KR102589015B1 - 광원제어 장치를 포함하는 식물공장 시스템 - Google Patents

광원제어 장치를 포함하는 식물공장 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광원제어 장치를 포함하는 식물공장 시스템에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 실시예에 따르면, 하나 이상의 식물을 발아시켜 일정크기만큼 생장시키는 재배 재비를 포함하고 적어도 하나의 구역으로 구분되는 식물 재배장치, 농축되어 있는 양액과 원수를 일정 비율로 교반하여 상기 식물 재배장치 측으로 제공하는 양액제공장치, 상기 식물 재배장치에 형성되며, 상기 생장되는 식물의 종류에 따라 서로다른 파장을 가지는 광원을 제공하는 광원장치 및 상기 식물재배장치 및 양액제공장치를 제어하는 제어장치를 포함하되, 상기 광원장치는 인입되는 전력을 조절하여 광원장치를 제어하는 광원 전원공급컨트롤러를 포함한다.

Description

광원제어 장치를 포함하는 식물공장 시스템{PLANT FACTORY SYSTEM FOR INCLUDING LIGHT SOURCE CONTROL APPARATUS}
본 발명은 광원제어 장치를 포함하는 식물공장 시스템에 관한 것이다.
식물공장은 폐쇄공간 내에서 식물생장 환경조건을 인공적으로 조성하고 식물의 생장속도를 제어하여 식물을 대량으로 생산할 수 있는 공장을 의미한다. 식물공장과 관련하여, Joseph W. Campbell 등이 1978년 미국 등록특허공보 등록번호 제4,068,405호에서“자동식물생산(automatic food plant production)”의 개념을 제안하였다.
이들은 연속형 컨베이어벨트에 트레이형 식물경작지를 구성하고 인공광을 설치하고 주기적으로 켄베이어가 이동하도록 하였다. 또한, 양액을 중앙에서 공급할 수 있도록 양액공급망을 설치하고, 실내에는 식물생장을 위해 온도, 습도 및 이산화탄소 농도 등이 제어될 수 있도록 하였다.
이러한 발명은 식물공장의 대량생산기술을 제안했다는 면에서 기술적으로 중요한 발전이었다. 그러나, 환경구축시 환경조절의 정밀도가 낮고, 냉난방 비용이 높으며, 인공광원의 설치 및 운영비가 높아 실용화가 매우 저조하였다.
최근 건강 식생활 추구에 따라 샐러드와 같은 간편 식품의 소비가 확대되면서 식용 약초류와 같은 단기소득 임산물에 대한 관심도가 높아지고 있다. 또한 산림자원의 소득화 및 황폐지 복구를 위해 묘목과 같은 장기소득 임산물에 대한 관심도도 높아지고 있다. 이와 같이 임산물의 관심도가 높아짐에 따라 임산물의 재배에 소비되는비용을 절감하면서 생산성을 높일 수 있는 식물공장 환경 제어 기술이 다양하게 개발되고 있다.
상기 식물공장은 기후 여건과 관계없이 365일 작물을 생산할 수 있는 첨단기술이 융합된 식물 자동 생산기술로, 인공적으로 환경이 제어되는 시설에서 작물을 재배하기 때문에 노지 재배, 비닐하우스, 유리 온실 등과는 다르게 계절이나 환경의 변화 및 지리적 입지 조건 등에 구애를 받지 않고 작물을 1년 내내 생산할 수 있는특징이 있다.
이러한 식물공장을 이용하여 임산물의 생산성을 높이기 위해서는 온도, 일사량, 습도, 이산화탄소 농도, 양액공급 등과 같은 임산물의 재배 환경 조건의 제어가 잘 이루어져야 하는데, 현재 개발된 기술들은 상기 재배 환경 조건을 복합적으로 제어하는데 한계가 있는 실정이다
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 식물성장에 필요로하는 광파장을 효과적으로 전달하기 위한 광원제어 장치를 포함하는 식물공장 시스템의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하나 이상의 식물을 발아시켜 일정크기만큼 생장시키는 재배 재비를 포함하고 적어도 하나의 구역으로 구분되는 식물 재배장치, 농축되어 있는 양액과 원수를 일정 비율로 교반하여 상기 식물 재배장치 측으로 제공하는 양액제공장치, 상기 식물 재배장치에 형성되며, 상기 생장되는 식물의 종류에 따라 서로다른 파장을 가지는 광원을 제공하는 광원장치 및 상기 식물재배장치 및 양액제공장치를 제어하는 제어장치를 포함하되, 상기 광원장치는 인입되는 전력을 조절하여 광원장치를 제어하는 광원 전원공급컨트롤러를 포함한다.
