KR102579689B1 - 커스터마이징 기반의 스마트팜 서비스 제공 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 커스터마이징 기반의 스마트팜 서비스 제공 시스템은, 고객 단말로부터 재배면적 및 재배작물을 포함하는 니즈정보를 입력받는 니즈 입력 모듈; 상기 니즈정보를 기반으로 스마트팜의 연면적과 온도 및 습도를 포함하는 시설조건을 설정하는 시설 요소 설정 모듈; 상기 시설조건을 포함하는 상기 스마트팜의 운영데이터를 생성하여 상기 고객 단말에 제공하는 운영데이터 생성 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 커스터마이징 기반의 스마트팜 서비스 제공 시스템에 따르면, 고객의 니즈에 최적화된 스마트팜을 제공할 수 있도록 함은 물론이거니와, 해당 스마트팜에 있어 고객이 키우고자 하는 재배작물에 맞춘 운영데이터가 제공될 수 있어 손쉬운 운영 관리를 가능케 할 수 있어, 고객의 스마트팜 운영 편의성을 높일 수 있도록 한 효과가 있다.

Description

커스터마이징 기반의 스마트팜 서비스 제공 시스템{Customization-based smart farm service provision system}
본 발명은 커스터마이징 기반의 스마트팜 서비스 제공 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세히 설명하면 고객의 니즈에 최적화된 설비 및 조건의 스마트팜을 제공하여 고객의 스마트팜 운영을 돕는, 커스터마이징 기반의 스마트팜 서비스 제공 시스템에 관한 것이다.
식량원조를 통해 개발도상국의 발전을 도모하기 위해 설립한 UN기구인 유엔세계식량계획(WFP: World Food Programme)에 따르면, 전세계 인구 중 14 내지 35%에 달하는 높은 수의 인구가 영양실조로 고통받고 있으며, 이는 더 이상 무시할 수 없는 전 인류상의 문제가 되어가고 있다.
특히 이는 발전이 더딘 개발도상국에서 더 크게 직면하고 있는 문제라 할 수 있는데, 스리랑카의 예시를 들어 살펴보면 스리랑카의 경우 나라 전체가 농업에 의존하고 있으나, 농업이 전체 경제에서 차지하는 부분은 7.87%에 불과하다. 이는 생산이 이루어지고 있으나 농작물 관리 등의 역량이 부족하고 기술이 미흡하여 손실이 크기 때문인데, 연구결과에 따르면 매년 1,800억 달러 규모의 손실이 일어나고 있다 한다.
따라서 이러한 문제를 해결하기 위해서는 개발도상국에서 수행되고 있는 토착 농업 방식을 개선하여 농작물의 품질 및 생산성을 개선해야 할 필요가 있으며, 이에 따른 연구가 진행되고 있는 상태이다.
이러한 생산성 개선 및 농업 혁신 시도에 따라 농업 현장에 다양한 특수 시설이 도입되고 있는데, 이러한 시설 중 하나가 스마트팜(smart farm)이라 할 수 있다.
스마트팜은 정보통신기술을 농업의 생산, 가공, 유통, 소비 등에 접목하여 자동으로 작물의 생육환경을 관리하도록 하고, 나아가 생산 효율을 높일 수 있도록 한 것으로서 폐쇄된 공간에 식물의 생육에 필요한 환경을 조성하고, 영양제가 포함된 물, 즉 양액을 지속적으로 공급하여 최상급의 식물을 재배하는 것을 목적으로 한다.
이러한 스마트팜에 대한 선행기술로서 한국 등록특허 제 10-2211232호에 ‘직렬연결구조의 스마트팜 수경 재배 시스템’이 개시되어 있다.
상기 선행기술은 직렬연결구조의 스마트팜 수경 재배 시스템에 관한 것으로서, 양측에서 일정 높이를 이격하여 구비되고, 격벽에 의해 양액의 유동 방향이 전환되도록 하는 복수의 관 연결구; 동일 수직선상에 위치하는 상기 관 연결구간을 일정 높이로 이격되도록 연결하면서 최 상단측의 양측의 관 연결구의 상단부간이 연결되도록 하고, 최하단측의 각 관 연결구에서 하부로 일정 높이로 구비되면서 하단부에는 설치면에 안치되도록 받침판이 연결되도록 하는 가이드관; 동일 수평선상에 구비되는 관 연결구간으로 양단부가 연결되고, 상부면에는 일정 길이마다 작물 배지가 삽입되는 배지 삽입홀이 형성되도록 하며, 내부에는 일정량의 양액이 수용되어 일방향으로 유동하도록 구비되는 원통형의 재배관; 상기 재배관의 양단부에 연결되면서 하향 편심되게 일정 직경의 양액 유동홀이 형성되도록 하며, 상기 재배관의 입구측에는 상부로 인출입이 가능하도록 하면서 판면에는 양액의 공급량을 조절하도록 양액 조절홀을 형성하는 양액 조절판이 구비되는 재배관 연결구; 설치면에 구비되는 양액수조로부터 펌핑되는 양액이 유동하도록 하면서 일측의 가이드관과 관 연결구를 관통하여 상단측 가이드관을 통해 타측 상단의 관 연결구 상부에까지 관설되는 양액 공급호스; 동일 수직선상에 구비되면서 양액이 하향 이동하는 상하부의 관 연결구간 가이드관의 내부에서 상부측 관 연결구로부터 하향 돌출되게 형성된 유출구에 상단이 압입 결합되고, 하단부는 하부측 관 연결구에서 일정 높이로 채워지는 양액의 내부에 잠기도록 하는 양액 낙수용 호스의 결합으로 이루어지는 구성의 스마트팜을 제공하고 있다.
그러나 상술한 스마트팜의 경우 초보 농부가 설치 및 운영하기엔 어려움이 있어, 스마트팜의 초기 설치 및 운영을 위한 접근 자체가 쉽지 않다는 한계성이 존재한다.
