 수 있다. 집광부(911)는 태양광수집장치(120)의 둘레를 따라 형성될 수 있다. 광유도장치(910)는 태양광수집장치(120)와 일체로 형성되거나 독립된 개체로서 서로 결합될 수 있다. 그래서 집광부(911)는 태양광수집장치(120)의 태양광패널(121)이 태양광을 받는 제1 방향(801)으로 태양광을 수집할 수 있다.
광유도장치(910)가 태양광패널(121)과 일체로 결합되면, 구동부(180)가 태양광패널(121)만을 구동하더라도 광유도장치(910)도 동시에 그 위치가 변할 수 있다. 반면, 광유도장치(910)가 태양광패널(121)과 독립된 개체로서 서로 결합되면, 구동부(180)는 태양광패널(121)과 별개로 광유도장치(910)를 독립적으로 구동할 수 있다. 또는 구동부(180)는 태양광패널(121)과 광유도장치(910)를 동시에 구동하여 그 위치를 독립적으로 변경할 수 있다.
태양광수집장치(120) 및 광유도장치(910)는 태양광을 수집하는 방향이 고정되도록 어느 특정 위치에 고정될 수 있다. 태양광수집장치(120) 및 광유도장치(910)는 태양광을 수집하는 방향이 바뀌도록 구동부(180)에 의하여 제어될 수 있다. 또는 태양광수집장치(120) 및 광유도장치(910) 중 어느 하나는 태양광을 수집하는 방향이 고정되도록 어느 특정 위치에 고정되고 나머지 하나는 그 방향이 바뀌도록 구동부(180)에 의하여 제어될 수 있다.
또한 도 9b를 참조하면, 집광부(911)는 태양광패널(121)과 다른 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 집광부(911)는 돔형 구조를 가질 수 있다. 집광부(911)는 태양광패널(121)과 태양(1)이 이루는 방향과 다른 방향을 가지도록 형성될 수 있다. 집광부(911)가 판형이 아닌 돔형이더라도 태양광패널(121)의 둘레를 따라 형성될 수 있다. 그래서 집광부(911)는 제1 방향(801)이 아닌 제3 방향(803)으로 태양광을 수집할 수 있다. 제3 방향(803)은 음영 영역(810)이 생성되는 제2 방향(802)과도 다른 방향일 수 있다.
도광부(912)는 태양광패널(121)의 상기 제2 면(하면)에 배치될 수 있다. 도광부(912)는 상기 제2 면을 따라 집광부(911)로부터 산광부(913)까지 연장하여 배치될 수 있다. 도광부(912)는 상기 유도태양광을 도광부(912)를 따라 결합된 복수의 산광부(913)로 전달할 수 있다.
산광부(913)는 도광부(912)를 따라 적어도 하나 이상이 결합될 수 있다. 산광부(913)는 상기 제2 면에 설치된 도광부(912)에 결합되므로, 산광부(913)로부터 나오는 유도태양광은 제2 방향(802)으로 분산될 수 있다. 산광부(913)는 유도태양광을 제2 방향(802)으로 분산함으로써 식물(2) 주변에 생기는 음영 영역(810)을 제거하고 식물(2)에 태양광을 직접 조사할 수 있다.
한편 광유도장치(910)는 지면에 닿아있는 식물들에 태양광을 조사할 수 있다. 도광부(912)는 태양광패널(121)의 상기 제2 면을 거쳐 지지구조대(124)를 따라 배치될 수 있다. 도광부(912)는 상기 제2 면 및 지지구조대(124)를 따라 집광부(911)로부터 산광부(913)까지 연장하여 배치될 수 있다. 도광부(912)는 상기 유도태양광을 도광부(912)를 따라 결합된 복수의 산광부(913)로 전달할 수 있다.
산광부(913)는 지지구조대(124)에 설치된 도광부(912)에 결합되므로, 이 위치의 산광부(913)로부터 나오는 유도태양광은 제4 방향(804)으로 분산될 수 있다. 제4 방향(804)은 지면과 평행한 방향을 포함할 수 있다. 허공과 지면사이의 제1 내지 3 방향(801, 802, 803)과 달리, 제4 방향(804)은 지면에 수평한 방향일 수 있다. 지지구조대(124)를 따라 식물(2)과 인접한 곳에 결합된 산광부(913)는 제4 방향(804)으로 유도태양광을 분산할 수 있다. 제4 방향(804)으로 나오는 유도태양광은 음영 영역(810)을 제거하기 보다는 낮은 위치의 식물(2)에 태양광을 공급하는 기능에 더 충실할 수 있다.
