KR102542078B1

KR102542078B1 - 식물 재배용 모듈 시스템

Info

Publication number: KR102542078B1
Application number: KR1020200097527A
Authority: KR
Inventors: 백영택
Original assignee: 백영택
Priority date: 2020-08-04
Filing date: 2020-08-04
Publication date: 2023-06-12
Also published as: WO2022030859A1; KR20220017254A

Abstract

본 발명의 일 양태는 식물 재배용 모듈 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 단층 또는 복층 구조로 구성되며, 각층에 식물의 뿌리가 착근되어 성장할 수 있도록 하는 재배부가 수평으로 안착되도록 수평 프레임 및 수직 프레임으로 구성되는 프레임부; 상기 프레임부의 수직 프레임에 체결부를 통해 체결되며, 상기 프레임부에 안착된 재배부의 상부 쪽에 이격된 체로 재배 식물에 광을 공급하며, 상기 프레임부 내에서 상하 및 좌우로 이동이 가능한 LED 광원부; 및 상기 재배부에서 재배되는 식물의 생장 단계에 따라 적정 광량을 공급하도록 상기 LED 광원부의 위치를 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 제어부는 상기 재배부에서 재배되는 식물을 촬영하여 재배 식물에 대한 이미지 데이터를 수집하고 저장하는 생장데이터 수집부; 상기 생장데이터 수집부의 이미지 데이터를 기반으로 딥 러닝 모델을 이용하여 식물의 생장 단계를 판정하는 판정부; 상기 재배 식물에 대한 생장 단계 별 평균 길이 정보를 저장하고 있는 식물 길이 데이터 저장부; 상기 재배 식물의 생장 단계 별 적정 광량 정보를 저장하고 있는 적정 광량 데이터 저장부; 상기 광량 데이터 저장부의 적정 광량 정보 및 상기 LED 광원부의 광출력 값 정보를 기반으로 상기 재배부에서 재배되는 식물과 LED 광원부 간의 적정 간격의 크기를 산출하는 적정 간격 산출부; 상기 판정부에서 판정한 식물의 생장 단계에 매칭 되는 식물의 평균 길이 정보를 상기 식물 길이 데이터 저장부로부터 추출하고, 추출 된 식물의 평균 길이에 상기 적정 간격 산출부에서 산출된 적정 간격 값을 더하여 상기 LED 광원부의 수직 방향 위치 좌표를 계산하고, 계산된 위치 좌표로 상기 LED 광원부의 위치를 변경하도록 제어하는 LED 위치 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

식물 재배용 모듈 시스템{Modular system for plant cultivation}

본 발명은 재배 식물의 광주기와 생장 단계 별로 적정 광을 효율적으로 공급하여 에너지 이용효율을 높이는 동시에 LED광원부의 설치 규모를 현저히 축소함으로써 시설비용을 절감할 수 있는 식물 재배용 모듈 시스템에 관한 것이다.

산업이 발전하고 인구가 증가함에 따라 각종 공장시설의 확장과 주택의 건설로 농경지나 청정지역이 감소하고 있는 추세이며, 특히 화학비료 등의 사용으로 농가가 각종 식물을 재배하는 농경지가 척박해짐은 물론, 산업공해의 증가로 청정 농산물이나 각종 식물의 재배가 날로 어려워지고 있는 실정이다.

즉, 상기와 같은 환경에서 자라는 식물들은 제대로 성장하지 못하며, 오염물질이 식물 내에 축적되어 인간에게 공급되는 경우 예상하지 못한 여러 질병을 일으키는 요인으로 작용하고 있었다.

한편, 일반 농가는 물론이고 특수 식물을 재배하는 곳에서는 재배되는 식물이나 농가 식물의 생산성을 향상시키기 위해 다양한 특수 시설을 구비하여 계절에 상관없이 식물을 재배함으로써 고소득을 얻고자 많은 노력을 기울이고 있는 실정이다.

그러나, 많은 비용과 노동력이 필수적으로 소요되는 반면에 경제적 이익창출은 크게 상승하지 못하며, 재배되는 식물에 발생되는 병충해와 환경의 적절한 제어의 불능으로 식물의 성장이나 수확이 제대로 이루어지지 못하는 문제가 있으며, 이에 따라 식물재배로 인한 많은 경제적 피해를 입는 문제가 있었다.