따라서 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 고객에게 최적화된 설비 및 조건의 스마트팜을 제공할 수 있도록 하여 운영의 편의성을 높인 스마트팜 서비스를 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.
한국 등록특허 제 10-2211232호
본 발명은 고객에게 최적화된 설비 및 조건의 스마트팜을 운영할 수 있도록 스마트팜 서비스를 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 스마트팜을 초기 운영하는 고객에게 스마트팜 운영에 대한 교육을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은, 스마트팜에 구비된 설비의 수명을 증진시키는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 커스터마이징 기반의 스마트팜 서비스 제공 시스템은, 고객 단말로부터 재배면적 및 재배작물을 포함하는 니즈정보를 입력받는 니즈 입력 모듈; 상기 니즈정보를 기반으로 스마트팜의 연면적과 온도 및 습도를 포함하는 시설조건을 설정하는 시설 요소 설정 모듈; 상기 시설조건을 포함하는 상기 스마트팜의 운영데이터를 생성하여 상기 고객 단말에 제공하는 운영데이터 생성 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 시스템은, 상기 재배작물 별 재배방법을 포함하는 재배자료를 저장한 재배DB와, 상기 스마트팜의 장치 작동을 설명하는 시설자료를 저장한 시설DB 및, 상기 재배DB와 상기 시설DB를 기반으로 교육 자료를 생성하여 상기 고객 단말에 제공하는 자료 제공부를 포함하는 교육 자료 제공 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
더하여, 상기 스마트팜은, 복수의 작물 배지가 삽입된 재배관 및, 양액수조로부터 펌핑되는 양액을 유도시켜 상기 재배관에 양액을 공급하는 양액 공급관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스마트팜은, 상기 양액 공급관의 인근에 구비되는 것으로, 테레빈유(turpentine)를 포함하는 배관 보호제를 상기 양액 공급관의 표면 일 측에 분사하는 분사 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 커스터마이징 기반의 스마트팜 서비스 제공 시스템에 따르면,
1) 고객의 니즈에 최적화된 스마트팜을 제공할 수 있도록 함은 물론이거니와, 해당 스마트팜에 있어 고객이 키우고자 하는 재배작물에 맞춘 운영데이터가 제공될 수 있어 손쉬운 운영 관리를 가능케 할 수 있어, 고객의 스마트팜 운영 편의성을 높일 수 있도록 하고,
2) 스마트팜을 처음 접하는 초보 농부일 수 있는 고객에게 스마트팜의 운영 및 재배작물의 재배에 대한 교육을 수행할 수 있도록 하여 고객의 운영 편의성을 높이며,
3) 배관 보호제를 양액 공급관의 표면에 분사하여 고온 다습할 수 있는 스마트팜 내부 환경에서 양액 공급관의 표면에 대한 세균이나 미생물의 번식을 방지할 수 있도록 한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 시스템의 개념도.
도 2는 본 발명의 스마트팜의 예시를 나타낸 개념도
도 3은 본 발명의 메인 서버의 구성을 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명의 스마트팜의 설비 구성을 나타낸 개념도.
도 5는 본 발명의 양액 공급관이 드러나도록 도시한 개념도.
도 6은 본 발명의 검출 장치를 도시한 개념도.
도 7은 본 발명의 분사 장치를 도시한 개념도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 시스템의 개념도이며, 도 2는 본 발명의 스마트팜의 예시를 나타낸 개념도이다.
도 1, 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 커스터마이징 기반의 스마트팜 서비스 제공 시스템은 고객 단말(2) 및 메인 서버(3)를 포함한다.
고객 단말(2)은 본 발명의 커스터마이징 기반의 스마트팜 서비스 제공 시스템을 통해 스마트팜(1)을 구축하고 이를 통해 작물을 재배하려는 고객이 소지한 단말로서, 여기서 고객 단말(2)은 고객이 소지한 스마트폰이나 태블릿PC, 혹은 컴퓨터나 노트북일 수 있다. 여기서 고객은 고객 단말(2)을 통해 본인이 원하는 스마트팜(1)의 니즈정보, 즉 재배면적이나 재배작물을 입력하게 되고, 입력한 니즈정보를 기반으로 구현된 스마트팜(1)을 제공받아 이를 기반으로 작물을 재배할 수 있다.
나아가 이러한 고객 단말(2)은 구축된 스마트팜(1)에 구비된 다양한 시설물, 즉 차광장치, 환기장치, 온도조절장치, 습도조절장치, 산소농도조절장치 등에 대한 제어 기능을 겸비할 수 있다.
메인 서버(3)는 고객 단말(2)로부터 제공받은 니즈정보를 기반으로 고객에게 커스터마이징된 스마트팜(1)의 운영데이터를 생성하고, 나아가 이를 기반으로 스마트팜(1)을 구축하여 고객에게 제공하는 기능을 제공한다. 따라서 본 발명의 커스터마이징 기반의 스마트팜 서비스 제공 시스템에 있어 고객에게 커스터마이징된 스마트팜(1) 서비스를 제공하는 주체가 곧 메인 서버(3)라 할 수 있다.
이러한 메인 서버(3)는 중앙처리장치(CPU) 및 메모리와 하드디스크와 같은 저장수단을 구비한 하드웨어 기반에서 중앙처리장치에서 수행될 수 있는 프로그램, 즉 소프트웨어가 설치되어 이 소프트웨어를 실행할 수 있는데 이러한 소프트웨어에 대한 일련의 구체적 구성을 '모듈' 및 '부', '파트' 등의 구성단위로써 후술할 예정이다.
이러한 '모듈' 또는 '부' 또는 '인터페이스' 또는 ‘파트’ 등 의 구성은 메인 서버(3)의 저장수단에 설치 및 저장된 상태에서 CPU 및 메모리를 매개로 실행되는 소프트웨어 또는 FPGA 내지 ASIC과 같은 하드웨어의 일 구성을 의미한다. 이때, '모듈' 또는 '부', '인터페이스'라는 구성은 하드웨어에 한정되는 의미는 아니고, 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.