한편 산광부(913)는 지지구조대(124)에 주로 위치하여 제4 방향(804)으로만 유도태양광을 분산할 수 있다. 산광부(913)가 제2 방향(802)을 통해 음영 영역(810)을 제거하고 제4 방향(804)을 통해 식물(2)에 직접적으로 조사할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 산광부(913)는 제4 방향(804)으로만 유도태양광을 분산시킴으로써 음영 영역(810) 제거와 식물(2)로의 직접적인 조사를 함께 수행할 수 있다. 산광부(913)가 제4 방향(804)으로만 유도태양광을 분산하는 경우 산광부(913)는 식물(2)의 높이에 상응하는 지지구조대(124) 위치에 설치될 수 있다. 식물(2)의 높이에 상응하는 지지구조대(124) 위치는 대략 지면으로부터 1m 내외가 될 수 있다.
도 10은 다른 실시예에 따른 스마트 식물 재배 시스템을 나타내는 예시도이다.
도 10을 참조하면, 스마트 식물 재배 시스템(100)에서 광유도장치(910)는 태양광수집장치(120)와 이격되게 위치할 수 있다. 광유도장치(910)가 태양광수집장치(120)와 이격되어 설치되는 경우, 도광부(912)는 태양광패널(121)에 인접하여 설치되는 경우보다 더 길어질 수 있다. 스마트 식물 재배 시스템(100)의 설치 환경에 맞게 도광부(912)는 다양한 형태로 집광부(911)와 산광부(913) 사이를 연결할 수 있다. 예를 들어, 농경지에 설치되는 태양광패널(121)의 개수를 늘리고 싶으면, 광유도장치(910)를 농경지 외곽에 설치하고 도광부(912)를 길게 연장하고 광유도장치(910)의 집광부(911)로부터 태양광패널(121)의 산광부(913)까지를 도광부(912)를 통해 연결할 수 있다. 이 경우 스마트 식물 재배 시스템(100)은 광유도장치(910)를 지지하여 지면에 고정하는 지지바(1010)를 더 포함할 수 있다. 추가적으로 스마트 식물 재배 시스템(100)은 지지바(1010)와 태양광수집장치(120)를 연결하는 연결바(1020)를 포함하여 스마트 식물 재배 시스템(100)의 안정적 설치를 보장할 수 있다.
도 11은 다른 실시예에 따른 광유도장치와 결합되는 태양광패널을 제1 방향 및 제2 방향에서 나타내는 도면이다.
도 11을 참조하면, 광유도장치(910)는 태양광수집장치(120)에 인접하게 배치될 수 있다. 광유도장치(910)는 태양광수집장치(120) 또는 태양광패널(121)과 일체로 형성되거나 독립된 개체로 태양광수집장치(120) 또는 태양광패널(121)의 둘레를 따라 태양광패널(121)과 결합될 수 있다. 도 11a는 광유도장치(910)가 태양광수집장치(120)의 태양광패널(121)에 인접하게 배치된 것을 제1 방향(801)으로 보았을 때의 단면(태양광수집장치(120)의 제1 면 또는 상면)을, 도 11b는 제2 방향(802)으로 보았을 때의 단면(태양광수집장치(120)의 하면 또는 제2 면)을 각각 도시한다.
도 11a를 참조하면, 집광부(911)는 복수의 태양전지들로 구성된 태양광패널(121)을 둘러싸도록 태양광패널(121) 주변에 배치될 수 있다. 집광부(911)는 태양광패널(121)이 태양광을 받는 방향과 동일한 방향으로 태양광을 수집할 수 있다. 예를 들어, 집광부(911) 및 태양광패널(121)은 제1 방향(801)으로 태양광을 수집할 수 있다.