따라서, 소정의 공간 내에서 자연 친화적으로 식물에 대한 생산성을 극대화할 수 있도록 하는 한편, 모듈화된 시설을 간편하게 이동시켜 장소에 국한됨이 없이 식물에 대하여 대량으로 살균에서 성장 촉진 및 재배에 이르기까지 생산할 수 있도록 한 친환경 식물 재배용 모듈 시스템이 최근 주목받고 있다.

하지만, 기존의 모듈화된 식물 재배 시스템은 복층 구조의 모듈에 각 층마다 식물의 뿌리가 착근되어 성장할 수 있도록 하는 재배부가 수평으로 안착되어 있고, 각 층마다 식물에 광합성을 위한 광을 공급하는 LED 광원 시설이 고정되어 있는 구조를 가지고 있어, 식물의 종류 및 생장 단계에 따른 특성을 고려하지 않고 일정하게 광을 공급하기 때문에 경우에 따라 불필요하게 높은 광량을 공급하는 상황에서는 에너지의 낭비가 발생하게 되며, 복층 구조의 모듈 전체를 커버할 수 있는 규모로 LED 광원 시설을 설치해야 하기 때문에 시설비용이 많이 드는 문제가 있다.

한국공개특허 제2013-0095946호(2013. 08. 29.)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 도출된 것으로, 본 발명은 식물의 생장에 필요한 적정 광량을 효율적으로 공급할 수 있어 에너지를 절감할 수 있는 식물 재배용 모듈 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 식물의 광합성에 사용되는 LED 광원부의 전체 설치 규모를 축소할 수 있는 식물 재배용 모듈 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적과제들은 하기의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양태는 식물 재배용 모듈 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 단층 또는 복층 구조로 구성되며, 각층에 식물의 뿌리가 착근되어 성장할 수 있도록 하는 재배부가 수평으로 안착되도록 수평 프레임 및 수직 프레임으로 구성되는 프레임부; 상기 프레임부의 수직 프레임에 체결부를 통해 체결되며, 상기 프레임부에 안착된 재배부의 상부 쪽에 이격된 체로 재배 식물에 광을 공급하며, 상기 프레임부 내에서 상하 및 좌우로 이동이 가능한 LED 광원부; 및 상기 재배부에서 재배되는 식물의 생장 단계에 따라 적정 광량을 공급하도록 상기 LED 광원부의 위치를 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 제어부는 상기 재배부에서 재배되는 식물을 촬영하여 재배 식물에 대한 이미지 데이터를 수집하고 저장하는 생장데이터 수집부; 상기 생장데이터 수집부의 이미지 데이터를 기반으로 딥 러닝 모델을 이용하여 식물의 생장 단계를 판정하는 판정부; 상기 재배 식물에 대한 생장 단계 별 평균 길이 정보를 저장하고 있는 식물 길이 데이터 저장부; 상기 재배 식물의 생장 단계 별 적정 광량 정보를 저장하고 있는 적정 광량 데이터 저장부; 상기 광량 데이터 저장부의 적정 광량 정보 및 상기 LED 광원부의 광출력 값 정보를 기반으로 상기 재배부에서 재배되는 식물과 LED 광원부 간의 적정 간격의 크기를 산출하는 적정 간격 산출부; 상기 판정부에서 판정한 식물의 생장 단계에 매칭 되는 식물의 평균 길이 정보를 상기 식물 길이 데이터 저장부로부터 추출하고, 추출 된 식물의 평균 길이에 상기 적정 간격 산출부에서 산출된 적정 간격 값을 더하여 상기 LED 광원부의 수직 방향 위치 좌표를 계산하고, 계산된 위치 좌표로 상기 LED 광원부의 위치를 변경하도록 제어하는 LED 위치 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 양태는 식물 재배용 모듈 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 단층 또는 복층 구조로 구성되며, 각층에 식물의 뿌리가 착근되어 성장할 