일 예로서 '모듈' 또는 '부' 또는 '인터페이스'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다.
이러한 '모듈' 또는 '부' 또는 '인터페이스'에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부' 또는'모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부' 또는 '모듈'들로 더 분리될 수 있다.
더불어, 메인 서버(3)는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 모든 종류의 하드웨어 장치를 의미하는 것이고, 실시예에 따라 해당 하드웨어 장치에서 동작하는 소프트웨어적 구성도 포괄하는 의미로서 이해될 수 있다. 예를 들어, 서버의 일 예로서의 컴퓨팅 장치는 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크탑, 노트북 및 각 장치에서 구동되는 사용자 클라이언트 및 애플리케이션을 모두 포함하는 의미로서 이해될 수 있으며, 또한 이에 제한되는 것은 아니다.
나아가 이러한 구성을 기반으로 본 발명의 메인 서버(3)의 세부 구성에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 메인 서버의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명이 메인 서버(3)는 니즈 입력 모듈(100), 시설 요소 설정 모듈(200), 운영데이터 생성 모듈(300)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
니즈 입력 모듈(100)은 고객이 소지한 고객 단말(2)로부터 재배면적 및 재배작물을 포함하는 니즈정보를 입력받는 기능을 수행한다. 여기서 재배면적이라 함은 스마트팜(1)의 면적을 의미하며, 여기서 재배면적은 스마트팜(1)이 설치되는 토지의 면적일 수도 있고, 혹은 스마트팜(1)이 다층 구조로 형성되어 층마다 재배작물을 재배하는 것도 가능하므로, 스마트팜(1)에서 재배작물이 재배되는 총 연면적을 재배면적으로 입력할 수도 있다. 그러나 바람직하게 여기서 재배면적이라 함은 스마트팜(1)이 설치되는 토지(공간)의 면적을 의미하는 것을 기본으로 한다.
나아가 재배작물은 고객이 스마트팜(1)을 통해 재배하고자 하는 작물의 이름을 의미하는 것으로, 여기서 한 가지의 재배작물을 입력할 수도 있으나, 복수의 재배작물을 하나의 스마트팜(1)에서 동시 재배하는 것도 가능하므로 복수의 재배작물을 입력하는 것도 가능하다.
더하여 니즈정보는 이와 같은 재배면적 및 재배작물 이외에도 기대 매출액, 투입 가능 인력의 수 등을 포함할 수 있다. 따라서 이러한 니즈정보는 해당 고객에게 커스터마이징된 스마트팜(1)을 제공하기 위해, 다시 말해 고객에게 특화된 니즈를 충족하기 위해 고객이 제공해야 할 정보를 의미하는 것이라 할 수 있다.
이러한 니즈정보는 고객 단말(2)을 매개로 입력될 수 있으며, 따라서 고객 단말(2)은 본 발명의 커스터마이징 기반의 스마트팜 서비스 제공 시스템이 구현된 웹사이트나 어플리케이션 등을 통해 니즈정보를 메인 서버(3)에 입력할 수 있다.
시설 요소 설정 모듈(200)은 니즈정보를 기반으로 고객에게 제공될 스마트팜(1)의 연면적과 온도 및 습도를 포함하는 시설조건을 설정하는 기능을 수행한다.
여기서 시설조건에 포함된 연면적은 재배면적을 기반으로 설정될 수 있는 것으로, 다층 구조로 이루어질 수 있는 스마트팜(1)의 총 바닥면의 면적이 연면적이 된다. 만약 스마트팜(1)이 단층 구조로 이루어질 경우 연면적은 재배면적보다 작거나 같을 수 있으나, 다층 구조의 스마트팜(1)일 경우 바람직하게 연면적은 재배면적보다 클 수 있다. 이러한 연면적은 스마트팜(1)의 설계 방식에 따라 달라질 수 있다.
나아가 시설조건에 포함된 온도 및 습도는 재배작물에 따라 달라질 수 있는데, 고객 단말(2)을 통해 입력된 니즈정보에 포함된 재배작물에게 최적화된 온도, 습도가 시설조건으로서 설정될 수 있다.
예를 들어 스마트팜(1)을 통해 재배될 재배작물이 상추인 경우, 상추에게 최적화된 온도인 15 내지 20℃로 온도가 설정될 수 있고, 습도는 65 내지 75% 범위로 설정될 수 있다.
따라서 니즈정보에 포함된 재배작물에 맞게 온도 및 습도가 설정될 수 있으며, 그 외에도 시설조건은 채광 시간, 산소농도 등을 포함할 수 있으며, 기타 시설조건 역시 니즈정보에 포함된 재배작물의 재배에 특화되도록 설정될 수 있다.
이를 위해 보다 바람직하게는 각각의 재배작물 별 온도, 습도, 산소농도를 포함하는 재배조건을 저장한 재배조건DB가 별도로 구비될 수 있으며, 이와 같은 재배조건DB를 기반으로 하여 시설조건에 포함된 온도 및 습도, 나아가 산소농도 등이 설정될 수 있다.
운영데이터 생성 모듈(300)은 시설조건을 포함하는 스마트팜(1)의 운영데이터를 생성하여 고객 단말(2)에 제공하는 기능을 제공하는 것으로서, 여기서 운영데이터라 함은 해당 스마트팜(1)의 연면적, 온도, 습도를 포함하는 시설조건을 포함할 뿐 아니라 이를 기반으로 스마트팜(1)에 구비된 차광장치, 급수장치, 환기장치, 온도조절장치, 습도조절장치, 산소농도조절장치, 양액공급장치의 제어를 수행할 수 있는 제어데이터를 포함할 수 있다.
따라서 바람직하게는 본 발명의 커스터마이징 기반의 스마트팜 서비스 제공 시스템을 통해 해당 시설조건에 포함된 연면적과 대응되는 스마트팜(1)을 고객에게 제공한 상태에서, 해당 스마트팜(1)의 온도, 습도, 환기, 급수, 산소농도, 차광의 제어를 위한 제어데이터를 포함하는 운영데이터를 생성하는 고객 단말(2)에 제공하는 것이라 할 수 있다.