상기 광원장치는 상기 전원 공급컨트롤러를 통해 제어된 전원을 제공하는 전원 제공부 및 상기 인입된 전원에 따라 서로다른 빛을 발광하는 광원부를 포함할 수 있다.
상기 광원은 상기 재배 식물에 따라 서로다른 파장을 가지는 광원을 발생시킬 수 있다.
상기 전원 제공부는 상기 전원을 소정의 시간을 반복하여 광원의 파장을 제어할 수 있다.
상기 방법 및 특징을 갖는 본 발명에 따르면, 식물에 필요한 광파장을 제공함으로써, 식물생장을 촉진시킬 수 있다.
또한, 광 발생시 온오프를 통해 광원이 사용하는 전력을 최소화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 식물공장 시스템의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 식물공장 시스템의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 식물재배장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 양액제공장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광원장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광원장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광원장치의 스펙트럼을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 광원치와 기존의 광원장치의 스펙트럼을 비교한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 식물공장 시스템(100)은 경수채, 레디쉬, 로메인상추, 신추, 케일, 쌈배추, 쏘렐, 적축면상추, 앤다이브, 양상추, 트레비소, 삼채, 적겨자, 아이스플랜트, 물냉이, 딸기, 새싹인삼, 씨감자, 루콜라 및 바질과 같은 식물을 재배하기 위한 시스템을 의미합니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 식물공장 시스템의 구성을 설명하기 위한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 식물공장 시스템의 평면도를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 식물재배장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 양액제공장치를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광원장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 5에서 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 식물공장 시스템(100)은 식물재배장치(110), 양액제공장치(120), 광원장치(130), 제어장치(140) 및 전력공급장치를 포함한다.
먼저, 식물재배 장치(110)는 하나 이상의 식물을 발아시켜 일정크기만큼 생장시키는 재배 배지를 포함한다. 이때, 본 발명에서의 하나 이상의 식물을 앞서 설명한 식물등일 수 있으나 식물에 대해서는 한정하지 않는다. 그리고 이러한 식물을 재배하기 위해 재배 배지를 포함한다. 여기서, 재배배지는 담액식 및 거터식으로 형성될 수 있으며, 재배되는 식물에 따라 서로다른 형태의 재배배지를 이용할 수 있다.
다음으로, 양액제공장치(120)는 농축되어 있는 양액과 원수를 일정 비율로 교반하여 식물재배장치(110)측으로 제공한다. 양액제공장치(120)는 도 3에서 나타낸 것과 같이 복수개의 식물재배장치(110)가 복수개의 구역으로 분리된 구역에 각각의 양액을 제공할 수 있다. 이때, 양액제공장치(120)는 공급탱크(121), 공급배관(122) 및 배출탱크(123)를 포함할 수 있다. 먼저, 공급탱크(121)는 농축액과 물을 교반하여 양액을 제조한다. 이때, 제조되는 양액은 농축액의 농축정도와 재배되는 식물에 따라 서로다른 농도로 제작될 수 있다. 그리고 공급탱크(121)의 하측에 공급배관(122)이 연결되고, 연결된 공급배관(122)을 따라 양액을 제공하고, 사용이 완료된 양액은 배출탱크(123)를 통해 배출될 수 있도록 제공한다. 이때, 공급탱크(121)의 용량은 3000L이상을 포함하도록할 수 있으며, 배출탱크(123)는 공급탱크(121)보다 작은 용량을 가지도록 형성될 수 있다. 그러면, 배출탱크(123)로 인입된 사용된 양액은 다시 공급탱크(121)에 인입되어 재사용될 수 있다. 이렇게 사용된 양액을 재사용함으로써, 농축액의 사용을 줄일 수 있으며, 특히 사용되는 물의 양을 절감할 수 있다.