수 있도록 하는 재배부가 수평으로 안착되도록 수평 프레임 및 수직 프레임으로 구성되는 프레임부; 상기 프레임부의 수직 프레임에 체결부를 통해 체결되며, 상기 프레임부에 안착된 재배부의 상부 쪽에 이격된 체로 재배 식물에 광을 공급하며, 상기 프레임부 내에서 상하 및 좌우로 이동이 가능한 LED 광원부; 및 상기 재배부에서 재배되는 식물의 생장 단계에 따라 적정 광량을 공급하도록 상기 LED 광원부의 위치를 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 제어부는 상기 재배부에서 재배되는 식물과 상기 LED 광원부 간의 거리를 거리 센서를 통해 측정하여 거리데이터를 수집하는 거리데이터 수집부; 상기 거리데이터 수집부의 거리 데이터를 기반으로 식물의 길이 정보를 산출하고, 산출된 식물의 길이 정보를 기반으로 식물의 생장 단계를 판정하는 판정부; 상기 재배 식물의 생장 단계 별 적정 광량 정보를 저장하고 있는 적정 광량 데이터 저장부; 상기 광량 데이터 저장부의 적정 광량 정보 및 상기 LED 광원부의 광출력 값 정보를 기반으로 상기 재배부에서 재배되는 식물과 LED 광원부 간의 적정 간격의 크기를 산출하는 적정 간격 산출부; 상기 판정부에서 산출된 식물의 길이 정보에 상기 적정 간격 산출부에서 산출된 적정 간격 값을 더하여 상기 LED 광원부의 수직 방향 위치 좌표를 계산하고, 계산된 위치 좌표로 상기 LED 광원부의 위치를 변경하도록 제어하는 LED 위치 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 식물 재배용 모듈 시스템에 의하면, 식물의 생장 단계 별로 적정 광량을 효율적으로 공급할 수 있어 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 식물 재배용 모듈 시스템에 의하면, 광합성을 위해 사용되는 LED 광원부를 식물체의 특성 및 조건에 맞게 공유하도록 해당 식물의 일장 시간에 맞추어 이동시켜 운용 가능하므로, LED 광원부의 전체 설치 규모를 현저히 축소할 수 있으며, 결과적으로 식물 공장의 재배장치 관련 시설비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 재배용 모듈 시스템의 전체 구성을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 재배용 모듈 시스템에서 LED 광원부의 동작 형태를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 재배용 모듈 시스템의 체결부를 도시한 것이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명에서 상기 프레임부는 식물의 뿌리가 착근되어 성장할 수 있도록 하는 재배부가 안착되고, 필요에 따라 각종 주변 장치들이 체결될 수 있는 구조물로서, 필요에 따라 단층 또는 복층 구조로 구성되며, 각 층에 상기 재배부가 수평으로 안착되도록 수평 프레임 및 수직 프레임으로 구성되는 것을 특징으로 한다. 상기 프레임부는 하나의 유닛으로 모듈화되어 식물 공장 내에서 복수개의 프레임부가 다양한 배열 형태로 배열되어 구비될 수 있다.

본 발명에서 상기 LED 광원부는 상기 프레임부에 안착된 재배부의 상부 쪽에 이격된 체로 재배 식물에 광을 공급하는 것으로서, 상기 프레임부의 수직 프레임에 체결부를 매개로 체결되며, 상기 프레임부 내에서 상하 및 좌우로 이동이 가능한 구조로 되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 LED 광원부는 LED 모듈이 지지부재에 결합되어 있는 구조로 되어 있으며, 다양한 구조 및 형태로 구성될 수 있으나, 상기 프레임부에 안착된 재배부의 식물에 상부에서 이격된 체로 전체적으로 고르게 광을 공급하기 위해서는 판 형태의 지지부재의 하부 면에 LED 모듈이 고르게 분포되어 있는 구조인 것이 바람직하다.

