KR102649588B1 - Method for providing uniform light environment in natural light hybrid-type multi-layered plant cultivation system and System using the same method - Google Patents

Method for providing uniform light environment in natural light hybrid-type multi-layered plant cultivation system and System using the same method Download PDF

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Abstract

본 발명은 스마트 식물 재배 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 자연광과 인공광을 병용하는 자연광 하이브리드형 다층 식물 재배 시스템에서 균일한 광 환경을 조성하는 방법, 및 상기 방법이 적용된 자연광 하이브리드형 다층 식물 재배 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a smart plant cultivation system, and specifically, to a method of creating a uniform light environment in a natural light hybrid type multi-layer plant cultivation system using both natural light and artificial light, and to a natural light hybrid type multi-layer plant cultivation system to which the method is applied. It's about.

Description

자연광 하이브리드형 다층 식물 재배 시스템에서 균일한 광 환경을 조성하는 방법 및 상기 방법이 적용된 시스템 {Method for providing uniform light environment in natural light hybrid-type multi-layered plant cultivation system and System using the same method}Method for providing uniform light environment in natural light hybrid-type multi-layered plant cultivation system and System using the same method}

본 발명은 자연광과 인공광을 병용한 하이브리드 다층 식물 재배 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 자연광과 인공광을 병용하여 온실 내 균일한 광환경을 조성하여 작물간 생육편차를 최소화시키는 방법, 및 상기 방법이 적용된 자연광 하이브리드형 다층 식물 재배 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid multi-layer plant cultivation system using a combination of natural light and artificial light. Specifically, a method of minimizing growth variation between crops by creating a uniform light environment in a greenhouse by using natural light and artificial light in combination, and methods to which the method is applied This relates to a natural light hybrid multi-layer plant cultivation system.

수직형 다층 식물재배 시스템(버티컬팜)은 기후나 계절의 영향을 받지 않고 작물 생육을 위한 재배조건을 구성하여 다층 재배하는 시설로서 미래농업의 핵심기술이다. The vertical multi-layer plant cultivation system (vertical farm) is a core technology of future agriculture as a multi-layer cultivation facility that creates cultivation conditions for crop growth without being affected by climate or season.

다층재배 구현시 가장 중요한 기술적 요인은 안정적인 생육환경을 제공함으로써 작물간 생육편차가 발생하지 않도록 하는 것인데, 인공광(LED 등)을 활용하면 광량, 온도, 습도, CO2 등 재배조건을 비교적 쉽게 조절하여 안정적인 생육환경을 제공할 수 있기 때문에, 기존 버티컬팜 기술은 인공광(LED)을 중심으로 개발되어 왔다. The most important technical factor when implementing multi-layer cultivation is to prevent growth deviations between crops by providing a stable growth environment. Using artificial light (LED, etc.), cultivation conditions such as light amount, temperature, humidity, and CO2 can be relatively easily adjusted to provide stable growth. Because it can provide a growth environment, existing vertical farm technology has been developed focusing on artificial light (LED).

그러나 인공광 버티컬팜은 인공광 시설 설치비와 광조달을 위한 전기사용료가 너무 비싼 것이 문제였는데, 특히 광 요구량이 높은 작물은 인공광을 사용시 재배비용이 너무 높아 수익확보가 불가능했기 때문에, 인공광 버티컬팜의 재배 가능 작물은 광 요구량이 낮은 엽채소 등에 한정되어 있었다. 그나마도 모든 엽채소 재배가 가능했던 것이 아니고, 광요구량이 낮은 성장 초기 단계(정식후 1개월 미만)에서 포기채로 수확해 샐러드 형태로 판매할 수 있는 몇몇 품종의 재배시에만 제한된 수익을 확보할 수 있었기 때문에, 인공광 버티컬팜의 작물재배 범용성과 수익성이 매우 낮아 기술개발 및 확산이 정체되어 있다. However, the problem of artificial light vertical farms was that the installation cost of artificial light facilities and the electricity usage fee for light procurement were too expensive. In particular, crops with high light requirements had too high cultivation costs when using artificial light, making it impossible to secure profits. Crops that can be grown in artificial light vertical farms It was limited to leafy vegetables with low light requirements. Even so, it was not possible to grow all leafy vegetables, and limited profits could only be secured by cultivating a few varieties that could be harvested as vegetables in the early stages of growth (less than 1 month after planting) with low light requirements and sold as salads. Therefore, the versatility and profitability of artificial light vertical farms for crop cultivation are very low, and technology development and diffusion are stagnant.

자연광의 경우 인공광과 달리 별도의 광 조달비용이 발생하지 않는 장점이 있지만, 일출부터 일몰까지 광량/광질이 변화되고, 기후조건, 계절조건 등에 따라 불규칙하게 변화하므로, 자연광의 변화에 맞춰 안정적인 생육환경을 조성하여 다층재배시 작물간 생육편차가 발생하지 않도록 하는 것은 거의 불가능에 가까웠기 때문에 현재까지도 다층재배 모델이 개발되지 못하였던 것이 현실이다. Unlike artificial light, natural light has the advantage of not incurring separate light procurement costs, but since the amount/quality of light changes from sunrise to sunset and changes irregularly depending on climate conditions, seasonal conditions, etc., a stable growth environment is provided in accordance with changes in natural light. Because it was almost impossible to prevent growth deviations between crops during multi-layer cultivation, the reality is that a multi-layer cultivation model has not been developed to date.

그러나 기후변화, 인구증가 등에 따른 식량부족에 대응하기 위해 단위면적당 생산력을 증대시키는 방법은 수직형 다층재배가 거의 유일하고, 인공광 버티컬팜 모델은 광조달 비용의 문제를 해결할 수 없기 때문에 미래농업의 적합한 모델로 자연광을 활용한 버티컬팜을 개발하는 것은 필수적인 과제라 할 수 있다. However, vertical multi-layer cultivation is almost the only way to increase production capacity per unit area to respond to food shortages due to climate change and population growth, and the artificial light vertical farm model cannot solve the problem of light procurement costs, so it is not suitable for future agriculture. Developing a vertical farm using natural light as a model can be said to be an essential task.

한국 등록특허 10-1121067 (2012.02.21.등록)Korean registered patent 10-1121067 (registered on February 21, 2012) 한국 특허공개 10-2022-0111434 (2022.08.09.공개)Korean Patent Publication 10-2022-0111434 (published on 2022.08.09.)

본 발명의 일 목적은 자연광과 인공광을 병용하는 자연광 하이브리드형 다층 식물 재배 시스템에서 광센서를 사용하지 않고도 모든 식재 위치에서 균일한 광 환경을 조성할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a method for creating a uniform light environment at all planting locations without using an optical sensor in a natural light hybrid multi-layer plant cultivation system that uses both natural light and artificial light.

본 발명의 다른 일 목적은 전술한 방법을 채용한 자연광 하이브리드형 다층 식물 재배 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a natural light hybrid type multi-layer plant cultivation system employing the above-described method.

본 발명은 자연광을 활용한 버티컬팜 구축시 불규칙한 자연광이 유발하는 작물 생육편차를 최소화시킬 수 있는 균일한 광환경 조성방법에 관한 것으로, 재배공간(온실)을 채광부와 단열부로 나누고, 채광부로부터 유입되는 자연광을 산광 처리하며, 재배장치 내 재배작물까지 자연광 도달율에 따라 공간을 구분하여 각 재배작물에게 공급되는 광량을 수치화하여 부족분을 인공광으로 보광하는 방법을 사용하고자 한다.The present invention relates to a method of creating a uniform light environment that can minimize crop growth deviations caused by irregular natural light when building a vertical farm using natural light. The cultivation space (greenhouse) is divided into a lighting section and an insulation section, and the cultivation space (greenhouse) is divided into a lighting section and an insulation section, and the We plan to use a method that diffuses the incoming natural light, divides the space according to the rate of natural light reaching the cultivated crops in the cultivation device, quantifies the amount of light supplied to each cultivated crop, and compensates for the shortfall with artificial light.

작물의 생육편차는 광량/광질, 온도, 습도, CO2, 비료량, 토질 등 다양한 조건에 의해 발생한다. 그러나 자연광을 활용한 다층재배시 광 문제를 제외한 다른 재배환경은 인위적으로 통제가 가능하고, 광 조건에 따라 다른 재배조건이 변화된다는 점에서 본 발명을 이용하여 자연광의 불규칙함으로 인해 발생되는 문제를 통제할 수 있다면, 자연광 활용 버티컬팜 구축이 가능해진다는 점에서 큰 의미가 있다.Deviations in crop growth are caused by various conditions such as light quantity/light quality, temperature, humidity, CO2, fertilizer amount, and soil quality. However, in multi-layer cultivation using natural light, other cultivation environments other than light problems can be artificially controlled, and in that other cultivation conditions change depending on light conditions, the present invention can be used to control problems caused by irregularities in natural light. If this can be done, it will be of great significance in that it will be possible to build a vertical farm utilizing natural light.