다음으로, 광원장치(130)는 후술할 전력공급장치(150)로부터 전력을 공급받고, 식물 재배장치에 형성되며, 도 6에서 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 광원장치(130)는 전원공급컨트롤러(131), 전원 제공부(132) 및 광원부(133)를 포함한다. 생장되는 식물의 종류에 따라 서로다른 파장을 가지는 광원을 제공한다. 즉, 도 4에서 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 광원장치(130)는 서로다른 파장을 가지도록하여 식물에 투과할 수 있다. 이때, 광원장치(130)는 전력의 공급을 미세하게 제어하여 광원장치(130)가 사용하는 전력의 사용량을 감소시킬 수 있다. 예를 들어 광원장치(130)는 0.1ms동안 광원을 동작시키고, 0.3ms 동안 광원을 오프시키거나 0.2ms동안 광원을 동작시키고, 0.2ms동안 광원을 오프시킴으로써, 광원을 연속으로 발생시키는 방법보다 50% 및 29%의 사용되는 전력을 줄일 수 있다. 그리고, 본 발명의 광원은 적색 및 청색의 파장을 더욱크게 발생시킬 수 있으며, 특히 660nm 및 450nm대역의 바장의 크기를 크게 제공할 수 있어, 재배되는 식물의 생장을 촉진시킬 수 있다.
이렇게 광원장치(130)를 이용함으로써, 광원장치(130)가 사용하는 전력의 양을 줄일 수 있으며, 식물의 성장에 최적화된 파장을 제공할 수 있어, 식물성장을 촉진시켜 식물의 출하를 빠르게 제공할 수 있고, 특히 광원의 동작시간을 줄임으로써, 발생되는 열을 최소화 할 수 있다. 여기서, 식물의 생장시 일정수준의 열은 필요로하나 광원에서 발생되는 열의 경우, 식물의 성장을 방해하는 요소이기 때문에 발열을 최소한으로 잡는방법이 필요하다.
즉, 도 7에서 나타낸 것처럼 본 발명의 광원(133)은 450nm대역과 660nm대역의 파장을 가질 수 있으며, 도 8에서 나타낸 것과 같이 본발명의 경우에는 복수의 대역에서 피크값을 가지는 광원인 반면에 기존에 사용되는 광원의 경우, 660nm대역에서 발생되는 파장이 나타나지 않는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 광원장치를 이용함으로서, 식물생장에 필요로하는 붉은색 파장인 660nm대역의 파장을 제공할 수 있어 식물생장을 더욱 빠르게 제공할 수 있다. 또한, 광원(133)은 LED를 사용함으로써, 사용되는 전력을 최소화 하여 제공할 수 있다.
또한, 광원장치(130)로부터 발생되는 광량은 거리의 제곱에 반비례하도록 식물에 제공되기 때문에 식물의 성장에 따라 광원장치(130)의 높이를 조절할 수 있다.
다음으로, 제어장치(140)는 앞서 설명한 식물재배장치(110), 양액제공장치(120), 광원장치(130)를 제어하기 위한 것으로, 후술할 전력공급장치(150)를 통해 전력을 공급받은 상태에서 각각의 장치별로 전력을 분배하여 제공한다. 그리고 제어장치(140)는 식물재배장치(110), 양액제공장치(120) 및 광원장치(130)로부터 복수의 데이터를 수집하고, 수집된 데이터를 사용자 또는 관리자에게 제공할 수 있다. 이때, 수집되는 데이터는 양액의 흐름 데이터, 식물의 성장 데이터, 전력사용데이터 및 광원의 수명 데이터등일 수 있으며, 이러한 데이터를 획득하여 사용자 또는 관리자에게 제공할 수 있다. 그리고 본 발명에서 획득한 데이터는 3개로 설명하였지만 획득되는 데이터는 변경 및 치환될 수 있다.
다음으로, 전력공급장치(150)는 외부로부터 인입된 전력을 앞서 설명한, 식물재배장치(110), 양액제공장치(120), 광원장치(130) 및 제어장치(140)에 제공한다. 이때, 외부로부터 인입되는 전력은 화력, 풍력, 원자력, 연료전지 또는 태양광을 통해 획득된 전력일 수 있으며, 이렇게 획득된 전력을 식물공장 시스템(100)에서 사용할 수 있도록 변압하여 제공한다.
이때, 변압되는 전력은 AC에서 DC로 변압하거나 220V로 들어온 전압을 40V로 감소시켜 제공한다. 이렇게 변압하여 전력을 각각의 장치에 공급함에 따라 사용되는 소비전력을 최적화할 수 있으며, 전력의 낭비를 줄일 수 있다.