따라서 이와 같은 운영데이터는 상술한 시설조건을 포함할 수 있을 뿐 아니라 상술한 시설조건을 매개로 하여 스마트팜(1)에 구비된 장치들을 제어할 수 있는 제어데이터를 포함하는 것이며, 이러한 제어데이터가 고객 단말(2)에 제공되어 고객 단말(2)을 통해 제공받은 스마트팜(1)에 대한 손쉬운 제어 및 관리를 수행할 수 있도록 한 것이다.
이와 같은 본 발명의 커스터마이징 기반의 스마트팜 서비스 제공 시스템에 따르면, 고객의 니즈에 최적화된 스마트팜(1)을 제공할 수 있도록 함은 물론이거니와, 해당 스마트팜(1)에 있어 고객이 키우고자 하는 재배작물에 맞춘 운영데이터가 제공될 수 있어 손쉬운 운영 관리를 가능케 할 수 있어, 고객의 스마트팜(1) 운영 편의성을 높일 수 있도록 한 특징이 있다.
나아가 본 발명의 시스템은 교육 자료 제공 모듈(400)을 통해 해당 스마트팜(1)을 운영하는 고객에게 재배작물의 재배 방법 및 스마트팜(1)에 구비된 장치 작동 법에 대한 교육자료를 제공하는 것이 가능한데, 이를 위해 교육 자료 제공 모듈(400)은 재배DB(410), 시설DB(420), 자료 제공부(430)를 포함할 수 있다.
재배DB(410)는 재배작물 별 재배방법을 포함하는 재배자료를 저장한 것으로, 이러한 재배자료는 각각의 재배작물별 재배방법을 기본적으로 포함한다. 따라서 각각의 재배작물에 대한 재배방법에 대한 사진이나 영상을 포함하는 컨텐츠가 재배자료로써 재배DB(410)에 저장될 수 있다.
시설DB(420)는 스마트팜(1)의 장치 작동을 설명하는 시설자료를 저장한 것으로, 스마트팜(1)에는 상술한 설명에서와 같이 차광장치, 급수장치, 환기장치, 온도조절장치, 습도조절장치, 산소농도조절장치, 양액공급장치 등이 구비될 수 있으므로, 이와 같은 각각의 장치의 작동을 설명하는 영상이나 사진을 포함하는 컨텐츠가 시설자료로써 저장될 수 있다.
자료 제공부(430)는 재배DB(410)와 시설DB(420)를 기반으로 교육 자료를 생성하여 상기 고객 단말(2)에 제공하는 기능을 수행한다. 따라서 해당 고객 단말(2)의 니즈정보에 부합하는 재배작물의 재배자료, 나아가 해당 고객이 제공받은 스마트팜(1)에 설치된 장치에 대한 시설자료를 포함하는 교육 자료를 생성하여 고객 단말(2)에 제공하는 것이다.
따라서 이를 통해 스마트팜(1)을 처음 접하는 초보 농부일 수 있는 고객에게 스마트팜(1)의 운영 및 재배작물의 재배에 대한 교육을 수행할 수 있도록 할 수 있으며, 따라서 고객으로 하여금 본인에게 최적화된 스마트팜(1)을 공급받고 이에 대한 운영데이터를 제공받을 수 있도록 할 뿐 아니라 스마트팜(1) 운영에 대한 교육까지 제공받을 수 있도록 한다.
나아가 해당 스마트팜(1)을 통해 재배되는 재배작물에 있어, 특정 재배작물은 특정 병해에 약할 수 있다. 예를 들어 고추의 경우 탄저병에 취약하며, 고추냉이는 연부병에 취약하다. 따라서 이와 같이 재배 작물별로 어떠한 병해에 약한지가 다르며, 해당 병해에 대해 어떻게 대응해야 되는지 그 방법도 다양할 수밖에 없는데, 이에 대응할 수 있도록 하기 위해 본 발명의 시스템은 병해 대응 모듈(500)을 포함할 수 있다. 이때 병해 대응 모듈(500)은 병해DB(510), 검색 수행부(520), 병해 안내부(530)를 포함할 수 있다.
병해DB(510)는 재배작물 별 병해데이터를 저장한 것으로, 특정 재배작물이 걸리기 쉬운 병해에 대한 데이터를 병해데이터로 저장한 것이다. 예시로 고추는 탄저병, 고추냉이는 연부병, 토마토는 잎곰팡이병, 잎마름역병, 겹둥근무늬병 등에 취약할 수 있다. 따라서 특정한 재배작물이 취약한 병해의 이름이 재배작물 별 병해데이터로써 저장될 수 있다.
검색 수행부(520)는 상술한 니즈정보를 기반으로 병해DB(510)를 검색하는 기능을 수행한다. 니즈정보에는 해당 고객이 재배하고자 하는 재배작물이 포함되므로, 해당 재배작물의 이름으로 병해DB(510)를 검색하게 되면 해당 재배작물이 어떠한 병해에 약한지, 다시 말해 해당 재배작물에 대응되는 병해데이터가 검색 결과로서 산출된다.
병해 안내부(530)는 검색 수행부(520)의 검색 결과를 포함하는 병해 대응자료를 생성하여 상기 고객 단말(2)에 제공하는 기능을 수행한다. 상술한 검색 수행부의 검색 결과는 고객이 재배하고자 하는 재배작물에 대응되는 병해데이터인데, 따라서 검색된 병해데이터를 포함하는 병해 대응자료가 생성되어 고객 단말(2)에 제공되는 것이다.
이때 병해 대응자료는 바람직하게 병해데이터, 즉 해당 재배작물이 취약한 병해의 이름만이 포함되는 것이 아니라 해당 병해에 대한 대응법을 포함할 수 있다. 다시 말해 해당 병해에 대한 대응 관리법, 나아가 병해가 발생했을 때 적용할 수 있는 살균제나 농약, 나아가 병해 대응을 위한 온도 및 습도 조절 방법 등이 병해 대응자료로써 생성되어 고객 단말(2)에 제공될수 있는 것이다.
