KR102493283B1 - 파장대별 광원의 세기 조절이 가능한 자동 조절 식물용 인공조명 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 파장대별 광원의 세기 조절이 가능한 자동 조절 식물용 인공조명 시스템에 관한 것이다.
부연하면, 무인환경에서 자동으로 광원을 공급하여 식물을 생육할 수 있도록 하되, 식물의 생육을 돕는 광원의 파장대별 분석을 통해 적절한 파장대의 광원이 공급될 수 있도록 제어하는, 파장대별 광원의 세기 조절이 가능한 자동 조절 식물용 인공조명 시스템에 관한 것이다.
부연하면, 무인환경에서 자동으로 광원을 공급하여 식물을 생육할 수 있도록 하되, 식물의 생육을 돕는 광원의 파장대별 분석을 통해 적절한 파장대의 광원이 공급될 수 있도록 제어하는, 파장대별 광원의 세기 조절이 가능한 자동 조절 식물용 인공조명 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 파장대별 광원의 세기 조절이 가능한 자동 조절 식물용 인공조명 시스템에 관한 것이다.
부연하면, 무인환경에서 자동으로 광원을 공급하여 식물을 생육할 수 있도록 하되, 식물의 생육을 돕는 광원의 파장대별 분석을 통해 적절한 파장대의 광원이 공급될 수 있도록 제어하는, 파장대별 광원의 세기 조절이 가능한 자동 조절 식물용 인공조명 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 식물을 재배하는 과정에서 특정 대역의 광파장이 해당 식물의 생장에 영향을 미친다는 것은 익히 알려진 사실이다.
예를 들어, 청색광(450nm)의 경우에는 생장을 억제하고 꽃눈형성을 촉진하고, 청색광(500nm)의 경우에는 카로티노이드 광수용체에 흡수되어 광합성 반응계를 보호하는 작용을 하며, 적색광(660nm)은 잎과 줄기의 생장을 촉진해 엽록소를 만들고 광합성에 작용하는 한편, 적외광(730nm)는 발아와 배축신장에 관여하는 피토크롬(Phytochrome) 광수용체의 활성과 소실에 중요한 역할을 하며, 자외광(380nm)은 크립토크롬(Cryptochrome), 포토트로핀(Phototropin) 광수용체에 작용하여 물질합성과 생리기능 조절에 관여하는 것으로 알려진다.
이와 같이 광(光)을 이용하여 식물을 재배하는 형태는 각각의 식물의 종류와 생장단계에 따라 다양하며, 식물에 대한 광환경을 제어함으로 식물의 생장형태, 개화의 결실, 기능성 물질의 합성 등을 제어할 수 있게 되었다.
우리나라에서의 광생리 관련 연구는 1980년대 유색비닐멀칭 연구에서 시작된 후 1999년 농업과학원 광환경연구실에 엘이디광원과 자외광-B 광원조절시설이 갖추어지면서 본격적으로 시작되었으며, 그 후 식물 재배에 인공광(光)을 이용하는 다양한 연구가 진행되어 왔다.
예로서, 태동기 광질 반응에 관한 광생리 연구로서, 'UV-B 처리에 의한 지상부/지하부 시그널(Signal)전달체계에 Ca과 Calmodulin의 관련·여부에 대한 기작구명'(김 등, 1999)이 수행되었고, 최근에는 '광질제어에 의한 시설화훼류의 생산성 증대 및 품질 향상연구'가 수행되었으며, '벼의 유묘기 광차단(일조부족)에 의한 3∼4엽기의 프로테옴분석'이 수행되었다(홍 등, 2010).
또한, 식물의 빛 이용과 관련된 지속적인 연구결과, 피토크롬(Phytochrome), 크립토크롬(Cryptochrome)과 같은 광수용체 단백질이 알려져 있으며, 내생시계 즉 일주기성리듬(Circadian rhythm) 조절을 통해 광합성과 잎의 운동 등 생리적 기능을 작동시키는 것으로 최근 관련 유전자와 프로테옴이 다수 밝혀졌다.