또한, 상기 체결부는 상기 LED 광원부를 상기 프레임부에 안착된 재배부의 상부 쪽에 이격된 체로 재배 식물에 광을 공급할 수 있도록 상기 프레임부에 체결하는 것으로서, 상기 LED 광원부를 프레임부에 체결할 수 있는 구조라면 특별히 그 구조가 제한적인 것은 아니나, 상기 LED 광원부를 프레임부에 체결함과 동시에 상기 LED 광원부가 상기 프레임부 내에서 상하 및 좌우로 이동할 수 있도록 하기 위해, 상기 LED 광원부의 측 단부를 수용하여 지지할 수 있는 홈부가 형성되어 있는 체결본체부, 상기 홈부에 내부에 구비되고, 수직 축을 기준으로 회전함으로써 상기 LED 광원부를 수평 방향으로 밀어내어 수평 이동이 가능하도록 하는 수평 롤러부 및 상기 체결본체부 중 상기 프레임부의 수직 프레임에 체결되는 부위에 구비되고, 수평 축을 기준으로 회전함으로써 상기 수직 프레임에 형성된 가이드 레일을 따라 상기 LED 광원부가 상하로 이동 가능하도록 하는 수직 롤러부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 수평 롤러부 및 수직 롤러부는 수동으로 회전할 수도 있지만, 상기 프레임부 내에서 LED 광원부의 위치를 자동으로 제어하기 위해서는 상기 제어부의 구동 명령에 따라 자동으로 회전할 수 있는 구조를 가지는 것이 바람직하다. 즉, 상기 LED 광원부는 상기 체결부의 홈부에 의해 지지되어 상기 프레임부에 체결되고, 상기 체결부에 구비되어 있는 수평 롤러부의 회전에 의해 상기 프레임부 내에서 좌우 수평 이동이 가능하고, 상기 수직 롤러부의 회전에 의해 상기 프레임부 내에서 상하 수직 이동이 가능하게 된다.

본 발명에서 상기 LED 광원부는 상기 체결부에 의해 프레임부 내에서 좌우로 수평 이동이 가능하므로, 프레임부의 각층의 일부 영역만 커버할 정도의 크기를 가지고 있더라도 구역 별 식물의 일장 주기에 맞춰 수평 이동함으로써 기존 보다 현저히 축소된 규모의 LED 광원부로도 프레임부에 안착된 재배부의 식물에 전체적으로 고르게 광을 효율적으로 공급할 수 있다. 즉, 기존의 재배용 모듈과 달리 재배부 전체를 커버하는 크기의 LED 광원부가 필요하지 않으므로, 설비비용을 절감할 수 있게 된다. 상기 LED 광원부의 크기는 재배 식물의 일장 주기가 일일 12시간일 경우에는 상기 프레임부의 각층의 면적의 1/2 면적의 크기를 가지는 것이 바람직하고, 8시간일 경우에는 상기 프레임부의 각층의 면적의 1/3 면적의 크기를 가지는 것이 가장 효율적이며, 하기 제어부의 LED 위치 제어부에서 재배부의 식물군의 일장 주기 정보를 기반으로 광합성이 필요한 식물군의 구역으로 상기 LED 광원부가 좌우 수평 이동하도록 제어하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 프레임부는 재배부 중 광합성이 필요하지 않는 주기의 식물군 영역에 상기 LED 광원부로부터 광이 공급되는 것을 충분히 차단하기 위해, 상기 재배부 중 재배되는 식물군의 일장 주기가 구분되는 영역 단위로 광 차단막이 수직 방향으로 구비되어 있는 것이 바람직하며, 상기 광 차단막은 상기 LED 광원부의 좌우 수평 이동에 장애가 되지 않도록 하기 위해 상기 LED 광원부가 수평으로 통과할 수 있도록 관통부가 형성되어 있거나, 상기 LED 광원부가 수평 이동하는 타이밍에 맞춰 광 차단막이 걷어지는 구조를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 양태에서 상기 제어부는 상기 재배부에서 재배되는 식물의 생장 단계에 따라 적정 광량을 공급하도록 상기 LED 광원부의 위치를 제어하는 것으로, 상기 재배부에서 재배되는 식물을 촬영하여 재배 식물에 대한 이미지 데이터를 수집하고 저장하는 생장데이터 수집부; 상기 생장데이터 수집부의 이미지 데이터를 기반으로 딥 러닝 모델을 이용하여 식물의 생장 단계를 판정하는 판정부; 상기 재배 식물에 대한 생장 단계 별 평균 길이 정보를 저장하고 있는 식물 길이 데이터 저장부; 상기 재배 식물의 생장 단계 별 적정 광량 정보를 저장하고 있는 적정 광량 데이터 저장부; 상기 광량 데이터 저장부의 적정 광량 정보 및 상기 LED 광원부의 광출력 값 정보를 기반으로 상기 재배부에서 재배되는 식물과 LED 광원부 간의 적정 간격의 크기를 산출하는 적정 간격 산출부; 상기 판정부에서 판정한 식물의 생장 단계에 매칭 되는 식물의 평균 길이 정보를 상기 식물 길이 데이터 저장부로부터 추출하고, 추출 된 식물의 평균 길이에 상기 적정 간격 산출부에서 산출된 적정 간격 값을 더하여 상기 LED 광원부의 수직 방향 위치 좌표를 계산하고, 계산된 위치 좌표로 상기 LED 광원부의 위치를 변경하도록 제어하는 LED 위치 제어부;를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 판정부의 딥 러닝 모델은 이미지 정보 판독에 특화된 학습 모델을 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들면 CNN(Convolutional Neural Network) 모델일 수 있다.