본 발명의 일 양태에 따르면, 다층 식물 재배 시스템에서 균일한 광 환경을 조성하는 방법으로서, 상기 방법은 According to one aspect of the present invention, a method for creating a uniform light environment in a multi-layer plant cultivation system, the method comprising:

(a) 식물 재배 시스템 내에서 광이 식물 재배층에 도달하는 비율에 따라 책정된 2개 이상의 등급을 기준으로 각 식물 재배층을 2개 이상의 섹터로 구별하는 단계; (a) within the plant cultivation system, distinguishing each plant cultivation layer into two or more sectors based on two or more grades determined according to the rate at which light reaches the plant cultivation layer;

(b) 태양의 남중고도에서의 조도(lux 단위)를 측정하고 상기 조도로부터 일평균 자연광 조도(lux 단위)를 구하는 단계; (b) measuring the illuminance (unit of lux) at the southern and middle altitude of the sun and calculating the daily average natural light illuminance (unit of lux) from the illuminance;

(c) 상기 일평균 자연광 조도로부터 광 단위변환 환산 기준에 따라 PPFD (광합성 유효광량 자속 밀도)를 계산하는 단계;(c) calculating PPFD (photosynthetically effective light flux density) from the daily average natural light intensity according to light unit conversion standards;

(d) 상기 PPFD에 기초하여, 식물 재배층의 상기 구별되는 각 섹터에서의 도달 PPFD 를 계산하는 단계;(d) calculating the reached PPFD in each distinct sector of the plant cultivation layer, based on the PPFD;

(e) 각 식물 종류에 따른 목표 DLI (일적산 광량)와 평균 일조 시간에 기초하여, 일조 시간내 필요한 PPFD 를 환산하는 단계;(e) converting the PPFD required within the sunshine hours based on the target DLI (daily integrated light) and average sunshine hours for each plant type;

(f) 상기 일조 시간내 필요한 PPFD 값과 각 섹터별 도달 PPFD 를 비교하여 각 섹터별 시간당 부족한 PPFD 를 계산하는 단계;(f) calculating the insufficient PPFD per hour for each sector by comparing the required PPFD value within the sunshine hours and the PPFD reached for each sector;

(g) 평균 일조시간과 각 섹터별 시간당 부족 PPFD 를 곱하여 구한 값을 인공광 보광시간으로 나누어서 인공광으로부터 보충되어야하는 시간당 PPFD 값을 계산하는 단계;(g) calculating the hourly PPFD value that must be supplemented from artificial light by dividing the value obtained by multiplying the average sunlight time by the hourly deficit PPFD for each sector by the artificial light supplementation time;

(h) 상기 인공광으로부터 보충되어야 하는 PPFD 값을 인공광원 용량으로 환산하는 단계; 및(h) converting the PPFD value to be supplemented from artificial light into artificial light source capacity; and

(i) 상기 LED 용량으로부터 각 섹터별 필요한 인공광원 갯수를 계산하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.A method including (i) calculating the number of artificial light sources required for each sector from the LED capacity is provided.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 일평균 자연광 조도는 상기 남중고도 조도의 50~70% 로 추정하여 계산한 값일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the daily average natural light illuminance may be a value calculated by estimating 50 to 70% of the south middle altitude illuminance.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 인공광원은 LED 일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the artificial light source may be an LED.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다층 식물 재배 시스템은 하기를 포함하는 것인 방법이 제공된다:According to one embodiment of the present invention, a method is provided wherein the multi-layer plant cultivation system includes:

자연광이 입사가능한 채광부(101) 및 벽면의 일부 또는 전부를 따라 단열재가 설치된 차광 단열부(102)를 포함하는 하우징 본체 및 상기 차광 단열부(102) 벽면의 일부 또는 전부에 설치되어 하우징 본체 내부의 광을 반사하는 광반사부(130)를 포함하는 시스템 하우징부(100);A housing main body including a light blocking part 101 through which natural light can enter and a light blocking insulating part 102 with insulation installed along part or all of the wall, and the light blocking insulating part 102 installed on part or all of the wall and inside the housing main body. A system housing unit 100 including a light reflection unit 130 that reflects light;

복수의 수직 지지 프레임(411)과 복수의 수평 지지 프레임(412)에 의해 구획되고, 수직으로 배열된 복수의 식물 재배층 및 인공광을 선택적으로 조사하는 조명부(240)를 포함하며, 상기 시스템 하우징부의 하우징 내부에 위치하는 수직형 식물 재배부(200); 및It is partitioned by a plurality of vertical support frames 411 and a plurality of horizontal support frames 412, and includes a plurality of vertically arranged plant cultivation layers and a lighting unit 240 that selectively irradiates artificial light, and the system housing portion A vertical plant cultivation unit 200 located inside the housing; and

공기 이동 통로(423) 및 상기 공기 이동 통로(423)의 공기를 하우징 내부로 분사하는 복수의 공기 유출구(422)를 포함하고 상기 수직 지지 프레임(411)과 상기 수평 지지 프레임(412)을 구성하는 지지프레임용 파이프(420), 상기 지지 프레임용 파이프(420)의 공기 이동 통로(423) 내로 공기를 유입하는 공기공급부(미도시), 공기의 습도 제어를 위한 습도 제어부(430), 공기 중 이산화탄소 함량 제어를 위한 이산화탄소 제어부(440), 및 공기의 압력 제어를 위한 공기압 제어부(450)를 포함하고, 상기 공기공급부를 통해 유입되는 공기는 하우징 내부의 목표 온도, 습도, 및 이산화탄소 농도로 조절된 공기인 공기 순환부(400),It includes an air movement passage 423 and a plurality of air outlets 422 that spray air from the air movement passage 423 into the interior of the housing, and constitutes the vertical support frame 411 and the horizontal support frame 412. A support frame pipe 420, an air supply unit (not shown) that introduces air into the air movement passage 423 of the support frame pipe 420, a humidity control unit 430 for controlling the humidity of the air, and carbon dioxide in the air. It includes a carbon dioxide control unit 440 for controlling the content, and an air pressure control unit 450 for controlling the pressure of the air, and the air flowing in through the air supply unit is air adjusted to the target temperature, humidity, and carbon dioxide concentration inside the housing. phosphorus air circulation unit (400),

여기서 상기 수직형 식물 재배부의 조명부는 복수의 인공광원을 포함하고 상기 균일한 광 환경을 조성하는 방법에 따라 계산된 섹터 및 각 섹터별 인공광원 개수에 따라 조명부에서 선택적으로 인공광원의 스위치 온 또는 오프를 제어할 수 있다.Here, the lighting unit of the vertical plant cultivation unit includes a plurality of artificial light sources, and the lighting unit selectively switches on or off the artificial light source according to the sector and the number of artificial light sources for each sector calculated according to the method for creating a uniform light environment. can be controlled.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하우징 본체에서 상기 채광부(101) 대 상기 차광 단열부(102)의 면적비가 3.5 ~ 4.5 대 5.5 ~ 6.5 일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the area ratio of the lighting part 101 to the light blocking and insulating part 102 in the housing main body may be 3.5 to 4.5 to 5.5 to 6.5.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 채광부(101)는 상기 하우징 천장부에 경사진 광 투과창을 포함하고, 상기 경사진 광 투과창의 경사면이 지면에 수직하는 수직선과 이루는 각도(θ)가 40 내지 50도의 범위 내에 있는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the skylight unit 101 includes an inclined light-transmitting window on the ceiling of the housing, and the angle (θ) formed by the inclined surface of the inclined light-transmitting window with the vertical line perpendicular to the ground is 40. It may be within a range of 50 degrees.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 채광부(101)는 하우징 본체의 남쪽에 위치하고, 상기 채광부(101)의 경사진 광 투과창의 꼭지점과 하우징 본체 바닥부의 북쪽 모서리 하단이 이루는 각도가, 태양의 연평균 남중고도값이 되도록 할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the skylight unit 101 is located on the south side of the housing main body, and the angle formed between the vertex of the inclined light-transmitting window of the skylight unit 101 and the bottom of the northern corner of the bottom of the housing main body is the sun. It can be made to be the annual average south central altitude value of.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 천장 구획판(120)은 하우징 내부를 향하는 하면에 광반사 부재를 더 포함하여, 상기 천장 구획판(120)으로 입사하는 자연광은 투과하고 하우징 내부로부터의 광은 반사하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the ceiling partition plate 120 further includes a light reflection member on the lower surface facing the inside of the housing, so that the light incident on the ceiling partition plate 120 Natural light may be transmitted and light from inside the housing may be reflected.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 지지 프레임용 파이프(420)의 적어도 2개 이상의 면 상에 상기 공기 유출부(612)가 형성되어, 유출된 공기가 하우징 내부에서 복수의 방향으로 순환되도록 할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the air outlet 612 is formed on at least two surfaces of the support frame pipe 420 to allow the leaked air to circulate in a plurality of directions inside the housing. You can.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공기 순환부(400)의 공기 공급부를 통해 유입되는 공기는 온도, 습도, 및 이산화탄소 농도가 조절된 공기이고, 상기 습도 및 이산화탄소는 상기 공기 이동용 파이프(610)에서 수증기 및 이산화탄소를 공기 중으로 분사함으로써 조절되는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the air flowing in through the air supply part of the air circulation unit 400 is air whose temperature, humidity, and carbon dioxide concentration have been adjusted, and the humidity and carbon dioxide are connected to the air movement pipe 610. It may be controlled by spraying water vapor and carbon dioxide into the air.