상기의 피토크롬은 125kDa의 분자량을 갖는 청색 단백질 색소로서 1959년에 처음으로 분리되었으며, 적색광(650nm∼680nm)과 근적외광(710nm∼740nm)을 감지하여 상호 가역적인 생리작용을 하는 것으로 알려졌다.
때문에, 다양한 연구결과 식물재배용 조명장치로 엘이디의 사용이 크게 확대되고 있으며, 특히 대규모 시설재배단지에는 전력효율이 높은 엘이디 조명장치의 사용이 점차 확대될 것으로 예상되고 있다.
그러나, 지금까지의 국내·외의 광(光)생리조절을 통한 엘이디광 이용기술은 단색 파장의 광원을 이용하여 엽채류와 과채류 및 화훼용 작물의 경제적 가치를 높이는 것에 연구개발이 주로 수행되어 왔다.
이에 따라, 공개특허공보 제10-2011-0092151호가 제안되었다.
상기 기술은, 엘이디 조명장치를 통신에 의한 명령이나 예약 프로그램에 따라 구동되도록 하고, 칼라센서에 의해 각 파장의 밝기를 검출하여 조명장치의 밝기를 미리 설정된 값과 동일하게 유지하도록 하는 것을 그 기술적 구성의 요지로 하는 것이다.
그러나, 이러한 식물재배용 엘이디 조명등 관리시스템에 사용한 칼라센서는 가시광선중 적색, 청색, 녹색의 정도를 그 색의 밝기에 비례한 전기적 신호로 출력하는 센서이므로 식물의 생리에 매우 큰 영향을 미치는 적외광(IR)과 자외광(UV)을 측정하여 제어정보로 이용할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 밝기에 비례한 전기적 신호는 인간의 시감도(視感度)에 맞추어져 있기 때문에 식물이 느끼는 유용 광량자속밀도와는 커다란 차이가 있고, 특히 적외광(IR)과 자외광(UV)은 칼라센서나 인간의 눈으로는 밝기를 식별할 수 없지만 식물은 이러한 파장의 광에 민감하게 반응하는 것으로 알려져 있는데, 상기 선행기술에서는 이러한 파장의 광을 측정하여 제어하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 상기 선행기술에서는 식물이 완전히 성장했을 때를 가정하여 조명범위를 설정함으로 식물이 어린 상태에서 성장해가는 동안 전등에서 조사되는 광의 대부분은 식물이 없는 곳을 비추게 됨으로 광이용 효율이 매우 낮다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 무인환경에서 자동으로 광원을 공급하여 식물을 생육할 수 있도록 하되, 식물의 생육을 돕는 광원의 파장대별 분석을 통해 적절한 파장대의 광원이 공급될 수 있도록 제어하는, 파장대별 광원의 세기 조절이 가능한 자동 조절 식물용 인공조명 시스템을 제공하는데 있다.