본 발명의 다른 양태에서 상기 제어부는 상기 재배부에서 재배되는 식물과 상기 LED 광원부 간의 거리를 거리 센서를 통해 측정하여 거리데이터를 수집하는 거리데이터 수집부; 상기 거리데이터 수집부의 거리 데이터를 기반으로 식물의 길이 정보를 산출하고, 산출된 식물의 길이 정보를 기반으로 식물의 생장 단계를 판정하는 판정부; 상기 재배 식물의 생장 단계 별 적정 광량 정보를 저장하고 있는 적정 광량 데이터 저장부; 상기 광량 데이터 저장부의 적정 광량 정보 및 상기 LED 광원부의 광출력 값 정보를 기반으로 상기 재배부에서 재배되는 식물과 LED 광원부 간의 적정 간격의 크기를 산출하는 적정 간격 산출부; 상기 판정부에서 산출된 식물의 길이 정보에 상기 적정 간격 산출부에서 산출된 적정 간격 값을 더하여 상기 LED 광원부의 수직 방향 위치 좌표를 계산하고, 계산된 위치 좌표로 상기 LED 광원부의 위치를 변경하도록 제어하는 LED 위치 제어부;를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 거리 센서는 거리 측정에 사용 가능한 센서라면 어떠한 방식의 센서라도 가능하며, 예를 들면 초음파 방식 거리 센서 등일 수 있다.

본 발명은 상기 제어부에서 사람이 직접 관리하지 않더라도 인공지능 기술이나 거리 센서를 통한 센싱 방식을 이용하여 재배부의 재배 식물의 생장단계를 실시간으로 확인하고, 해당 생장단계 별로 적정 광량을 불필요한 에너지 낭비 없이 효율적으로 공급하기 위해 상기 LED 위치 제어부에서 LED 광원부의 위치 좌표를 계산한 후 계산된 위치 좌표로 LED 광원부가 위치하도록 제어하게 된다.

본 발명에 따른 식물 재배용 모듈 시스템에 의하면, 식물의 생장 단계 별로 적정 광량을 효율적으로 공급할 수 있어 에너지를 절감할 수 있으며,광합성을 위해 사용되는 LED 광원부를 식물체의 특성 및 조건에 맞게 공유하도록 해당 식물의 일장 시간에 맞추어 이동시켜 운용 가능하므로, LED 광원부의 전체 설치 규모를 현저히 축소할 수 있으며, 결과적으로 식물 공장의 재배장치 관련 시설비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명의 일 양태에 대한 일 실시예를 도시한 도면을 통해 설명하도록 한다. 하기 도면에 도시된 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 일 예에 지나지 않으며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 재배용 모듈 시스템의 전체 구성을 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 재배용 모듈 시스템에서 LED 광원부의 동작 형태를 도시한 것이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 재배용 모듈 시스템의 체결부를 도시한 것이다.