한편, 양액제공장치(120) 및 광원장치(130)의 표면에 도포되는 방수재(GS) 및 기능성첨가재(G)를 포함할 수 있다. 방수재(GS)는 내측벽면에 도포되고 우레탄 5 중량부를 포함(후술하는 헥사데케인(hexadecane) 0.1 중량부 대비)할 수 있다. 방수재(GS)는 우레탄을 포함하여 내측벽면에 방수성을 부가한다.도 9는 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
기능성첨가재(G)는 알루미늄 0.2 중량부를 포함하는(또는 알루미늄으로 이루어지는) 내피재(G1), 헥사데케인(hexadecane) 0.1 중량부를 포함하는 열완충재(G2), 폴리에스터를 0.3 중량부를 포함하는(또는 폴리에스터로 구성되는 이루어지는) 흡음재(G3), 피-스티렌술포닉산(p-styrenesulfonic acid, SSNa) 0.2 중량부를 포함하는 음이온성 폴리머 물질(G4), 스프링강 0.2 중량부를 포함하는(또는 스프링강으로 이루어지는) 탄성체(G5)를 포함한다.
기능성첨가재(G)의 각 성분의 비율은 헥사데케인(hexadecane) 0.1 중량부를 기준으로 하였다.
상기 내피재(G1)는 상기 열완충재(G2)를 감싸는 구형이고, 상기 흡음재(G3)는 상기 내피재(G1)를 감싸되 외면이 반구형의 마루와 골이 반복되는 요철 형상이고, 상기 음이온성 폴리머 물질(G4)은 상기 흡음재(G3)의 골에 구비되고, 상기 흡음재(G3)는 상기 탄성체(G5)의 내측 단부가 삽입되도록 상기 마루에서 내측으로 함몰 형성된 삽입홈을 포함하고, 상기 탄성체(G5)는 코일 형상이며 상기 삽입홈에 내측 단부가 삽입되어 상기 흡음재(G3)의 외부에 구비될 수 있다.
여기에서 내측이란 상기 기능성첨가재(G)의 후술하는 단위체(GU)의 중심측을 의미하며, 외측은 상기 중심측에서 방사상 방향을 의미한다.
도 9를 참조하여, 기능성첨가재(G)를 보다 구체적으로 설명하면, 상기 내피재(G1)는 구 형상이며, 알루미늄 재질이고, 내측에 후술하는 음이온성 폴리머 물질(G4)이 수용되는 수용공간이 형성된다. 또한 상기한 방수재(GS)에 혼합되어 분산 배치될 수 있다.
상기한 내피재(G1)는 알루미늄이 0.2 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 알루미늄이 0.2 중량부를 초과 하는 경우, 기능성첨가재(G)의 무게를 지나치게 증대시켜 분산성을 저하시키며, 0.2 중량부 미만인 경우 후술하는 열완충재(G2)를 충분히 감싸지 못해 열완충재(G2)가 소실될 우려가 있다.
흡음재(G3)는 상기한 내피재(G1) 외부에 구비되어 내피재(G1)를 감싸는 것으로, 상기 방수재(GS)와 혼합되어 방수재(GS)에서 분산 배치된다.
흡음재(G3)는 폴리에스터를 포함하여 소리 음파를 흡수한다. 상술한 바와 같이, 흡음재(G3)는 외면(표면)이 반구형의 마루와 골이 반복되는 요철 형상이어서, 소리 음파와 접촉 면적이 많기 때문에 흡음 성능이 보다 향상된다.
흡음재(G3)는 폴리에스터가 0.3 중량부 포함되는데, 폴리에스터가 0.3 중량부 미만일 경우 흡음 성능이 떨어지고 0.3 중량부를 초과할 경우 기능성첨가재(G)의 무게를 지나치게 증대시켜 기능성첨가재(G)의 분산성을 저하시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 내피재(G1)가 상기한 흡음재(G3)의 내측에 구비되기 때문에, 흡음재(G3)를 통과하는 소리 음파가 내피재(G1)에 의해 반사되어 상기한 흡음재(G3)의 내측에 흡수되도록 할 수 있다.
상기한 열완충재(G2)는 상기한 내피재(G1)의 내측에 형성되는 상기 수용공간에 채워지는 것으로, 상술한 바와 같이 헥사데케인을 포함할 수 있다.
헥세데케인(C16H34)는 융점이 약 18.2℃인 상변화물질(Phase Change Material, PCM)이다.
상변화물질은 주변의 온도변화에 따라 상(Phase)이 변할 때, 온도의 변화 없이 잠열(Latent heat)의 형태로 외부 요인 없이 능동적으로 열을 저장·방출할 수 있는 에너지 저장 물질이다.