본 발명의 다른 일 양태에 따르면 하기를 포함하는 식물 재배 시스템이 제공된다:According to another aspect of the present invention, a plant cultivation system is provided comprising:

자연광이 입사가능한 채광부(101) 및 벽면의 일부 또는 전부를 따라 단열재가 설치된 차광 단열부(102)를 포함하는 하우징 본체 및 상기 차광 단열부(102) 벽면의 일부 또는 전부에 설치되어 하우징 본체 내부의 광을 반사하는 광반사부(130)를 포함하는 시스템 하우징부(100);A housing main body including a light blocking part 101 through which natural light can enter and a light blocking insulating part 102 with insulation installed along part or all of the wall, and the light blocking insulating part 102 installed on part or all of the wall and inside the housing main body. A system housing unit 100 including a light reflection unit 130 that reflects light;

복수의 수직 지지 프레임(411)과 복수의 수평 지지 프레임(412)에 의해 구획되고, 수직으로 배열된 복수의 식물 재배층 및 인공광을 선택적으로 조사하는 조명부(240)를 포함하며, 상기 시스템 하우징부의 하우징 내부에 위치하는 수직형 식물 재배부(200)로서, 여기서 상기 수직형 식물 재배부의 조명부(240)는 전술한 균일한 광환경 조성 방법에 따라 계산된 섹터 및 각 섹터별 인공광원 개수에 따라 선택적으로 인공광원의 스위치 온 또는 오프를 제어하기 위한 제어부 및 복수의 인공광원을 포함하는, 수직형 식물 재배부(200); 및It is partitioned by a plurality of vertical support frames 411 and a plurality of horizontal support frames 412, and includes a plurality of vertically arranged plant cultivation layers and a lighting unit 240 that selectively irradiates artificial light, and the system housing portion A vertical plant cultivation unit 200 located inside a housing, where the lighting unit 240 of the vertical plant cultivation unit is selectively selected according to the number of sectors and artificial light sources for each sector calculated according to the method for creating a uniform light environment described above. A vertical plant cultivation unit 200 including a control unit for controlling the switch on or off of the artificial light source and a plurality of artificial light sources; and

공기 이동 통로(423) 및 상기 공기 이동 통로(423)의 공기를 하우징 내부로 분사하는 복수의 공기 유출구(422)를 포함하고 상기 수직 지지 프레임(411)과 상기 수평 지지 프레임(412)을 구성하는 지지프레임용 파이프(420), 상기 지지 프레임용 파이프(420)의 공기 이동 통로(423) 내로 공기를 유입하는 공기공급부(미도시), 공기의 습도 제어를 위한 습도 제어부(430), 공기 중 이산화탄소 함량 제어를 위한 이산화탄소 제어부(440), 및 공기의 압력 제어를 위한 공기압 제어부(450)를 포함하고, 상기 공기공급부를 통해 유입되는 공기는 하우징 내부의 목표 온도, 습도, 및 이산화탄소 농도로 조절된 공기인 공기 순환부(400).It includes an air movement passage 423 and a plurality of air outlets 422 that spray air from the air movement passage 423 into the interior of the housing, and constitutes the vertical support frame 411 and the horizontal support frame 412. A support frame pipe 420, an air supply unit (not shown) that introduces air into the air movement passage 423 of the support frame pipe 420, a humidity control unit 430 for controlling the humidity of the air, and carbon dioxide in the air. It includes a carbon dioxide control unit 440 for controlling the content, and an air pressure control unit 450 for controlling the pressure of the air, and the air flowing in through the air supply unit is air adjusted to the target temperature, humidity, and carbon dioxide concentration inside the housing. Phosphorus air circulation unit (400).

본 발명의 방법에 따르면 광센서를 통해 각 식재층마다 광량을 일일이 확인하여 부족한 인공광을 보광할 일 없이, 태양의 평균 남중고도, 각 식물에 필요한 DLI 등의 정보만을 이용함으로써 식재층의 각 섹터에 적합한 인공광의 광량을 조절할 수 있으므로, 다층 식물 재배 시스템에서 각 식재층에 필요한 인공광의 광량을 효율적이면서도 비용 효과적으로 제어할 수 있다는 이점이 있다.According to the method of the present invention, each sector of the planting layer is monitored by using only information such as the average solar altitude and DLI required for each plant, without compensating for insufficient artificial light by individually checking the amount of light for each planting layer through an optical sensor. Since the amount of artificial light suitable for the plant can be adjusted, there is an advantage in that the amount of artificial light required for each planting layer in a multi-layer plant cultivation system can be controlled efficiently and cost-effectively.

또한, 본 발명에 따른 식물 재배 시스템(10)은 인공광과 자연광을 선택에 따라 동시에 이용할 수 있으며, 식물 재배 시스템(10)의 채광부(101)의 투명한 유리 및 플라스틱 온실 창문 외부에 설치된 1차 외부차양시설(103a, 103b)의 개폐를 통해 자연광이 부족할 경우는 완전 개방하고, 자연광이 과할 경우에는 필요한 만큼 차단하여, 온실내로 DLI가 충족될 수 있는 충분한 광 유입이 가능하도록 조절하고, 천장 구획판(120)을 통해 온실내로 유입된 광을 2차로 산광하여 자연광이 온실 내부 구석구석까지 잘 도달할 수 있도록 하여 인공광 사용량을 줄여 광조달 에너지 비용을 절감할 수 있고, 내부 온도 조절에 차광 단열부의 단열재 뿐만 아니라 지열도 이용함으로써 시스템 전력 소모 저감에 기여할 수 있다.In addition, the plant cultivation system 10 according to the present invention can simultaneously use artificial light and natural light depending on selection, and the primary external light installed outside the transparent glass and plastic greenhouse window of the lighting part 101 of the plant cultivation system 10 By opening and closing the shading facilities (103a, 103b), if natural light is insufficient, it is completely opened, and if natural light is excessive, it is blocked as necessary to allow sufficient light to flow into the greenhouse to satisfy the DLI, and the ceiling partition plate is adjusted to allow sufficient light to flow into the greenhouse. By secondary diffusion of the light flowing into the greenhouse through (120), natural light can reach every corner of the greenhouse, thereby reducing the amount of artificial light used and energy costs for light procurement, and the insulation of the shading and insulating part is used to control the internal temperature. In addition, the use of geothermal energy can contribute to reducing system power consumption.

또한, 본 발명에 따른 식물 재배 시스템(10)은 차광 단열부에 의한 단열, 바닥부에서의 바닥 냉난방과 팬 코일 유니트에 의한 천장 냉난방, 및 공기 순환부에 의해 순환되는 온도 조절된 공기를 통해 식물의 생육에 적합한 온도(생육적온)를 연중 계절 변화와 관계없이 항상 일정하게 유지할 수 있다. 이러한 생육적온의 유지를 통해 작물의 생육 발달과 수량 개선의 효과를 가져올 수 있다.In addition, the plant cultivation system 10 according to the present invention is a plant cultivation system through insulation by a light-shielding insulator, floor cooling and heating at the bottom and ceiling cooling and heating by a fan coil unit, and temperature-controlled air circulated by an air circulation unit. The temperature suitable for growth (optimal temperature for growth) can always be maintained constant regardless of seasonal changes throughout the year. Maintaining this optimal temperature for growth can result in improved growth and yield of crops.