도 1에 의하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 재배용 모듈 시스템은 전체적으로 프레임부(100), LED 광원부(300) 및 제어부(400)로 구성되며, 상기 프레임부(100)는 2층 구조로 구성되며, 각층에 식물이 재배되는 재배부(200)가 수평으로 안착되도록 수평 프레임(120) 및 수직 프레임(110)으로 구성되어 있다. 상기 프레임부(100)의 중앙에는 광 차단막(130)이 구비되어 있다.

또한, LED 광원부(300)는 상기 프레임부(100)의 각 층의 넓이의 대략 절반 정도 크기의 납작한 판 형상으로 되어 있으며, 상기 프레임부(100)의 수직 프레임(110)에 체결부(310)를 통해 체결되고, 상기 프레임부(100)에 안착된 재배부(200)의 상부 쪽에 이격된 체로 재배 식물 쪽으로 광을 공급한다.

한편, 상기 제어부(400)는 상기 재배부(200)에서 재배되는 식물의 생장 단계에 따라 적정 광량을 공급하도록 상기 LED 광원부(300)의 위치를 제어하는 것으로서, 상기 재배부(200)에서 재배되는 식물을 촬영하여 재배 식물에 대한 이미지 데이터를 수집하고 저장하는 생장데이터 수집부, 상기 생장데이터 수집부의 이미지 데이터를 기반으로 딥 러닝 모델을 이용하여 식물의 생장 단계를 판정하는 판정부, 상기 재배 식물에 대한 생장 단계 별 평균 길이 정보를 저장하고 있는 식물 길이 데이터 저장부, 상기 재배 식물의 생장 단계 별 적정 광량 정보를 저장하고 있는 적정 광량 데이터 저장부, 상기 광량 데이터 저장부의 적정 광량 정보 및 상기 LED 광원부의 광출력 값 정보를 기반으로 상기 재배부에서 재배되는 식물과 LED 광원부 간의 적정 간격의 크기를 산출하는 적정 간격 산출부 및 상기 판정부에서 판정한 식물의 생장 단계에 매칭 되는 식물의 평균 길이 정보를 상기 식물 길이 데이터 저장부로부터 추출하고, 추출 된 식물의 평균 길이에 상기 적정 간격 산출부에서 산출된 적정 간격 값을 더하여 상기 LED 광원부의 수직 방향 위치 좌표를 계산하고, 계산된 위치 좌표로 상기 LED 광원부의 위치를 변경하도록 제어하는 LED 위치 제어부로 구성되어 있다.

도 2에 의하면, 본 발명에 따른 LED 광원부(300)는 상기 제어부(400)의 제어에 의해 상기 프레임부(100) 내에서 상하 및 좌우로 이동이 가능한 구조로 되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 LED 광원부(300)의 상하 수직 이동을 통해 재배 식물의 생장 단계에 따라 재배 식물과의 적정 간격을 유지할 수 있으며, 이를 통해 LED 광원부의 광 출력 대비 높은 광량을 재배 식물에 공급할 수 있게 된다. 또한, 상기 LED 광원부(300)의 좌우 수평 이동을 통해 일장 주기 상 광합성이 필요한 구역의 재배부 쪽으로 수평 이동하여 광을 공급하고, 일장 주기 상 광합성이 필요하지 않는 구역의 재배부에는 LED 광원부(300)가 위치하지 않으면서, 인접한 LED 광원부(300)로부터 유출되는 광을 광 차단막(130)을 통해 차단함으로써 밤 환경을 조성하게 된다. 즉, 하나의 프레임부(100) 내에 절반 정도 규모의 LED 광원부(300) 설치만으로도 전체 재배 식물의 재배가 가능하게 되어, 설비비용을 현저히 절감할 수 있다.