따라서 이와 같은 병해 대응 모듈을 통해, 고객 단말(2)로 하여금 본인에게 커스터마이징된 스마트팜(1)을 제공받을 수 있을 뿐 아니라 해당 스마트팜(1)을 통해 재배되는 재배작물이 취약한 병해에 대한 정보, 나아가 해당 병해에 대한 관리 방법 등을 함께 제공받을 수 있도록 하여 스마트팜(1) 관리 편의성을 극대화할 수 있다.
도 4는 본 발명의 스마트팜의 설비 구성을 나타낸 개념도이며, 도 5는 본 발명의 양액 공급관이 드러나도록 도시한 개념도이다.
도 4 내지 도 5를 참조하여 스마트팜(1)의 구조를 보다 상세히 설명하면, 스마트팜(1)은 밀폐된 공간에서 농작물을 재배할 수 있는 시설물으로서, 하우스 또는 온실 등으로 구성될 수 있고, 농작물의 재배에 요구되는 다양한 시설물 장치가 설치될 수 있는 것을 의미한다. 따라서 도 4 내지 도 5의 스마트팜(1)이 모듈화되어 복수개로 구비된 것이라 할 수 있다.
이러한 스마트팜(1)은 복수의 작물 배지가 삽입되는 재배관(11)을 포함하는 상태에서, 양액공급장치(160)에 포함되는 양액수조(12)와 연결된 펌프(13)를 통해 양액을 펌핑하여 양액수조(12)와 연결된 양액 공급관(14)에 공급시킨다. 이때 양액 공급관(14)의 경우 재배관(11)과 내통되어 있어, 양액 공급관(14)에 공급된 양액이 재배관(11)에 삽입된 작물 배지에 공급될 수 있는 것이다.
여기서 재배관(11)은 일반적으로 일정 직경을 갖는 원통형의 구성으로서, 상부면에는 일정 길이마다 작물 배지가 고정될 수 있도록 하는 배지 삽입홀(102)이 형성되고, 내부는 일정량의 양액이 수용되어 유동할 수 있도록 한다.
즉, 재배관(11)은 실질적으로 작물의 뿌리가 식재되는 작물 배지가 삽입 고정되도록 하면서 작물 배지 또는 뿌리에 접촉되도록 양액이 일정 수위로 수용되어 일방향으로 유동할 수 있도록 하는 구성이다.
따라서 스마트팜(1)에 구비되어 양액이 수용된 양액수조(12)로부터 펌프에 의해 펌핑된 양액이, 양액수조(12)와 연결된 일종의 관인 양액 공급관(14)을 통해 이동되는데, 이때 양액 공급관(14)의 적어도 일 단은 재배관(11)과 내통되어 있어 양액 공급관(14)에서 재배관(11)으로 양액이 이동되며, 해당 양액은 배지 삽입홀(102)에 삽입된 작물 배지에 공급될 수 있는 구조를 갖는다.
이는 종래의 스마트팜(1)에 있어서의 양액 공급관 및 재배관의 구조와 유사하므로, 보다 상세한 설명은 생략토록 한다.
나아가 재배관(11)에 공급된 양액을 양액수조(12)로 다시 회수처리할 수 있는데, 이를 위해서는 재배관(11)의 일 측에 연결된 순환관(17)이 더 구비될 수 있다. 순환관(17)은 재배관(11)에 공급된 양액을 회수하도록 재배관(11)의 일 단을 양액수조(12)와 연결된 것이며, 이를 통해 재배관(11)에 공급된 양액이 양액수조(12)로 다시 회수 처리될 수 있다.
또한 이때 순환관(17) 및 양액 공급관(14)에는 모두 밸브가 구비될 수 있어, 양액 공급관(14) 및 순환관(17)의 개폐를 밸브를 매개로 제어할 수 있음은 물론이다.
이러한 스마트팜(1)에는 다양한 시설물 장치가 포함될 수 있는데, 이때 시설물 장치에는 차광장치, 급수장치, 환기장치, 온도조절장치, 습도조절장치, 산소농도조절장치, 양액공급장치가 포함될 수 있다.
차광장치는 햇빛을 차단하여 그늘을 형성하기 위한 장치로서, 모터의 구동에 의해 차광막을 말거나 펼쳐지도록 구성될 수 있다.
급수장치는 스마트팜(1)에서 생육되는 농작물에 물을 공급하기 위한 장치로서, 급수가 수용되는 탱크, 상기 탱크에 수용된 물을 펌핑하는 모터 및 모터에 의해 펌핑되는 물을 공급하는 분사기 등을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 분사기는 바닥에 설치되는 점적호스 또는 지붕 하부에 설치되는 스프링클러(sprinkler) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 나아가 급수장치의 경우 후술할 양액공급장치와 연계되어 생략될 수도 있다.
환기장치는 농작물 재배시설, 다시 말해 스마트팜(1)의 내부 공기를 배출하거나 외부 공기를 유입시켜 농작물 재배시설의 공기를 외부 공기와 교환하는 장치로서, 농작물 재배시설 내부의 공기를 인위적으로 배출시키기 위한 배출팬 또는 외부공기를 인위적으로 유입시키기 위한 흡입팬 등을 포함하여 구성될 수 있으나, 설계조건에 따라서 창문의 개폐시설로도 구성될 수 있다.
온도조절장치는 스마트팜(1)의 내부의 온도를 조절하는 장치로서, 온도를 올려주기 위한 난방기, 온도를 저하시키기 위한 냉방기 등을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 난방기는 화석연료를 이용한 보일러 또는 지중저수열을 이용한 난방시설 등으로 구성될 수 있다. 또한, 냉방기는 환기장치에 연계하여 생략될 수 있다.