또한, 단일의 공기 순환부에 의해 온도뿐만 아니라 이산화탄소 농도와 습도를 동시에 컨트롤할 수 있으므로 생육 환경을 효율적이고 편리하게 유지시킬 수 있고, 또한, 생육적온, 습도, 및 CO2가 비교적 균일하게 유지될 수 있기 때문에 복수의 다층 식재층 사이의 생육편차가 최소화될 수 있어서 다층 재배가 구현될 수 있게 된다.In addition, since temperature as well as carbon dioxide concentration and humidity can be controlled at the same time by a single air circulation unit, the growth environment can be maintained efficiently and conveniently, and the optimal temperature, humidity, and CO 2 for growth can be maintained relatively uniformly. Therefore, growth deviation between a plurality of multi-layer planting layers can be minimized, allowing multi-layer cultivation to be implemented.

또한, 식물 재배부와 결합된 공기 순환부를 통해 하우징 내부 공기를 다양한 방향으로 순환시켜 작물 주위에 미풍 순환이 이루어지게 할 수 있으므로 병충해 발생율이 저하될 수 있다.In addition, the air circulation unit combined with the plant cultivation unit can circulate the air inside the housing in various directions to create a breeze circulation around the crops, thereby reducing the incidence of pests and diseases.

도 1은 식물 재배 시스템으로 입사하는 입사광과 하우징 내부의 산란광의 광 경로를 예시적으로 보여주는 정단면도이다.
도 2는 식물 재배 시스템 내부에서 광이 식물 재배층에 도달하는 비율에 따라 책정된 등급을 기준으로 각 식물 재배층을 복수의 섹터로 구별하는 예를 보여준다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 재배 시스템(10)의 시스템 하우징부(100)를 개략적으로 도시하는 정단면도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 재배 시스템(10)의 온도 조절부(300), 시스템 하우징부(100), 및 이들이 결합된 상태를 개략적으로 도시하는 정단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 재배부(200)를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 순환부(400), 식물 재배부(200), 및 이들이 결합된 상태를 개략적으로 도시하는 정단면도이다.
도 7 에서 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 순환부(400)의 지지 프레임용 파이프(420)의 일례를 개략적으로 도시하는 사시도이고, (b)는 지지 프레임용 파이프(420)들을 연결하기 위한 3구 결착부의 일례, (c)는 4구 결착부의 일례를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 조절부(300)의 수 이동용 파이프(510)와 공기 순환부(400)의 공기 이동용 파이프(610)가 결합된 상태를 개략적으로 도시하는 상면도이다.
Figure 1 is a front cross-sectional view exemplarily showing the optical path of incident light entering a plant cultivation system and scattered light inside the housing.
Figure 2 shows an example of dividing each plant cultivation layer into a plurality of sectors based on a grade determined according to the rate at which light reaches the plant cultivation layer within the plant cultivation system.
Figure 3 is a front cross-sectional view schematically showing the system housing portion 100 of the plant cultivation system 10 according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a front cross-sectional view schematically showing the temperature control unit 300, the system housing unit 100, and their combined state of the plant cultivation system 10 according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a perspective view schematically showing the plant cultivation unit 200 according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a front cross-sectional view schematically showing the air circulation unit 400, the plant cultivation unit 200, and their combined state according to an embodiment of the present invention.
In Figure 7, (a) is a perspective view schematically showing an example of the pipe 420 for the support frame of the air circulation unit 400 according to an embodiment of the present invention, and (b) is the pipe 420 for the support frame. (c) is a perspective view schematically showing an example of a 4-hole connection part for connecting them.
Figure 8 is a top view schematically showing the combined state of the water movement pipe 510 of the temperature control unit 300 and the air movement pipe 610 of the air circulation unit 400 according to an embodiment of the present invention. .

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 식물 재배 시스템에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, a plant cultivation system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.When adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that identical components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. Additionally, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.Additionally, the size or shape of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, terms specifically defined in consideration of the configuration and operation of the present invention are only for describing embodiments of the present invention and do not limit the scope of the present invention.

본 명세서에서 PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density: 광합성 유효 광량 자속 밀도)는 1제곱미터 면적에 1초동안 내리쬐는 광량자의 양 (μ㏖/m2/s로 표시됨)을 의미한다. PPFD는 식물이 광합성을 하는데 필요한 최소의 요건이며, 일반적으로 PPFD가 높을수록 광합성 작용이 촉진되며, 본 발명에서 표시되는 광량은 PPFD의 광입자량을 의미한다. 엽채소의 경우 약 350 μ㏖/m2/s 이 필요하다고 알려져 있다. PPFD는 광센서에 의해 측정이 가능하나, 광센서는 가격이 고가이고 다층 재배시에는 각 층마다 설치해야하는 문제가 있다.In this specification, PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density) refers to the amount of photons falling on an area of 1 square meter for 1 second (expressed in μmol/m 2 /s). PPFD is the minimum requirement for plants to photosynthesize. Generally, the higher the PPFD, the more the photosynthesis is promoted, and the amount of light indicated in the present invention refers to the amount of light particles of PPFD. In the case of leafy vegetables, it is known that about 350 μmol/m 2 /s is needed. PPFD can be measured using an optical sensor, but the optical sensor is expensive and must be installed on each layer during multi-layer cultivation.

한편, 본 명세서에서 DLI (Daily Light Integral: 일적산 광량)은 하루에 제공되어야 하는 광자 밀도량 (mol/㎡day로 표시됨)을 의미한다. 식물은 PPFD가 증가할수록 광합성이 촉진되나 무제한으로 광합성 작용을 하진 못한다. 식물의 광합성 능력은 제한되어 있으며, 따라서 하루에 사용하는 광량도 제한되어 있다. 이를 일적산광량(DLI:Daily Light Integral)로 표시하는데, 모든 식물은 DLI가 충족되면 광합성 효율이 급격히 떨어지며 DLI를 초과하는 광이 광합성 작용에 기여하는 바는 매우 적다. 따라서 DLI를 초과하는 광은 생육편차를 거의 발생시키지 않는다. 그러나 광부족으로 식물별 요구 DLI를 충족시키지 못하면 작물의 광합성량이 떨어져 생육편차가 발생하므로, 각 식물의 생육편차를 최소화시키기 위해서는 작물별로 요구되는 DLI를 충족하는 최소한의 광량을 초과해서 제공하는 것이 매우 중요하다. 각 식물의 요구 DLI는 모두 다르며, 엽채소의 경우 DLI 값은 14 (최소) 내지 17 (최적)이라고 알려져 있다. Meanwhile, in this specification, DLI (Daily Light Integral) refers to the amount of photon density (expressed in mol/㎡day) that must be provided per day. In plants, photosynthesis is promoted as PPFD increases, but photosynthesis cannot be carried out indefinitely. A plant's photosynthetic ability is limited, and therefore the amount of light it uses per day is also limited. This is expressed as Daily Light Integral (DLI). The photosynthetic efficiency of all plants drops sharply when DLI is met, and light exceeding DLI contributes very little to photosynthesis. Therefore, light exceeding DLI rarely causes growth deviation. However, if the required DLI for each plant is not met due to lack of light, the photosynthetic amount of the crop decreases and growth deviation occurs. Therefore, in order to minimize the growth deviation of each plant, it is very important to provide more than the minimum amount of light that meets the DLI required for each crop. It is important. The required DLI for each plant is different, and for leafy vegetables, the DLI value is known to be 14 (minimum) to 17 (optimum).

자연광 활용 다층재배시 모든 작물에게 요구 DLI를 충족시키는 광량을 제공하면 광 부족으로 유발되는 생육편차 문제를 해결할 수 있다. 즉 재배공간(온실)으로 유입되는 PPFD의 양과 평균 일조시간을 확인하고, 다층재배시 작물의 위치에 따른 광 도달률을 계산하여, 각 작물별로 요구 DLI 충족할 수 있을 만큼 자연광을 제공하는데, 재배작물의 위치에 따라 광 도달률이 낮을 경우 인공광을 사용하여 보광처리하는 방법으로 재배장치 내 작물에게 요구 DLI를 충족시키면 광 부족으로 인한 생육편차를 해소할 수 있기 때문이다. When cultivating multiple layers using natural light, providing an amount of light that satisfies the required DLI for all crops can solve the problem of growth deviation caused by lack of light. In other words, the amount of PPFD flowing into the cultivation space (greenhouse) and the average sunlight time are checked, and the light arrival rate according to the position of the crop during multi-layer cultivation is calculated, and natural light is provided enough to meet the required DLI for each crop. If the light arrival rate is low depending on the location, the growth deviation due to lack of light can be resolved by satisfying the DLI required for the crops in the cultivation device by supplementing the light using artificial light.