상술된 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로 본 발명에 따른 파장대별 광원의 세기 조절이 가능한 자동 조절 식물용 인공조명 시스템은, 무인환경에서 자동으로 광원을 공급하여 식물을 생육할 수 있도록 하되,
식물의 생육을 돕는 광원의 파장대별 분석을 통해 적절한 파장대의 광원이 공급될 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 시스템은,
식물을 생육하기 위한 생육대와;
상기 생육대의 상측으로 식물의 생육을 위한 광원을 공급하는 LED조명과;
상기 생육대과 LED조명 사이에 위치되어 LED조명으로부터 발광되는 광원을 수신하는 빛감지센서와;
상기 빛감지센서의 센서값을 수신하여 광원의 파장대를 분석하여, 생육대의 식물이 생육하는데 적합한 파장대로 LED조명의 광원을 조정하는 제어모듈;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 LED조명은 생육대의 범위에 대응되는 범위를 가짐에 따라 다수 개로 구성될 수 있으며,
상기 빛감지센서는, LED조명의 개수에 대응되는 개수를 가지며, 각 LED조명 하측에 1개씩 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어모듈은,
생육대에서 생육 중인 식물의 생육정보를 입력받는 생육단계 입력부와;
상기 생육단계 입력부에 의해 입력된 생육정보를 저장하고, 생육정보에 기반하여 식물이 생육되는 필요한 광원(빛)의 적합파장대별정보를 저장하는 데이터베이스와;
상기 빛감지센서로부터 센서값을 수신하는 광원수신부와;
상기 광원수신부로부터 수신된 센서값에 기반하여 광원의 파장대를 분석하는 빛파장대분석부와;
상기 빛파장대분석부를 통해 분석된 광원의 파장대별정보와, 데이터베이스에 저장된 식물의 생육정보에 의한 식물이 생육하기에 필요한 적합파장대별정보를 비교하여 다른 파장대를 가지는 경우, 데이터베이스에 저장된 적합파장대별정보에 따른 파장대를 가지도록 LED조명에서 공급되는 광원의 파장대를 제어하는 빛파장대 조정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 파장대별 광원의 세기 조절이 가능한 자동 조절 식물용 인공조명 시스템에 의하면, 무인환경에서 자동으로 광원을 공급하여 식물을 생육할 수 있도록 하되, 식물의 생육을 돕는 광원의 파장대별 분석을 통해 적절한 파장대의 광원이 공급될 수 있도록 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 파장대별 광원의 세기 조절이 가능한 자동 조절 식물용 인공조명 시스템을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 파장대별 광원의 세기 조절이 가능한 자동 조절 식물용 인공조명 시스템의 제어모듈을 기능별로 블록도로 표현한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 파장대별 광원의 세기 조절이 가능한 자동 조절 식물용 인공조명 시스템의 제어모듈을 기능별로 블록도로 표현한 것이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.
본 발명은 파장대별 광원의 세기 조절이 가능한 자동 조절 식물용 인공조명 시스템에 관한 것이다.
부연하면, 무인환경에서 자동으로 광원을 공급하여 식물을 생육할 수 있도록 하되, 식물의 생육을 돕는 광원의 파장대별 분석을 통해 적절한 파장대의 광원이 공급될 수 있도록 제어하는, 파장대별 광원의 세기 조절이 가능한 자동 조절 식물용 인공조명 시스템에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따른 파장대별 광원의 세기 조절이 가능한 자동 조절 식물용 인공조명 시스템은 첨부된 도면에서 나타내었다.
도 1은 본 발명에 따른 파장대별 광원의 세기 조절이 가능한 자동 조절 식물용 인공조명 시스템을 개략적으로 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 파장대별 광원의 세기 조절이 가능한 자동 조절 식물용 인공조명 시스템의 제어모듈을 기능별로 블록도로 표현한 것이다.
첨부된 도면의 도 1에 따른 본 발명은, 식물을 생육하기 위한 생육대와; 상기 생육대의 상측으로 식물의 생육을 위한 광원을 공급하는 LED조명과; 상기 생육대과 LED조명 사이에 위치되어 LED조명으로부터 발광되는 광원을 수신하는 빛감지센서와; 상기 빛감지센서의 센서값을 수신하여 광원의 파장대를 분석하여, 생육대의 식물이 생육하는데 적합한 파장대로 LED조명의 광원을 조정하는 제어모듈;을 포함하여 구성된다.
한편, 상기 생육대는 식물의 생육을 위한 물공급수단이나, 약재의 공급을 위한 양액기 등을 더 포함할 수 있으며, 뿐만 아니라 통상의 기술자에게 자명한 수준의 모든 구성을 구비할 수 있을 것이다. 이는 특별히 한정되지 않는다.