습도조절장치는 스마트팜(1) 내부의 습도를 조절하는 장치로서, 습도를 올려주기 위한 가습기 및 습도를 저감시키기 위한 제습기 등을 포함하여 구성될 수 있다. 습도조절장치 역시 환기장치와 연계되어 생략될 수도 있다.
산소농도조절장치는 스마트팜(1) 내부의 산소를 포집하여 산소 농도를 조절하는 장치로서, 공기 중의 산소를 분리하는 분리기와 상기 분리기에서 분리된 산소를 저장하는 산소저장탱크를 포함할 수 있다. 이러한 산소농도조절장치는 환기장치와 연계되어 생략될 수도 있다.
양액공급장치는 스마트팜(1)에서 재배되는 농작물, 즉 작물 배지가 삽입되는 재배관(11) 측으로 양액을 공급할 수 있는 장치로서, 양액의 공급속도 및 양을 조절하기 위한 펌프(13)를 포함할 수 있다. 이때 바람직하게 양액공급장치는 양액수조(12), 펌프(13), 양액 공급관(14)을 포함하여 구성될 수 있다.
나아가 이러한 차광장치, 급수장치, 환기장치, 온도조절장치, 습도조절장치, 산소농도조절장치, 양액공급장치는 스마트팜(1)에 구비된 컨트롤러(30)를 통해 개별로 제어가 가능하며, 나아가 이와 같은 컨트롤러(30)는 상술한 고객 단말(2)과 통신을 기반으로 연결되어 있어 고객 단말(2)을 통해 스마트팜(1)에 구비된 여러 장치들에 대한 제어가 가능하며, 나아가 메인 서버(3)를 통해서도 스마트팜(1)에 구비된 장치들의 제어가 가능할 수 있다.
도 6은 본 발명의 검출 장치를 도시한 개념도이다.
상술한 도면들과 함께 도 6을 더 참조하여 설명하면, 양액 공급관(14)의 일 측에는 양액 내에 포함된 오염물을 검출하는 검출 장치(20)가 구비될 수 있다.
이에 대해 보다 상세히 설명하면, 먼저 양액 공급관(14)의 일 측에서는 분기관(15)이 분기 처리될 수 있다. 이러한 분기관(15)은 검출 장치(20)에 양액을 공급하기 위해 양액 공급관(14)의 일 측에서 분기될 수 있다. 이러한 분기관(15)은 바람직하게 양액 공급관(14)보다 작은 직경 및 짧은 길이를 가질 수 있다.
나아가 분기관(15)의 단부에는 체크밸브(16)가 포함되어 있어, 분기관(15)의 개폐를 조절하여 양액이 검출 장치(20)에 공급되는 양을 조절할 수 있게 된다. 이때 미량의 양액만으로 검출 장치(20)가 오염물을 검출할 수 있으므로, 체크밸브(16)는 컨트롤러(30)와 연동되어 자동 개폐가 이루어질 수 있도록 하여 미량의 양액만을 검출 장치(20)에 공급하도록 한다.
나아가 이러한 검출 장치(20)는 분기관(15)의 일 측에 접하도록 구성되어 양액을 공급받는 기능을 수행하되, 이때 검출 장치(20)는 오염물의 검출이 가능한 센서 등으로 구비되어 센서를 기반으로 오염물을 검출해낼 수 있다.
이는 종래의 물 오염 검출 센서를 이용하여 구현 가능하며, 혹은 검출 장치(20)가 바이오센서를 구비하여 바이오센서를 매개로 오염물을 검출하는 것도 가능하다.
이때 바이오센서는 아플라톡신 생성 균주에 대한 검출보고 역할을 갖는 루시페라제(luciferase)를 포함하는 리포터 분자를 갖는 세포를 포함하거나 혹은 해당 세포를 포함하는 대장균으로 이루어질 수 있는 것으로서, 보다 바람직하게는 바이오센서를 구성하는 세포 그 자체 또는 대장균에 포함되는 세포가 제 1 핵산분자가 루시페라제 유전자를 암호화할 수 있도록 한다.
나아가 이러한 바이오센서는 동결건조된 파우더 타입으로 이루어지거나 파우더를 뭉친 고형의 형태로 이루어지는데, 양액과 접촉됨에 따라 파우더나 고형의 바이오센서가 양액과 혼합되며, 혼합물 상에 아플라톡신 생성 균주가 포함된 경우 검출보고 역할을 갖는 루시페라제(luciferase)를 포함하는 리포터 분자를 갖는 세포가 아플라톡신 생성 균주와 결합되어 발광이 이루어질 수 있다.
따라서 이러한 바이오센서의 발광을 검출함에 따라 오염물의 검출이 가능한 것인데, 이때 바이오센서의 발광 검출을 위하여 검출 장치(20) 인근에는 별도의 카메라가 구비될 수도 있다. 나아가 카메라가 구비되는 경우, 검출 장치(20)에 구비된 바이오센서를 촬영하여 촬영 데이터를 컨트롤러(30) 및 고객 단말(2)에 제공함으로써 오염물의 검출을 가능케 하는 것도 가능하다.
따라서 이와 같은 검출 장치(20)를 포함하는 스마트팜(1)을 통해 본 발명의 시스템을 통해 구현된 스마트팜(1)에서 양액 내의 오염물을 빠르게 검출할 수 있도록 하여, 이를 기반으로 고객이 빠른 대응을 수행할 수 있도록 함으로써 재배 효율의 감소를 방지할 수 있음은 물론이다.
도 7은 본 발명의 분사 장치를 도시한 개념도이다.
도 7을 참조하여 설명하면, 본 발명의 스마트팜(1), 그 중에서도 양액 공급관(14)의 인근에는 분사 장치(40)가 구비되어 있을 수 있다.
이러한 분사 장치(40)는 테레빈유를 포함하는 배관 보호제를 수용한 탱크 및, 탱크와 연결되어 배관 보호제를 양액 공급관의 표면 일 측에 분사하는 분사구를 포함할 수 있어, 분사 장치(40)를 통해 배관 보호제를 양액 공급관(14)의 표면 일 측에 분사할 수 있다.