다층재배시 다른 재배환경이 일정하다고 가정할 경우, 재배위치에 관계없이 각 작물별로 충분한 광을 제공하면 저성장 작물이 발생할 확률을 최소화할 수 있다. 다층재배시 일정기준 이상으로 잘자라는 것은 문제되지 않지만, 광부족으로 인한 생육피해가 발생할 경우 비료량 조절 및 재배환경에 대한 일괄적인 통제가 불가능해져 비료 및 물 과부족으로 인한 품질저하, 수확량 감소, 병충해 발생 등의 문제가 발생하기 때문에, 자연광을 활용한 다층재배시 모든 작물별로 요구 DLI를 충족시켜주고, 제공된 광 조건에 맞춰 온도, 습도, CO2, 비료량 등의 다른 조건을 조절해 저성장으로 인한 생육편차가 발생하지 않도록 하는 것은 자연광을 활용한 버티컬팜 구축시 가장 중요한 요인이 된다. Assuming that other cultivation environments are constant during multi-layer cultivation, the probability of low-growing crops occurring can be minimized by providing sufficient light for each crop regardless of the cultivation location. It is not a problem to grow well beyond a certain standard in multi-layer cultivation, but if damage to growth occurs due to lack of light, it becomes impossible to control the amount of fertilizer and the cultivation environment uniformly, resulting in quality deterioration, reduced yield, and pests due to excessive or insufficient fertilizer and water. Because problems such as growth occur, when cultivating multiple layers using natural light, the required DLI for each crop is met, and other conditions such as temperature, humidity, CO2, and fertilizer amount are adjusted according to the provided light conditions to prevent growth due to low growth. Preventing deviations from occurring is the most important factor when building a vertical farm using natural light.

본 발명과 관련하여 각 재배작물 주위에 광센서를 설치하여 도달광량을 측정한 후, 부족한 광량을 인공광으로 보광하는 방법으로 생육편차를 최소화시키는 방법이 있을 수 있으나, 그 방법은 비용이 많이 발생하는 단점이 있다. 이에 본 발명은 광센서를 사용하지 않고 균일한 광환경을 조성하여 생육편차를 최소화시키는 방법을 제시하고자 한다.In relation to the present invention, there may be a method of minimizing growth deviation by installing an optical sensor around each cultivated crop to measure the amount of light reached and then supplementing the insufficient amount of light with artificial light. However, that method is expensive and There is a downside. Accordingly, the present invention seeks to propose a method of minimizing growth deviation by creating a uniform light environment without using an optical sensor.

상기 DLI 값은 상기 PPFD 로부터 다음의 [수학식 1]에 따라 계산될 수 있다:The DLI value can be calculated from the PPFD according to the following [Equation 1]:

[수학식 1][Equation 1]

간략히 말하면 상기 DLI 값은 PPFD*조명시간*3,600/1,000,000 으로 계산된다. 따라서 DLI 값과 조명시간을 알면 광센서가 없더라도 PPFD 값을 구할 수 있으며, 또한, 목표 DLI 값을 알면, 자연광에 의해 공급되는 PPFD 에 의했을 때 부족한 PPFD 값은 조명을 통해 보완하여 목표 DLI 값을 채울 수 있게 된다.Briefly, the DLI value is calculated as PPFD*lighting time*3,600/1,000,000. Therefore, if you know the DLI value and lighting time, you can obtain the PPFD value even without an optical sensor. Also, if you know the target DLI value, the PPFD value that is insufficient when supplied by natural light is supplemented through lighting to reach the target DLI value. can be filled.

구체적으로, 본 발명에 따른 균일한 광환경 조성 방법은 다음의 단계를 포함한다:Specifically, the method for creating a uniform light environment according to the present invention includes the following steps:

(a) 식물 재배 시스템 내에서 광이 식물 재배층에 도달하는 비율에 따라 책정된 2개 이상의 등급을 기준으로 각 식물 재배층을 2개 이상의 섹터로 구별하는 단계; (a) within the plant cultivation system, distinguishing each plant cultivation layer into two or more sectors based on two or more grades determined according to the rate at which light reaches the plant cultivation layer;

(b) 태양의 남중고도에서의 조도(lux 단위)를 측정하고 상기 조도로부터 일평균 자연광 조도(lux 단위)를 구하는 단계; (b) measuring the illuminance (unit of lux) at the southern and middle altitude of the sun and calculating the daily average natural light illuminance (unit of lux) from the illuminance;

(c) 상기 일평균 자연광 조도로부터 광 단위변환 환산 기준에 따라 PPFD (광합성 유효광량 자속 밀도)를 계산하는 단계;(c) calculating PPFD (photosynthetically effective light flux density) from the daily average natural light intensity according to light unit conversion standards;

(d) 상기 PPFD에 기초하여, 식물 재배층의 상기 구별되는 각 섹터에서의 도달 PPFD 를 계산하는 단계;(d) calculating the reached PPFD in each distinct sector of the plant cultivation layer, based on the PPFD;

(e) 각 식물 종류에 따른 목표 DLI (일적산 광량)와 평균 일조 시간에 기초하여, 일조 시간내 필요한 PPFD 를 환산하는 단계;(e) converting the PPFD required within the sunshine hours based on the target DLI (daily integrated light) and average sunshine hours for each plant type;

(f) 상기 일조 시간내 필요한 PPFD 값과 각 섹터별 도달 PPFD 를 비교하여 각 섹터별 시간당 부족한 PPFD 를 계산하는 단계;(f) calculating the insufficient PPFD per hour for each sector by comparing the required PPFD value within the sunshine hours and the PPFD reached for each sector;

(g) 평균 일조시간과 각 섹터별 시간당 부족 PPFD 를 곱하여 구한 값을 인공광 보광시간으로 나누어서 인공광으로부터 보충되어야하는 시간당 PPFD 값을 계산하는 단계;(g) calculating the hourly PPFD value that must be supplemented from artificial light by dividing the value obtained by multiplying the average sunlight time by the hourly deficit PPFD for each sector by the artificial light supplementation time;

(h) 상기 인공광으로부터 보충되어야 하는 PPFD 값을 인공광원 용량으로 환산하는 단계; 및(h) converting the PPFD value to be supplemented from artificial light into artificial light source capacity; and

(i) 상기 LED 용량으로부터 각 섹터별 필요한 인공광원 갯수를 계산하는 단계.(i) Calculating the number of artificial light sources required for each sector from the LED capacity.

이하에서는 상기 방법에서의 각 단계에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Below, each step in the method is described in more detail.

상기 (a) 단계는 식물 재배 시스템 내에서 광이 식물 재배층에 도달하는 비율에 따라 각 식물 재배층별, 각 식물 재배층 내의 화분 위치별로 등급을 책정하고, 유사한 등급을 가진 곳을 하나의 섹터로 묶는 단계이다. 여기서 "광"은 식물 재배 시스템 내로 입사하는 자연 입사광 뿐만 아니라 식물 재배 시스템 내부에서 광반사부 등에 의해 산란되어 도달하는 산란광까지 모두 포함하는 것이다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 수직으로 배열된 수직 다층 식물 재배부에서 각 식물 재배층의 화분 위치별로 광이 도달하는 비율에 따라 광 도달율이 80% 이상인 A 등급, 50%~80%의 B 등급, 30~50%의 C 등급으로 등급을 나누고, 해당 등급을 기준으로 각 화분 위치별로 A 등급을 가진 A 섹터, B 등급을 가진 B 섹터, C 등급을 가진 C 섹터로 구별할 수 있다.In step (a), within the plant cultivation system, a grade is established for each plant cultivation layer and each pot location within each plant cultivation layer according to the rate at which light reaches the plant cultivation layer, and places with similar grades are divided into one sector. This is the tying step. Here, “light” includes not only natural incident light that enters the plant cultivation system, but also scattered light that arrives after being scattered by a light reflection unit, etc., inside the plant cultivation system. For example, as shown in Figure 2, in a vertical multi-layered plant cultivation area arranged vertically, A grade with a light arrival rate of 80% or more, 50% to 80%, depending on the rate of light reaching each pot position of each plant cultivation layer. The grades are divided into B grade, 30-50% C grade, and based on the grade, each pot location can be distinguished into A sector with A grade, B sector with B grade, and C sector with C grade. .

상기 (b) 단계는 태양의 남중고도에서의 조도(lux 단위)를 측정하고 상기 조도로부터 일평균 자연광 조도(lux 단위)를 구하는 단계이다. 여기에서 상기 태양의 남중고도는 태양이 가장 높이, 즉, 남쪽에 있을 때의 고도이다. The step (b) is a step of measuring the illuminance (unit of lux) at the solar altitude and calculating the daily average natural light illuminance (unit of lux) from the illuminance. Here, the southern altitude of the sun is the altitude when the sun is at its highest, that is, in the south.