도 11b를 참조하면, 도광부(912) 및 산광부(913)는 태양광수집장치(120)의 하면에 배치될 수 있다. 도광부(912) 및 산광부(913)는 상기 제2 면에 행 또는 열을 형성하도록 배치될 수 있다. 도광부(912)는 상기 제2 면에 행 또는 열로 구성된 어레이(array) 형태로 배치되고, 산광부(913)는 행 또는 열의 도광부(912)를 따라서 일정 간격으로 형성될 수 있다.
도 12 및 13은 다른 실시예에 따른 스마트 식물 재배 시스템이 설치된 농경지의 모습을 나타내는 예시도이다.
복수의 스마트 식물 재배 시스템(100)이 농작물이 심어진 농경지 위에 설치될 수 있다. 스마트 식물 재배 시스템(100)은 태양광을 수집하여 일부는 태양광 발전에 활용하고, 나머지는 태양광수집장치(120) 아래로 유도하여 태양광수집장치(120)가 태양(1)을 가려서 생긴 음영 영역(810)을 제거하고 상기 유도된 태양광을 식물(2)에 직접 조사할 수 있다.
도 12를 참조하면, 도 9a 또는 도 9b와 같이 형성된 광유도장치(910)를 구비한 태양광수집장치(120)를 포함하는 스마트 식물 재배 시스템(100)이, 농경지 위에 나란히 배치될 수 있다. 스마트 식물 재배 시스템(100)은 일정한 간격으로 배치될 수 있는데, 일부 태양광은 스마트 식물 재배 시스템(100) 사이의 공간으로 침투하여 식물(2)에 도달하고, 다른 일부 태양광은 광유도장치(910)의 집광부(911)로 들어가 도광부(912)를 거쳐 산광부(913)를 통해 분산되어 식물(2)에 도달할 수 있다.
도 13을 참조하면, 도 10과 같이 형성된 광유도장치(910)를 구비한 태양광수집장치(120)를 포함하는 스마트 식물 재배 시스템(100)이, 농경지 위에 나란히 배치될 수 있다. 도 12와 비교하여, 스마트 식물 재배 시스템(100)은 광유도장치(910)가 태양광수집장치(120)에 이격되어 위치하고 도광부(912)가 복수의 태양광수집장치(120)를 따라 더 길게 연장된 점에서 차이가 있을 뿐, 다른 구성 및 기능적 측면에서 도 12의 그것과 동일할 수 있다.
도 14는 다른 실시예에 따른 광유도장치와 조명장치를 포함하는 스마트 식물 재배 시스템을 나타내는 예시도이다.
도 14a 및 14b를 참조하면, 스마트 식물 재배 시스템(100)은 조명장치(130)를 추가로 포함하여, 필요에 따라 인공광을 식물(2)에 추가로 조사할 수 있다. 식물(2)에 도달하는 태양광의 광량이 부족하여 광량이 추가로 필요한 경우에 조명장치(130)는 광량을 공급하는 새로운 소스로서 기능을 할 수 있다. 도 14a는 도 9a의 스마트 식물 재배 시스템(100)에 조명장치(130)가 태양광수집장치(120)의 하면에 추가로 배치되는 것을 나타낼 수 있다. 도 14b는 도 9b의 스마트 식물 재배 시스템(100)에 조명장치(130)가 태양광수집장치(120)의 하면에 추가로 배치되는 것을 나타낼 수 있다.
조명장치(130)는 전력저장부(123)로부터 태양광으로부터 생성된 전력을 공급받을 수 있다. 조명장치(130)는 발광소자를 포함하고 상기 발광소자를 통해 인공광을 생성하여 식물(2)에 조사할 수 있다.
도 15는 다른 실시예에 따른 조명장치 및 광유도장치와 결합되는 태양광패널을 제2 방향에서 나타내는 도면이다.
도 15를 참조하면, 광유도장치(910)가 태양광수집장치(120)의 태양광패널(121)에 인접하게 배치되고 조명장치(130)가 태양광수집장치(120)의 하면에 결합된 것을 제2 방향(802)으로 보았을 때의 단면(태양광수집장치(120)의 하면 또는 제2 면)이 도시된다.