이때 배관 보호제는 테레빈유를 포함하는데, 테레빈유는 소나무에서 얻는 무색의 정유(精油)로, 생송진(生松津)을 수증기로 증류하거나 소나무 가지를 직접 수증기로 증류해서 얻어지는 물질로 배관 보호제에 포함되어 양액 공급관(14)의 표면 일 측에 분사될 시 양액 공급관(14)이 산소와 접촉되는 것을 방지하여 양액 공급관(14) 표면의 부식을 방지할 수 있으며, 나아가 다량의 테르펜을 포함하여 항미생물성 및 항균성을 갖고 있어 다습할 수 있는 스마트팜(1)에 구비된 양액 공급관(14) 표면에 미생물이나 세균이 번식하는 것을 막을 수 있다.
이러한 배관 보호제를 분사하는 분사 장치(40)는 바람직하게 양액 공급관(14)의 표면 일 측에 배관 보호제를 분사하는데, 이때 바람직하게는 부식이 쉽게 일어날 수 있는 배관 사이의 연결 부위(양액 공급관(14)을 이루는 배관 사이의 연결 부위) 또는 배관과 밸브 사이의 연결 부위의 표면에 배관 보호제를 분사할 수 있도록 분사 장치(40)의 설치 위치가 조절될 수 있다.
나아가 이러한 분사 장치(40)를 통한 배관 보호제의 분사는 컨트롤러(30)를 통해 조절될 수 있으며, 바람직하게는 일정 시간 간격 단위로 배관 보호제가 정기적으로 분사되도록 컨트롤러(30)를 통해 분사 장치(40)의 구동이 제어될 수 있다. 여기서 시간 간격은 고객 단말(2)을 통해 조절될 수 있으며, 바람직하게 30분, 1시간, 2시간과 같이 설정될 수 있다.
따라서 이와 같이 분사 장치(40)를 매개로 배관 보호제를 양액 공급관(14)의 표면에 분사함에 따라 양액 공급관(14) 표면의 부식을 예방할 수 있음은 물론이거니와 고온 다습할 수 있는 스마트팜(1) 내부 환경에서 양액 공급관(14)의 표면에 대한 세균이나 미생물의 번식을 방지할 수 있음은 물론이다.
여기서 보다 바람직하게 배관 보호제는 상술한 테레빈유를 포함함은 물론이거니와, 추가적인 성분을 더 포함하여 양액 공급관(14) 표면을 보호하는 보호 기능을 강화할 수 있다.
이때 바람직하게 배관 보호제는 테레빈유 20 내지 50 중량부와 글라이코리피드 5 내지 15 중량부 및 청미래덩굴추출물을 포함하는 산화 방지 기능제 10 내지 30 중량부와 물 30 내지 60 중량부를 포함하는 조성으로 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이 테레빈유는 양액 공급관(14) 표면이 산소와 접촉하는 것을 막아 부식을 방지하고 표면의 미생물 및 세균 번식을 막을 수 있는 배관 보호의 기본 성분이라 하였으며, 물은 배관 보호제의 용매로 첨가된다.
나아가 테레빈유는 물과 쉽게 용해되지 않는데, 이때 계면활성제 유사성분인 글라이코리피드가 첨가되어 테레빈유와 물 사이의 혼합성을 높이는 기능을 수행한다. 글라이코리피드는 계면활성제 유사성분으로서, 거품을 발생시키지 않으면서도 서로 다른 극성의 성분들 사이의 유화를 촉진하여 배관 보호제에 포함된 테레빈유 및 물 사이의 혼합성을 높이는 기능을 수행한다.
나아가 산화 방지 기능제는 배관 보호제의 산화를 방지하기 위해 첨가되는 것으로, 그 유효성분으로써 청미래덩굴추출물을 포함한다. 이러한 청미래덩굴추출물은 청미래덩굴의 뿌리를 정제수와 함께 증류하여 추출된 추출물로서, 청미래덩굴은 흔히 맹감나무, 망개나무이라고도 불리는 나무이다.
청미래덩굴추출물은 5종의 탄닌 및 6종의 테르펜을 함유한 것으로 알려져 항산화 기능이 뛰어날 뿐 아니라 소취 및 항균 작용을 하는 것으로 알려져, 청미래덩굴추출물을 포함하는 산화 방지 기능제로 하여금 양액 공급관의 표면에 대한 항균, 소취, 산화방지 기능을 더할 수 있도록 하는 기능을 제공한다.
따라서 이와 같은 테레빈유와 글라이코리피드, 산화 방지 기능제, 물을 포함하는 배관 보호제에 따르면 테레빈유에 물을 더하여 흐름성을 좋게 함으로써 분사 장치(40)를 통한 분사의 용이성을 높이며, 나아가 이때 쉽게 섞이지 않는 물과 테레빈유를 글라이코리피드를 통해 유화시켜 안정적인 혼합상을 제공함은 물론이거니와, 청미래덩굴추출물을 포함하는 산화 방지 기능제를 통해 배관 보호제가 장기간 동안 뛰어난 물성을 나타내게 할 뿐 아니라 양액 공급관의 표면에 대한 항균, 소취, 산화방지 기능을 더할 수 있도록 한 효과가 있다.
이러한 배관 보호제의 물성을 설명하기 위해, 실시예 및 비교예의 평가 결과를 비교하여 설명하도록 한다. 실시예는 본 발명의 배관 보호제의 바람직한 실시예 1로 구성되어 있고, 비교예는 공지의 코팅 조성물이다.
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<실시예 1>
산화 방지 기능제로서 청미래덩굴추출물을 준비하였다.
테레빈유 30g, 글라이코리피드 10g, 산화 방지 기능제 10g, 물 50g을 혼합하여 배관 보호제 100g을 제조하였다.