도 3에 의하면, 본 발명에 따른 체결부(310)는 상기 LED 광원부(300)의 측 단부를 수용하여 지지할 수 있는 홈부가 형성되어 있는 체결본체부(311), 상기 홈부에 내부에 구비되고, 수직 축을 기준으로 회전함으로써 상기 LED 광원부(300)를 수평 방향으로 밀어내어 수평 이동이 가능하도록 하는 수평 롤러부(312) 및 상기 체결본체부(311) 중 상기 프레임부(100)의 수직 프레임(110)에 체결되는 부위에 구비되고, 수평 축을 기준으로 회전함으로써 상기 수직 프레임(110)에 형성된 가이드 레일을 따라 상기 LED 광원부(300)가 상하로 이동 가능하도록 하는 수직 롤러부(313)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술할 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 프레임부 110 : 수직 프레임
120 : 수평 프레임 130 : 광 차단막
200 : 재배부 300 : LED 광원부
310 : 체결부 311 : 체결본체부
312 : 수평 롤러부 313 : 수직 롤러부
400 : 제어부

Claims

단층 또는 복층 구조로 구성되며, 각층에 식물의 뿌리가 착근되어 성장할 수 있도록 하는 재배부가 수평으로 안착되도록 수평 프레임 및 수직 프레임으로 구성되는 프레임부;
상기 프레임부의 수직 프레임에 체결부를 통해 체결되며, 상기 프레임부에 안착된 재배부의 상부 쪽에 이격된 체로 재배 식물에 광을 공급하며, 상기 프레임부 내에서 상하 및 좌우로 이동이 가능한 LED 광원부; 및
상기 재배부에서 재배되는 식물의 생장 단계에 따라 적정 광량을 공급하도록 상기 LED 광원부의 위치를 제어하는 제어부;를 포함하되,
상기 제어부는 상기 재배부에서 재배되는 식물과 상기 LED 광원부 간의 거리를 거리 센서를 통해 측정하여 거리데이터를 수집하는 거리데이터 수집부; 상기 거리데이터 수집부의 거리 데이터를 기반으로 식물의 길이 정보를 산출하고, 산출된 식물의 길이 정보를 기반으로 식물의 생장 단계를 판정하는 판정부; 상기 재배 식물의 생장 단계 별 적정 광량 정보를 저장하고 있는 적정 광량 데이터 저장부; 상기 광량 데이터 저장부의 적정 광량 정보 및 상기 LED 광원부의 광출력 값 정보를 기반으로 상기 재배부에서 재배되는 식물과 LED 광원부 간의 적정 간격의 크기를 산출하는 적정 간격 산출부; 상기 판정부에서 산출된 식물의 길이 정보에 상기 적정 간격 산출부에서 산출된 적정 간격 값을 더하여 상기 LED 광원부의 수직 방향 위치 좌표를 계산하고, 계산된 위치 좌표로 상기 LED 광원부의 위치를 변경하도록 제어하는 LED 위치 제어부;를 포함하고,
상기 체결부는 상기 LED 광원부의 측 단부를 수용하여 지지할 수 있는 홈부가 형성되어 있는 체결본체부; 상기 홈부에 내부에 구비되고, 수직 축을 기준으로 회전함으로써 상기 LED 광원부를 수평 방향으로 밀어내어 수평 이동이 가능하도록 하는 수평 롤러부; 및 상기 체결본체부 중 상기 프레임부의 수직 프레임에 체결되는 부위에 구비되고, 수평 축을 기준으로 회전함으로써 상기 수직 프레임에 형성된 가이드 레일을 따라 상기 LED 광원부가 상하로 이동 가능하도록 하는 수직 롤러부;를 포함하는 식물 재배용 모듈 시스템.
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제 1항에 있어서,
상기 LED 광원부는 판 형태의 지지부재의 하부 면에 LED 모듈이 고르게 분포되어 있는 구조인 것을 특징으로 하는 식물 재배용 모듈 시스템.
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제 1항에 있어서,
상기 LED 광원부는 상기 프레임부의 각층의 일부 영역만 커버할 정도의 크기를 가지고,
상기 LED 위치 제어부는 재배부의 식물군의 일장 주기 정보를 기반으로 광합성이 필요한 식물군의 구역으로 상기 LED 광원부가 좌우 수평 이동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 식물 재배용 모듈 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 프레임부는 상기 재배부 중 재배되는 식물군의 일장 주기가 구분되는 영역 단위로 광 차단막이 수직 방향으로 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 식물 재배용 모듈 시스템.