이때, 상기 LED조명은 생육대의 범위에 대응되는 범위를 가짐으로써, 특히 생육대에 생육 중인 식물 전체를 커버하기 위하여, 다수의 개수를 가질 수도 있다.
또한, 상기 빛감지센서는, LED조명의 개수에 대응되는 개수를 가지며, 각 LED조명 하측에 1개씩 구비될 수 있다.
상기 제어모듈은, 첨부된 도면의 도 2를 참조할 수 있다.
첨부된 도면의 도 2에 따른 제어모듈은, 생육대에서 생육 중인 식물의 생육정보를 입력받는 생육단계 입력부와; 상기 생육단계 입력부에 의해 입력된 생육정보를 저장하고, 생육정보에 기반하여 식물이 생육되는 필요한 광원(빛)의 적합파장대별정보를 저장하는 데이터베이스와; 상기 빛감지센서로부터 센서값을 수신하는 광원수신부와; 상기 광원수신부로부터 수신된 센서값에 기반하여 광원의 파장대를 분석하는 빛파장대분석부와; 상기 빛파장대분석부를 통해 분석된 광원의 파장대별정보와, 데이터베이스에 저장된 식물의 생육정보에 의한 식물이 생육하기에 필요한 적합파장대별정보를 비교하여 다른 파장대를 가지는 경우, 데이터베이스에 저장된 적합파장대별정보에 따른 파장대를 가지도록 LED조명에서 공급되는 광원의 파장대를 제어하는 빛파장대 조정부;를 포함한다.
이때, 적합파장대별정보는, [표 1]을 참조할 수 있다.
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한편, LED조명등이 다수 개 인 경우, LED조명 각각에 대응되는 빛감지센서로부터 수신된 광원이 다수 개 일 수 있다.
예컨대, 어느 1개의 빛감지센서에 수신된 광원이 해당 센서에 대응되는 LED조명등과 더불어, 상기 LED조명등에 인접한 다른 LED조명등의 광원이 함께 수신될 수 있는 것인데, 이는 LED조명등에서 공급되는 광원의 공급범위가 넓기 때문이다.
이를 위하여, 광원수신부는 도면에 도시되지 않았지만 수신된 광원을 세기별로 분류하는 광원분류유닛을 더 포함할 수 있고, 아울러 광원분류유닛을 통해 분류된 광원을 세기별로 구분하되, 수신된 세기가 가장 큰 광원을 선별하는 분석대상 광원선별유닛을 더 포함할 수도 있다.
이후, 빛파장대 분석부는, 광원 수신부의 분석대상 광원선별유닛을 통해 선별된 광원만을 대상으로 분석을 수행함으로써, 해당 LED조명등의 파장대를 제어하도록 할 수 있는 것이다.
이에 따라, 어느 1개의 빛감지센서를 통해 수신된 다수의 광원에 의해 관련없는 다른 LED조명등의 파장대까지 조정되는 것을 방지할 수 있고, 나아가서는 생육대에 생육 중인 식물의 종이 다수 종인 경우, 식물 별로 다른 파장대를 요구함에 따라 불필요한 LED조명등의 파장이 조정되어 식물의 생육을 저해하는 문제점을 극복할 수 있다.
상술된 바와 같이 구성된, 본 발명에 따른 파장대별 광원의 세기 조절이 가능한 자동 조절 식물용 인공조명 시스템에 의하면, 무인환경에서 자동으로 광원을 공급하여 식물을 생육할 수 있도록 하되, 식물의 생육을 돕는 광원의 파장대별 분석을 통해 적절한 파장대의 광원이 공급될 수 있도록 제어할 수 있다.
상기에서 도면을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도면의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.