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<비교예>
100ml 플라스크에 교반기를 설치하여 준비하였다. 이후, 상기 100ml플라스크에 질산 크롬 3g을 넣었다. 그리고, 이어서 금속착화제인 구연산 1g을 투입하여 증류수 10g을 넣어 서서히 80℃까지 가열한 후, 2시간 동안 교반한다. 이후, 60℃까지 냉각한 후, 금속이온촉매인 니켈 0.1g을 투입한 뒤 증류수를 전체 액이 100ml가 될 때까지 투입하여 약 2시간 동안 희석하여 부식 방지용 조성물을 완성하였다.
이때, 상기 실시예 1, 그리고 비교예의 조성물은 강판 표면에 적용될 시, 옅은 갈색을 나타낸다.
[실험예]
상기 실시예 1과 비교예의 성능을 평가하기 위해 일면이 연마된 광택 철판을 상온의 작업온도에서 전전류 1.0A/d㎡로 40 분간 도금한 시안 도금 처리된 아연 도금 강판을 사용하였다. 여기서, 단위는 g이다.
상기 시안 도금된 아연도금강판을 실시예 및 비교예에 따른 아연도금강판용 부식방지조성물을 이용하여 표면을 도금, 수세, 0.5%-HNO3 용액으로 활성화, 수세의 과정을 거친 후, 크로메이팅 처리하였다.
이와 같은 상기 실시예 1 및 비교예의 크로메이팅 처리된 아연도금강판에 대한 외관 평가와 내식성 평가를 수행하였으며, 외관 평가는 착색제에 의한 색감의 표현과 표면상태가 얼룩이나 크랙없이 깨끗한 상태를 양호, 착색제에 의한 색감이 다소 불량하여 표면에 약간의 얼룩이 나타나는 상태를 보통, 착색제에 의한 색감이 엷게 나타나 상당히 불량하고 표면에 많은 얼룩이 나타나는 상태를 불량으로 평가기준을 두었다. 나아가 외관의 변색 여부는 별도로 평가하여 변색이 발생하였는지의 여부를 파악하고, 변색이 발생했을 시 변색된 색을 기재하도록 하였다.
내식성 평가는 KS D 9502에 의거한 SST(Salt Spray Tester) 시험 방법을 통해 평가하였고, 이때 SST 시험방법에 의한 소금물의 분사하기 위한 압축 공기 압력은 1.0kgf/㎠이고 분무량은 1.5 ml/80㎠·hr 이었다. 구체적인 평가는 표면에 백청 5% 발생 시의 시간을 측정함으로써 행해졌다. 상기 평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
표 1은 내식성 평가 결과를 나타낸 표이다.
SST(hr) 외관상태 변색여부
실시예 1 101 양호 변색없음
비교예 67 불량 변색(흑색)
표 1을 보면 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예 1은 비교예 대비 내식성이 뛰어나고 강판의 변색을 방지하여 강판에 대한 보호 기능이 뛰어난 것을 확인할 수 있다.
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지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 커스터마이징 기반의 스마트팜 서비스 제공 시스템의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
1 : 스마트팜 2 : 고객 단말
3 : 메인 서버 11 : 재배관
12 : 양액수조 13 : 펌프
14 : 양액 공급관 15 : 분기관
16 : 체크밸브 17 : 순환관
20 : 검출 장치 30 : 컨트롤러
40 : 분사 장치 100 : 니즈 입력 모듈
200 : 시설 요소 설정 모듈 300 : 운영데이터 생성 모듈
400 : 교육 자료 제공 모듈 410 : 재배DB
420 : 시설DB 430 : 자료 제공부
500 : 병해 대응 모듈 510 : 병해DB
520 : 검색 수행부 530 : 병해 안내부

Claims (8)

  1. 커스터마이징 기반의 스마트팜 서비스 제공 시스템으로서,
    고객 단말로부터 재배면적 및 재배작물을 포함하는 니즈정보를 입력받는 니즈 입력 모듈;
    상기 니즈정보를 기반으로 스마트팜의 연면적과 온도 및 습도를 포함하는 시설조건을 설정하는 시설 요소 설정 모듈;
    상기 시설조건을 포함하는 상기 스마트팜의 운영데이터를 생성하여 상기 고객 단말에 제공하는 운영데이터 생성 모듈;을 포함하되,
    상기 스마트팜은,
    복수의 작물 배지가 삽입된 재배관 및, 양액수조로부터 펌핑되는 양액을 유도시켜 상기 재배관에 양액을 공급하는 양액 공급관과, 상기 양액 공급관의 인근에 구비되는 것으로 배관 보호제를 상기 양액 공급관의 표면 일 측에 분사하는 분사 장치를 포함하고,
    상기 배관 보호제는,
    테레빈유 20 내지 50 중량부와 글라이코리피드 5 내지 15 중량부 및 청미래덩굴추출물 10 내지 30 중량부와 물 30 내지 60 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 스마트팜 서비스 제공 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 시스템은,
    상기 재배작물 별 재배방법을 포함하는 재배자료를 저장한 재배DB와,
    상기 스마트팜의 장치 작동을 설명하는 시설자료를 저장한 시설DB 및,
    상기 재배DB와 상기 시설DB를 기반으로 교육 자료를 생성하여 상기 고객 단말에 제공하는 자료 제공부를 포함하는 교육 자료 제공 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 스마트팜 서비스 제공 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 시스템은,
    상기 재배작물 별 병해데이터를 저장한 병해DB와,
    상기 니즈정보를 기반으로 상기 병해DB를 검색하는 검색 수행부와,
    상기 검색 수행부의 검색 결과를 포함하는 병해 대응자료를 생성하여 상기 고객 단말에 제공하는 병해 안내부를 포함하는 병해 대응 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 스마트팜 서비스 제공 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 스마트팜은,
    상기 양액 공급관의 일 측에서 분기된 분기관 및,
    상기 분기관의 단부에 구비되어 개폐를 조절하는 체크밸브와,
    상기 분기관의 일 측에서 분기된 것으로, 상기 양액 내에 포함된 오염물을 검출하는 검출 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 스마트팜 서비스 제공 시스템.
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