일반적으로 상변화가 일어날 때 온도변화 없이 출입하는 열인 잠열(Latent heat)은, 상변화를 수반하지 않고 온도변화를 보이며 출입하는 열인 현열(Sensible heat)에 비해서 현저하게 높은 열량을 갖는다. 이 특징을 이용해서 높은 양의 열에너지를 저장하거나, 온도를 유지 시키는데 이용할 수 있다.
상기한 열완충재(G2)는 상기한 융점을 변화시키기 위해 헥세데케인 이외에 운데칸(Undecane), 도데칸(Dodecane), 트리데칸(Tridecane), 테트라데칸(Tetradecane), 펜타데칸(Pentadecane), 헥사데칸(Hexadecane), 헵타데칸(Heptadecane), 옥타데칸(Octadecane), 노나데칸(Nonadecane) 및 에이코산(Eicosane), 트라이아콘테인(Triacontane) 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 열완충재(G2)의 융점은 상온인 15~25℃ 범위 내에서 조절 될 수 있다.
상기한 열완충재(G2)는 상기한 내피재(G1)의 온도를 유지하는 역할을 수행할 수 있다. 다라서 열완충재(G2)가 고온에서 팽창하거나 또는 저온에서 수축하여 균열이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
따라서 내피재(G1)의 균열에 따른 열완충재(G2)의 소실 억제와, 소리 음파 반사능의 저하를 억제하여 기능성첨가재(G)의 흡음 성능을 온도 변화에도 유지할 수 있다.
또한 내피재(G1) 및 상기한 흡음재(G3)가 상기한 열완충재(G2)와 연교환을 하여 결과적으로 열완충재(G2)와 방수재(GS)가 열교환을 이루도록 하여, 방수재(GS)의 온도변화에 의한 수축 및 팽창에 따른 균열, 손상, 변형 발생 등을 억제하는 역할을 수행할 수 있다.
열완충재(G2)는 상술한 바와 같이 헥사데케인 0.1 중량부가 포함될 수 있는데, 헥사데케인이 0.1 중량부 미만이 사용될 경우, 내피재(G1)가 특정 온도(예시적으로 15~25℃ 또는 약 18.2℃)에서 벗어나는 걸 효과적으로 억제할 수 없으며, 헥사데케인이 0.1 중량부를 초과하는 경우 상술한 내피재(G1)의 수용공간에 수용될 수 없다는 문제점이 있다.
음이온성 폴리머 물질(G4)은 상술한 바와 같이 피-스티렌술포닉산을 포함 할 수 있는데, 더하여 하이드로겔 프레-폴리머를 더 포함할 수 있다.
음이온성 폴리머 물질(G4)은 피-스티렌술포닉산과 하이드로겔 프레-폴리머를 혼합(1:19 비율)하고 UV 경화된 것일 수 있다.
상기한 음이온성 폴리머 물질(G4)은 흡음재(G3) 외측에 구비된다.
음이온성 폴리머 물질(G4)은 0.2 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 0.2 중량부 미만이 사용될 경우 음전하가 충분하지 않으며, 0.2 중량부가 초과되는 경우 기능성첨가재(G)의 무게를 지나치게 증대시켜 분산성을 저하시킨다는 문제점이 있다.
방수재(GS)에 기능성첨가재(G)의 단위체(GU)가 다수 포함될 수 있는데, 도포되는 과정에서 다수의 단위체(GU)간 정전기적 척력에 의해 상호 밀어내어 본 조성물(방수재(G) 및 기능성첨가재(G)의 혼합물)에서 다수의 단위체(GU)들의 분산성을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 음이온성 폴리머 물질(G4)은 흡음재(G3)의 골에 구비될 수 있는데, 이를 통해 이웃하는 단위체(GU)간의 충돌 또는 본 조성물의 다른 물질과의 충돌을 억제하여 음이온성 폴리머 물질(G4)이 손상되는 것을 억제할 수 있다.
상기 탄성체(G5)는 상기한 흡음재(G3)의 외부(외면, 표면)에 구비되는 것으로, 스프링강을 포함한다.
상술한 바와 같이, 흡음재(G3)는 마루의 외면에서 내측으로 함몰 형성된 삽입홈을 포함하고, 상기 탄성체(G3)는 내측 단부가 상기 삽입홈에 삽입되어 구조적을 안정되게 고정된다.
상술한 바와 같이 탄성체(G3)는 코일 형상이며 흡음재(G3)의 마루 외측단부에 구비되어 단위체(GU)의 탄성을 부가한다.