상기 남중고도는 각 지역별, 계절별, 일기별로 다를 수 있으나, 특정 지역에서 각 계절 평균값은 년 단위의 주기에서 거의 차이가 없을 수 있다. 따라서, 예를 들어, 상기 태양의 남중고도는 각 계절에 따른 평균 남중고도 값으로 할 수 있으며, 이에 따르면, 본 발명에서 최종적으로 (i) 단계에서 도출되는 인공광원 개수는 계절별로 다르게 적용될 수 있다. 다른 예로는 상기 태양의 남중고도를 월별로 평균하여 월별 평균 남중고도 값으로 할 수 있으며, 이에 따르면 최종 도출되는 인공광원 개수는 월별로 다르게 적용될 수 있다. The above-mentioned south central altitude may vary by region, season, and weather, but in a specific region, the average value of each season may have little difference in the annual cycle. Therefore, for example, the sun's southern altitude can be set as the average southern altitude value for each season, and according to this, the number of artificial light sources finally derived in step (i) in the present invention can be applied differently for each season. there is. As another example, the sun's southern altitude can be averaged monthly to obtain a monthly average southern altitude value, and according to this, the final number of artificial light sources can be applied differently for each month.

상기 일평균 자연광 조도는 조도센서를 이용하여 각 시간마다 직접 측정한 후 평균값을 구하여 도출할 수도 있지만, 본 발명에서는 편의를 위하여 태양의 남중고도에서의 조도로부터 도출한다. 예를 들어 상기 일평균 자연광 조도는 태양의 남중고도에서의 조도값의 50 내지 70%, 구체적으로는 55 내지 65%, 예를 들어 60% 인 것으로 추정될 수 있다.The daily average natural light illuminance can be derived by directly measuring each hour using an illuminance sensor and then calculating the average value, but in the present invention, for convenience, it is derived from the illuminance at the southern and middle altitude of the sun. For example, the daily average natural light illuminance may be estimated to be 50 to 70%, specifically 55 to 65%, for example, 60% of the illuminance value at the southernmost altitude of the sun.

상기 (c) 단계는 상기 일평균 자연광 조도로부터 광 단위변환 환산 기준에 따라 PPFD (광합성 유효광량 자속 밀도)를 계산하는 단계이다.Step (c) is a step of calculating PPFD (photosynthetically effective light flux density) from the daily average natural light intensity according to light unit conversion standards.

본 명세서에서 자연광은 태양광(복사량 400-700 nm), 인공광은 삼파장 LED 를 기준으로 할 수 있다. 상기 광 단위변환 환산 기준은 당업계의 통상적인 광단위 변환표, 예를 들어 국립 원예특작과학원에서 제공하는 광단위 변환표를 기준으로 할 수 있다. 예를 들어 하기 [표 1]에 나타낸 광단위 변환표에 따른 것일 수 있다.In this specification, natural light may be referred to as sunlight (radiation amount of 400-700 nm), and artificial light may be referred to as three-wavelength LED. The light unit conversion standard may be based on a conventional light unit conversion table in the art, for example, the light unit conversion table provided by the National Institute of Horticultural and Herbal Science. For example, it may be according to the optical unit conversion table shown in [Table 1] below.

[표 1][Table 1]

예를 들어, 봄/여름의 최대 남중고도 조도 평균값이 70,000 lux 이고 일평균 조도는 상기 최대 남중고도 조도 평균값의 60% 라고 추정할 경우, 일평균 조도는 42,000 lux 이 되고, 이로부터 상기 광 단위변환 환산 기준에 따라 PPFD (광합성 유효광량 자속 밀도)를 계산하면 1,354 μ㏖/m2/s 이 된다.For example, if it is assumed that the average value of the maximum illuminance in the spring/summer is 70,000 lux and the average daily illuminance is 60% of the average value of the maximum illuminance in the southern and middle altitudes, the average daily illuminance is 42,000 lux, from which the light If PPFD (Photosynthetic Effective Light Flux Density) is calculated according to the unit conversion conversion standard, it becomes 1,354 μmol/m 2 /s.

상기 (d) 단계는 상기 (c) 단계에서 도출한 PPFD에 기초하여, 식물 재배층의 상기 구별되는 각 섹터에서의 도달 PPFD (최소값)를 계산하는 단계이다. 예를 들어, (c) 단계에서 도출한 PPFD 가 1,354 μ㏖/m2/s 이고 식물 재배층에 A 섹터 (광도달율 80% 이상), B 섹터 (50-80%), C 섹터 (30%-50%)가 있을 경우, A 섹터에 도달하는 PPFD 는 최소 1,084 μ㏖/m2/s, B 섹터에 도달하는 PPFD 는 최소 650 μ㏖/m2/s, C 섹터에 도달하는 PPFD는 최소 390 μ㏖/m2/s 이 된다.Step (d) is a step of calculating the reached PPFD (minimum value) in each distinct sector of the plant cultivation layer, based on the PPFD derived in step (c). For example, the PPFD derived in step (c) is 1,354 μmol/m 2 /s, and the plant cultivation layer has A sector (light reach rate of 80% or more), B sector (50-80%), and C sector (30%). -50%), the PPFD reaching the A sector is at least 1,084 μmol/m 2 /s, the PPFD reaching the B sector is at least 650 μmol/m 2 /s, and the PPFD reaching the C sector is at least It becomes 390 μmol/m 2 /s.

상기 (e) 단계는 각 식물 종류에 따른 목표 DLI (일적산 광량)와 평균 일조 시간에 기초하여, 일조 시간내 필요한 PPFD 를 환산하는 단계이다. 식물 종류에 따라 요구 DLI 가 상이한데, 예를 들어 엽채소의 경우 DLI 값이 17 일 때가 최적이다. 여기에서 상기 평균 일조 시간은 지역별, 계절별, 일기별로 상이할 수 있으며, 본 명세서에서 상기 평균 일조 시간은 상기 남중고도 조도 평균값을 구했을 때 기준이 되는 기간 (예를 들어 봄/가을과 같은 계절, 또는 특정 월)과 동일한 기간에서 자연광의 평균 일조 시간이다. 예를 들어 봄(3-5월)에서의 평균 일조시간은 8.2 시간이고 가을(9-11월)에서의 평균 일조 시간은 6.5 시간이다 (기상청에서 제공하는 평균 일조시간 기준). 일조 시간내 필요한 PPFD 는, 예를 들어 DLI 값을 구하기 위한 상기 [수학식 1], 간략히 "DLI 값 = PPFD*조명시간*3,600/1,000,000"이라는 수학식에 목표 DLI 값과 평균 일조시간을 넣으면 나오는 PPFD 값일 수 있다. 예를 들어 목표 DLI 값이 17 이고 평균 일조시간이 6.5 시간 (상기 수학식에서 조명시간에 6.5를 대입)일 때 PPFD (일조 시간내 필요한 PPFD)는 대략 726 μ㏖/m2/s 이 된다.The step (e) is a step of converting the PPFD required within the sunshine hours based on the target DLI (daily integrated light) and average sunshine hours for each plant type. The required DLI varies depending on the type of plant. For example, for leafy vegetables, a DLI value of 17 is optimal. Here, the average sunlight time may vary by region, season, and weather, and in this specification, the average sunlight time is a reference period (e.g., seasons such as spring/fall, or the average number of hours of natural sunlight in the same period of time (or a particular month). For example, the average hours of sunshine in spring (March-May) is 8.2 hours, and the average hours of sunshine in fall (September-November) is 6.5 hours (based on the average hours of sunshine provided by the Korea Meteorological Administration). The PPFD required during sunshine hours is, for example, the above [Equation 1] to calculate the DLI value, which is simply "DLI value = PPFD * lighting time * 3,600/1,000,000", which is obtained by entering the target DLI value and average sunshine time into the equation. It may be a PPFD value. For example, when the target DLI value is 17 and the average sunshine time is 6.5 hours (substituting 6.5 for the lighting time in the above equation), PPFD (PPFD required during sunshine hours) is approximately 726 μmol/m 2 /s.