Claims (4)
- 무인환경에서 자동으로 광원을 공급하여 식물을 생육할 수 있도록 하되,
식물의 생육을 돕는 광원의 파장대별 분석을 통해 적절한 파장대의 광원이 공급될 수 있도록 제어하는, 파장대별 광원의 세기 조절이 가능한 자동 조절 식물용 인공조명 시스템에 있어서,
상기 시스템은,
식물을 생육하기 위한 생육대와;
상기 생육대의 상측으로 식물의 생육을 위한 광원을 공급하는 LED조명과;
상기 생육대과 LED조명 사이에 위치되어 LED조명으로부터 발광되는 광원을 수신하는 빛감지센서와;
상기 빛감지센서의 센서값을 수신하여 광원의 파장대를 분석하여, 생육대의 식물이 생육하는데 적합한 파장대로 LED조명의 광원을 조정하는 제어모듈;을 포함하여 구성되되,
상기 제어모듈은,
생육대에서 생육 중인 식물의 생육정보를 입력받는 생육단계 입력부와;
상기 생육단계 입력부에 의해 입력된 생육정보를 저장하고, 생육정보에 기반하여 식물이 생육되는 필요한 광원(빛)의 적합파장대별정보를 저장하는 데이터베이스와;
상기 빛감지센서로부터 센서값을 수신하는 광원수신부와;
상기 광원수신부로부터 수신된 센서값에 기반하여 광원의 파장대를 분석하는 빛파장대분석부와;
상기 빛파장대분석부를 통해 분석된 광원의 파장대별정보와, 데이터베이스에 저장된 식물의 생육정보에 의한 식물이 생육하기에 필요한 적합파장대별정보를 비교하여 다른 파장대를 가지는 경우, 데이터베이스에 저장된 적합파장대별정보에 따른 파장대를 가지도록 LED조명에서 공급되는 광원의 파장대를 제어하는 빛파장대 조정부;를 포함하되,
상기 광원수신부는,
수신된 광원을 세기별로 분류하는 광원분류유닛과;
상기 광원분류유닛을 통해 분류된 광원을 세기별로 구분하되, 수신된 세기가 가장 큰 광원을 선별하는 분석대상 광원선별유닛;을 포함하고,
상기 빛파장대 분석부는,
상기 광원수신부의 분석대상 광원선별유닛을 통해 선별된 광원만을 대상으로 분석을 수행함으로써, 해당 LED조명등의 파장대를 제어하도록 함으로써,
어느 1개의 빛감지센서를 통해 수신된 다수의 광원에 의해 관련없는 다른 LED조명등의 파장대까지 조정되는 것을 방지할 수 있고,
생육대에 생육 중인 식물의 종이 다수 종인 경우, 식물 별로 다른 파장대를 요구함에 따라 불필요한 LED조명등의 파장이 조정되어 식물의 생육을 저해하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는, 파장대별 광원의 세기 조절이 가능한 자동 조절 식물용 인공조명 시스템.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 LED조명은 생육대의 범위에 대응되는 범위를 가짐에 따라 다수 개로 구성될 수 있으며,
상기 빛감지센서는, LED조명의 개수에 대응되는 개수를 가지며, 각 LED조명 하측에 1개씩 구비되는 것을 특징으로 하는, 파장대별 광원의 세기 조절이 가능한 자동 조절 식물용 인공조명 시스템. - 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220111866A KR102493283B1 (ko) | 2022-09-05 | 2022-09-05 | 파장대별 광원의 세기 조절이 가능한 자동 조절 식물용 인공조명 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020220111866A KR102493283B1 (ko) | 2022-09-05 | 2022-09-05 | 파장대별 광원의 세기 조절이 가능한 자동 조절 식물용 인공조명 시스템 |
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| KR102493283B1 true KR102493283B1 (ko) | 2023-01-31 |
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| KR (1) | KR102493283B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102656576B1 (ko) * | 2023-12-29 | 2024-04-09 | 강두호 | 스마트 팜 광원 제어를 위한 시스템 및 방법 |
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2022
- 2022-09-05 KR KR1020220111866A patent/KR102493283B1/ko active IP Right Grant
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