따라서 다수의 단위체(GU)가 포함된 방수재(GS) 및 기능성첨가재(G)를 교반하는 과정에서 이웃하는 단위체(GU)가 충돌함에 따라 단위체(GU)가 파손되는 것을 억제하고, 코일 형상의 탄성체(G5)가 압축되어 탄성 복원됨에 따라 이웃하는 단위체(GU)가 상호 멀어지도록 하여 방수재(GS)에서 기능성첨가재(G)의 분산성을 향상시킬 수 있다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 청구범위를 통해 한정되지 않은 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 식물공장 시스템
110: 식물재배장치
120: 양액제공장치
121: 공급탱크
122: 공급배관
123: 배출탱크
130: 광원장치
131: 전원공급컨트롤러
132: 전원 제공부
133: 광원부
140: 제어장치
150: 전력공급장치

Claims (4)

  1. 하나 이상의 식물을 발아시켜 일정크기만큼 생장시키는 재배 배지를 포함하고 적어도 하나의 구역으로 구분되는 식물 재배장치;
    농축되어 있는 양액과 원수를 일정 비율로 교반하여 상기 식물 재배장치 측으로 제공하는 양액제공장치;
    상기 식물 재배장치에 형성되며, 상기 생장되는 식물의 종류에 따라 서로다른 파장을 가지는 광원을 제공하는 광원장치; 및
    상기 식물재배장치 및 양액제공장치를 제어하는 제어장치;를 포함하되,
    상기 광원장치는 인입되는 전력을 조절하여 광원장치를 제어하는 광원 전원공급컨트롤러를 포함하고,
    상기 양액제공장치 및 광원장치의 표면에 도포되는 방수재(GS) 및 기능성첨가재(G)를 더 포함하되,
    상기 방수재(GS)는 상기 양액제공장치 및 광원장치의 외면에 도포되고,
    상기 기능성첨가재(G)는,
    헥사데케인(hexadecane) 0.1 중량부를 포함하는 열완충재(G2);
    상기 헥사데케인(hexadecane) 0.1 중량부 대비, 알루미늄 0.2 중량부를 포함하고, 상기 열완충재(G2)를 감싸고 구형인 내피재(G1);
    상기 헥사데케인(hexadecane) 0.1 중량부 대비, 폴리에스터 0.3 중량부를 포함하고, 상기 내피재(G1)를 감싸되 외면이 반구형의 마루와 골이 반복되는 요철 형상이고, 상기 방수재(GS)와 혼합되는 흡음재(G3);
    상기 헥사데케인(hexadecane) 0.1 중량부 대비, 피-스티렌술포닉산(p-styrenesulfonic acid, SSNa) 0.2 중량부를 포함하고, 상기 흡음재(G3)의 골에 구비되는 음이온성 폴리머 물질(G4); 및
    헥사데케인(hexadecane) 0.1 중량부 대비, 스프링강 0.2 중량부를 포함하고, 상기 마루에 구비되는 코일 형상의 탄성체(G5);를 포함하고,
    상기 흡음재(G3)는 마루에서 내측으로 함몰 형성된 삽입홈을 포함하고, 상기 탄성체(G5)는 내측 단부가 상기 삽입홈에 삽입되어 결합되고,
    상기 방수재(GS)는 상기 헥사데케인(hexadecane) 0.1 중량부 대비, 우레탄 5 중량부를 포함하는 식물공장 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원장치는
    상기 전원 공급컨트롤러를 통해 제어된 전원을 제공하는 전원 제공부; 및
    상기 인입된 전원에 따라 서로다른 빛을 발광하는 광원부를 포함하는 식물공장 시스템
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 광원은
    상기 재배 식물에 따라 서로다른 파장을 가지는 광원을 발생시키는 식물공장 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 전원 제공부는
    상기 전원을 소정의 시간을 반복하여 광원의 파장을 제어하는 식물공장 시스템.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101321336B1 (ko) * 2013-03-19 2013-10-29 (주)유양디앤유 식물공장 재배작물의 다단형 재배장치
KR102268524B1 (ko) * 2020-10-29 2021-06-24 주식회사 아이엘사이언스 실리콘 LED 램프를 이용한 IoT제어 스마트팜 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101321336B1 (ko) * 2013-03-19 2013-10-29 (주)유양디앤유 식물공장 재배작물의 다단형 재배장치
KR102268524B1 (ko) * 2020-10-29 2021-06-24 주식회사 아이엘사이언스 실리콘 LED 램프를 이용한 IoT제어 스마트팜 시스템

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