조명장치(130)는 상기 제2 면에 산광부(913)와 함께 배치될 수 있다. 예를 들어, 산광부(913)가 행 또는 열을 따라 배치된 도광부(912)를 따라 배치되는 경우, 조명장치(130) 또한 산광부(913) 주변에 또 다른 행 또는 열을 포함하는 어레이(array) 형태로 배치될 수 있다. 또한 산광부(913)가 어느 하나의 영역에 집중적으로 배치되고, 조명장치(130)는 다른 영역에 집중적으로 배치될 수 있다. 조명장치(130)가 태양광수집장치(120)의 제2 면에 산광부(913)와 함께 배치되는 한, 그 배치의 방법은 제한되지 않는다.
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 (8)
- 태양광 발전을 활용하여 식물을 재배하는 시스템에 있어서,
태양에 대향하도록 위치하고, 태양광이 들어오는 제1 방향으로 상기 태양광을 수집하고, 상기 제1 방향의 반대인 제2 방향으로 음영 영역을 형성하는 태양광패널; 및
상기 태양광을 수집하는 집광부, 상기 태양광을 전달하는 도광부, 상기 도광부를 통해 전달되는 태양광을 상기 음영 영역을 향해 분산하여 상기 음영 영역을 제거하는 다수의 산광부를 포함하는 광유도장치;를 포함하고,
상기 태양광패널은, 상기 제1 방향으로 형성되어 상기 태양광이 입사하는 제1 면 및 상기 제2 방향으로 형성되어 상기 음영 영역을 만들어내는 제2 면을 포함하고,
상기 집광부는, 상기 제1 면과 인접하게 배치되고,
상기 도광부는, 상기 제2 면을 따라 배치되며,
상기 다수의 산광부 중에서 하나 이상의 산광부는, 상기 도광부를 따라 상기 제2 면에 배치되고, 상기 도광부를 통해 전달되는 태양광을 상기 음영 영역을 향해 분산하여, 상기 음영 영역 내부에 위치한 다수개의 식물 중에서 일정 높이보다 큰 하나 이상의 식물에 태양광이 전달되도록 하는 것
을 특징으로 하고,
상기 음영 영역 내부에 위치하고, 상기 태양광패널을 지면으로부터 지지하는 지지구조대를 더 포함하고,
상기 도광부는, 상기 지지구조대를 따라 연장되어 배치되고,
상기 다수의 산광부 중에서 나머지 산광부는, 상기 연장된 도광부를 따라 상기 지지구조대의 일부분에 배치되되 지면으로부터 상기 일정 높이 이내에 배치되고, 상기 연장된 도광부를 통해 전달되는 태양광을 지면과 수평한 방향인 제4 방향으로 분산하여, 상기 다수개의 식물 중에서 상기 일정 높이보다 작은 나머지 식물에 태양광이 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 식물 재배 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 집광부는, 상기 태양광패널과 결합하여 일체로 구동되고 상기 제1 방향으로 상기 태양광을 수집하고,
상기 제1 방향은, 상기 태양광패널이 상기 태양광을 수집하는 방향과 동일한 것
을 특징으로 하는 식물 재배 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 집광부는, 상기 태양광패널과 이격되게 위치하여 독립적으로 구동되고 상기 제1 방향과 상이한 제3 방향으로 상기 태양광을 수집하는 것
을 특징으로 하는 식물 재배 시스템. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 도광부는, 상기 제2 면에 행 또는 열을 형성하도록 배치되고,
상기 하나 이상의 산광부는, 상기 행 또는 열에 배치되는 것
을 특징으로 하는 식물 재배 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 태양광패널에 의하여 수집된 태양광이 전기에너지로 저장되는 전력저장부; 및
상기 전력저장부로부터 전력을 공급받고, 발광소자를 포함하며, 상기 발광소자를 통해 인공광을 상기 식물에 조사하는 조명장치;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 식물 재배 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 조명장치는, 상기 제2 면에서 상기 하나 이상의 산광부와 함께 배치되는 것
을 특징으로 하는 식물 재배 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 도광부는, 상기 제2 면에 행 또는 열을 형성하도록 배치되고,
상기 하나 이상의 산광부는, 상기 행 또는 열에 배치되고,
상기 조명장치는, 상기 하나 이상의 산광부 주변에 또 다른 행 또는 열을 형성하도록 배치되는 것
을 특징으로 하는 식물 재배 시스템.
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