상기 (f) 단계는 상기 일조 시간내 필요한 PPFD 값과 각 섹터별 도달 PPFD 를 비교하여 각 섹터별 시간당 부족한 PPFD 를 계산하는 단계이다. 구체적으로, 전술한 각 단계의 예에서 A 섹터, B 섹터, C 섹터 각각에 도달하는 PPFD가 각각 1084, 650, 390 이고, 일조 시간내 필요한 PPFD 값이 대략 726 인 경우, A 섹터는 PPFD 가 부족하지 않고 B 섹터는 대략 76, C 섹터는 대략 336 만큼의 PPFD 부족이 발생한다.The step (f) is a step of calculating the insufficient PPFD per hour for each sector by comparing the required PPFD value within the sunshine hours and the PPFD reached for each sector. Specifically, in the example of each step described above, if the PPFD reaching each of sector A, sector B, and sector C is 1084, 650, and 390, and the PPFD value required during the daylight hours is approximately 726, sector A lacks PPFD. Otherwise, there will be a PPFD shortage of approximately 76 in the B sector and approximately 336 in the C sector.

상기 (g) 단계는 평균 일조시간과 각 섹터별 시간당 부족 PPFD 를 곱하여 구한 값을 인공광 보광시간으로 나누어서 인공광으로부터 보충되어야하는 시간당 PPFD 값을 계산하는 단계이다. 구체적으로, 전술한 예시에서 가을 동안의 평균 일조 시간은 6.5 시간인데, B 섹터 및 C 섹터는 부족 PPFD 가 각각 76, 336 이므로, 평균 일조시간과 각 섹터별 시간당 부족 PPFD 를 곱한 값은 B 섹터 및 C 섹터에서 각각 495 및 2,186 이 된다. 인공광으로 보광하고자 하는 보광시간을 10 시간으로 설정하였을 경우, 인공광으로부터 보충되어야하는 시간당 PPFD 값은 B 섹터와 C 섹터에서 각각 49.5 및 218.6 이 된다.The step (g) is a step of calculating the hourly PPFD value that must be supplemented from artificial light by multiplying the average sunshine time and the hourly deficit PPFD for each sector and dividing the value obtained by the artificial light retention time. Specifically, in the above-mentioned example, the average sunshine time during fall is 6.5 hours, but the shortage PPFD for sectors B and C is 76 and 336, respectively, so the average sunshine time multiplied by the hourly shortage PPFD for each sector is PPFD for sectors B and C. In the C sector, they are 495 and 2,186, respectively. If the lighting time to be supplemented with artificial light is set to 10 hours, the hourly PPFD value that must be supplemented with artificial light is 49.5 and 218.6 in sectors B and C, respectively.

상기 (h) 단계는 상기 인공광으로부터 보충되어야 하는 PPFD 값을 인공광원 용량으로 환산하는 단계이다. 여기서 상기 인공광원 용량으로의 환산은 전술한 광 단위변환 환산 기준, 예를 들어 상기 [표 1]에 나타낸 광단위 변환표에 따른 것일 수 있다. 인공광을 삼파장 LED 로 하였을 경우, 전술한 예에서 B 섹터와 C 섹터에서 인공광으로부터 보충되어야 하는 PPFD 값, 49.5 및 218.6 은 삼파장 LED 용량으로 각각 10.79 W/m2 및 47.62 W/m2 가 된다.The step (h) is a step of converting the PPFD value that must be supplemented from the artificial light into the artificial light source capacity. Here, the conversion to the artificial light source capacity may be based on the above-described light unit conversion standard, for example, the light unit conversion table shown in [Table 1] above. When the artificial light is a three-wavelength LED, in the above-mentioned example, the PPFD values, 49.5 and 218.6, that must be supplemented from artificial light in the B sector and C sector become 10.79 W/m2 and 47.62 W/m2, respectively, as the three-wavelength LED capacity.

상기 (i) 단계는 상기 LED 용량으로부터 각 섹터별 필요한 인공광원 갯수를 계산하는 단계이다. 예를 들어, 앞서 (h) 단계에서 B 섹터와 C 섹터에서 보충되어야 하는 인공광원 용량은 각각 10.79 W/m2 및 47.62 W/m2 이므로, 이러한 용량을 제공할 수 있는 삼파장 LED 개수를 계산할 수 있다.Step (i) is a step of calculating the number of artificial light sources required for each sector from the LED capacity. For example, in step (h), the artificial light source capacities that need to be supplemented in sectors B and C are 10.79 W/m2 and 47.62 W/m2, respectively, so the number of three-wavelength LEDs that can provide these capacities can be calculated.

이하에서는 전술한 광 환경 조성 방법이 적용되기에 바람직한 식물 재배 시스템의 일 실시예에 대해 보다 자세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a plant cultivation system to which the above-described light environment creation method is applied will be described in more detail.

본 발명의 일 실시예에 따른 식물 재배 시스템(10)은 시스템의 하우징 본체와 이의 부속 구성요소로 이루어진 시스템 하우징부(100); 시스템 하우징부(100)의 내부에 위치하고 식물이 식재되는 식재부(210)를 포함하는 식물 재배부(200)로서, 여기서 상기 수직형 식물 재배부의 조명부는 본 발명의 광환경 조성 방법에 따라 계산된 섹터 및 각 섹터별 인공광원 개수에 따라 선택적으로 인공광원의 스위치 온 또는 오프를 제어하기 위한 제어부 및 복수의 인공광원을 포함하는 식물 재배부(200); 및 상기 식물 재배부(200)를 구획하는 지지 프레임(411, 412)의 파이프(420)에 공기를 유입하고 상기 파이프 상에 타공된 공기 유출구(422)를 통해 공기가 유출되도록 하여 식물 재배부 주변의 공기를 순환시키는 공기 순환부(400)를 포함한다. 추가로, 상기 식물 재배 시스템(10)은 물을 소정 온도의 온도조절 수로 전환하고 상기 온도조절 수를 하우징 바닥과 천장에 설치된 파이프를 통해 순환시켜 시스템 하우징부(100) 내부의 온도를 조절하는 온도 조절부(300)를 더 포함할 수 있다. A plant cultivation system 10 according to an embodiment of the present invention includes a system housing portion 100 consisting of a housing main body of the system and its auxiliary components; A plant cultivation unit 200 located inside the system housing unit 100 and including a planting unit 210 where plants are planted, wherein the lighting unit of the vertical plant cultivation unit is calculated according to the light environment creation method of the present invention. a plant cultivation unit 200 including a control unit for selectively controlling switching on or off of artificial light sources according to the sector and the number of artificial light sources for each sector, and a plurality of artificial light sources; And air is introduced into the pipes 420 of the support frames 411 and 412 that partition the plant cultivation unit 200, and the air is allowed to flow out through the air outlet 422 perforated on the pipe, thereby forming a space around the plant cultivation unit. It includes an air circulation unit 400 that circulates air. Additionally, the plant cultivation system 10 converts water into temperature-controlled water of a predetermined temperature and circulates the temperature-controlled water through pipes installed on the floor and ceiling of the housing to control the temperature inside the system housing unit 100. It may further include an adjustment unit 300.

이하에서는 상기 각 구성요소에 대해 보다 상세히 설명한다.Below, each of the above components will be described in more detail.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 재배 시스템(10)의 시스템 하우징부(100)를 개략적으로 도시한다. Figure 3 schematically shows the system housing portion 100 of the plant cultivation system 10 according to an embodiment of the present invention.

상기 시스템 하우징부(100)에서 하우징 본체는 식물이 재배되어 자라기 위한 공간을 포함하여, 다수의 지지벽이 바닥부로부터 위로 연장되고 지붕을 이루어서 형성되는 공간이다. 하우징 본체는 바닥, 지지벽, 지붕으로 이루어진 외형을 가지며, 또한, 본 발명에 따르면 상기 하우징 본체는 채광부(101)와 차광 단열부(102)로 구성될 수 있다. In the system housing part 100, the housing main body includes a space for plants to grow and is a space formed by a plurality of support walls extending upward from the bottom and forming a roof. The housing main body has an external shape consisting of a floor, a support wall, and a roof. Additionally, according to the present invention, the housing main body may be composed of a lighting part 101 and a light blocking and insulating part 102.

상기 채광부(101)는 자연광이 입사가능하며 상기 차광 단열부(102)는 자연광을 차광하고 벽면의 일부 또는 전부를 따라 단열재를 설치한 부분이다. 상기 채광부(101)는 하우징 본체의 지붕 중 일부와 지지벽 중의 일부를 구성할 수 있으며, 상기 차광 단열부(102)는 상기 채광부(101)를 제외한 지붕의 나머지 일부와 지지벽의 나머지 일부를 구성할 수 있다. 상기 채광부(101)는 하우징 본체의 남쪽 방향에 설치되는 것이 자연광을 년중 효과적으로 활용하는데 바람직하다.The lighting part 101 allows natural light to enter, and the light blocking and insulating part 102 is a part that blocks natural light and has an insulating material installed along part or all of the wall surface. The lighting part 101 may constitute part of the roof and a part of the support wall of the housing main body, and the light-shielding and insulating part 102 may constitute the remaining part of the roof and the remaining part of the supporting wall excluding the lighting part 101. can be configured. The lighting unit 101 is preferably installed in the southern direction of the housing body to effectively utilize natural light throughout the year.

일 구현예에 따르면, 상기 하우징 본체에서 상기 채광부(101) 대 상기 차광 단열부(102)의 면적비가 3.5 ~4.5 대 5.5 ~6.5, 예를 들어 4:6 일 수 있다. 상기 차광 단열부(102)가 차지하는 면적이 상기 채광부(101)의 면적에 비해 더 넓은 것이 단열과 안정적인 온도 유지를 위해 바람직할 수 있다. 차광 단열부(102)로 인하여 광량이 부족하거나 광분포가 불균일해지는 것을 방지하기 위해 시스템 하우징부(100)는 광반사부(130)를 통해 광의 손실을 방지하고 식물 재배부(200)는 조명부(240)를 더 포함하여 자연광이 충분히 도달하지 못하는 영역은 더 많은 인공광이 사용되도록 할 수 있다. According to one embodiment, the area ratio of the lighting part 101 to the light blocking and insulating part 102 in the housing main body may be 3.5 to 4.5 to 5.5 to 6.5, for example, 4:6. It may be preferable for the light blocking and insulating part 102 to have a larger area than the lighting part 101 for thermal insulation and maintaining a stable temperature. In order to prevent a lack of light or uneven light distribution due to the light blocking and insulating unit 102, the system housing unit 100 prevents loss of light through the light reflection unit 130, and the plant cultivation unit 200 provides a lighting unit ( 240), more artificial light can be used in areas where natural light does not reach sufficiently.

또한, 일 구현예에 따르면 상기 채광부(101) 상에는 외부 차양막(103)을 설치할 수 있다. 여기서 상기 외부 차양막(103)은 여름 낮과 같이 자연광이 과도하게 입사될 때에는 채광부(101)를 가려서 차광하기 위한 목적으로 사용될 수 있다. 상기 외부 차양막(103)은 착탈식 또는 접이식으로 되어 필요에 따라 제거가 가능하도록 설치하는 것이 바람직하다. 또한 외부 차양막(103)은 광투과율이 60% 이상의 원단을 사용하는 것이 바람직하며 광량이 풍부한 여름(6-8월)에만 외부 차양막에 의한 차양을 실시한다.Additionally, according to one embodiment, an external sunshade 103 may be installed on the lighting part 101. Here, the external sunshade 103 can be used for the purpose of blocking and blocking the lighting portion 101 when excessive natural light is incident, such as during a summer day. The external sunshade 103 is preferably installed in a detachable or foldable manner so that it can be removed as needed. In addition, it is desirable to use a fabric with a light transmittance of 60% or more for the external sunshade 103, and shading by the external sunshade film is performed only in summer (June-August) when the amount of light is abundant.

또한, 일 구현예에 따르면, 상기 채광부(101)는 하우징 천장부에 경사진 광 투과창을 포함하고 상기 경사진 광투과창의 경사면이 지면에 수직하는 수직선과 이루는 각도(θ)가 40 내지 50도의 범위, 구체적으로는 45 내지 50도의 범위, 예를 들어 48도 내지 49도가 되도록 할 수 있다. 이와 같이 채광부의 광투과창 경사도를 조정함으로써 최소의 채광부 사이즈에서도 하우징 내부의 구석까지 자연광이 잘 침투하고 단열 면적이 가장 큰 구조로 할 수 있다. 구체적으로, 상기 각도가 40도 미만일 경우, 하우징 천장부의 높이가 과도하게 높아져서 불필요한 공간이 많아져서 건축비가 많이 소요될 수 있으며 상기 각도가 50도를 초과할 경우 채광부의 넓이가 과도하게 넓어져서 단열 성능이 떨어질 수 있다.In addition, according to one embodiment, the skylight unit 101 includes an inclined light-transmitting window on the ceiling of the housing, and the angle θ formed by the inclined surface of the inclined light-transmitting window with the vertical line perpendicular to the ground is 40 to 50 degrees. It can be set to a range, specifically a range of 45 to 50 degrees, for example, 48 to 49 degrees. By adjusting the slope of the light-transmitting window in the skylight section in this way, it is possible to create a structure in which natural light penetrates well into the corners of the housing and has the largest insulation area even with the smallest light-light section size. Specifically, if the angle is less than 40 degrees, the height of the housing ceiling becomes excessively high, resulting in an increase in unnecessary space, which may result in high construction costs. If the angle exceeds 50 degrees, the area of the lighting area is excessively widened, resulting in poor insulation performance. It may fall.

또한, 일 구현예에 따르면, 상기 채광부(101)는 하우징 본체의 남쪽에 위치하고, 상기 채광부(101)의 경사진 광 투과창의 꼭지점과 하우징 본체 바닥부의 북쪽 모서리 하단이 이루는 각도가, 태양의 연평균 남중고도값, 예를 들어 한국의 경우 45 내지 60도, 구체적으로 춘/추분 남중고도인 53도가 되도록 할 수 있다. 상기 각도를 태양의 연평균 남중고도값으로 함으로써 채광부(101)를 통해 입사하는 입사광이 입사하는 비율이 높아져서 광효율이 증가할 수 있다.In addition, according to one embodiment, the skylight unit 101 is located on the south side of the housing main body, and the angle formed between the vertex of the inclined light-transmitting window of the skylight unit 101 and the lower northern corner of the housing main body is, The annual average South Central altitude value, for example in Korea, can be set to 45 to 60 degrees, specifically 53 degrees, which is the spring/autumn equinox South Central altitude. By setting the angle to the average annual southern altitude of the sun, the rate at which incident light enters through the lighting unit 101 increases, thereby increasing light efficiency.

상기 시스템 하우징부(100)는 식물 재배부(200) 상에 위치하고 상기 하우징 본체를 가로지르도록 설치되어 하우징 내부와 하우징 천장부를 구획하는 천장 구획판(120)을 포함한다. 상기 천장 구획판(120)은 온도 조절부(300)와 공기 순환부(400)에 의해 조절한 온도 등의 생육 조건이 잘 유지될 수 있도록 하우징 본체를 구획하는 역할을 한다. 상기 천장 구획판(120)에는 환기구(121)를 설치하여 전술한 바와 같이 내부 생육 조건은 유지시키면서도 하우징 내부의 불필요한 열이나 공기가 배출되어 순환이 이루어질 수 있게 할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 상기 하우징 천장부에 위치하는 차광 단열부(102) 상에 기계식 열 배출구(110)를 설치하여 내부의 열을 외부로 강제 배출할 수도 있다. The system housing unit 100 is located on the plant cultivation unit 200 and includes a ceiling partition plate 120 installed across the housing main body to partition the interior of the housing and the housing ceiling. The ceiling partition plate 120 serves to partition the housing main body so that growth conditions such as temperature controlled by the temperature control unit 300 and the air circulation unit 400 can be well maintained. By installing a ventilation hole 121 in the ceiling partition plate 120, unnecessary heat or air inside the housing can be discharged and circulated while maintaining internal growth conditions as described above. In addition, according to the present invention, a mechanical heat outlet 110 may be installed on the light-shielding and insulating part 102 located on the ceiling of the housing to forcibly discharge internal heat to the outside.

또한, 상기 천장 구획판(120)은 하우징 내부를 향하는 하면에 광반사 부재(미도시)를 더 포함할 수 있으며 이를 통해 하우징 외부로부터 입사하는 자연광은 투과하면서도 하우징 내부로부터의 광은 반사하여 광손실이 저감되게 할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 상기 차광 단열부(102) 벽면의 일부 또는 전부에도 광반사부(130a, 130b, 130c)를 설치하여 하우징 본체 내부의 광이 잘 반사되도록 할 수 있다.In addition, the ceiling partition plate 120 may further include a light reflection member (not shown) on the lower surface facing the inside of the housing, through which natural light incident from the outside of the housing is transmitted while reflecting light from the inside of the housing, thereby reducing light loss. This can be reduced. In addition, according to the present invention, light reflection parts 130a, 130b, and 130c can be installed on part or all of the wall surface of the light blocking and insulating part 102 to ensure that the light inside the housing body is well reflected.

일 실시예에 따르면 상기 천장 구획판(120)은 광투과율 80% 이상의 2차 산광판일 수 있으며 상기 2차 산광판에 의해 온실 내부로 유입되는 자연광을 산란광 처리하며, 온실의 차광 단열부(102)의 내부 벽면은 모두 광반사 코팅처리하여 내부 유입광의 작물 도달률을 높인다.According to one embodiment, the ceiling partition plate 120 may be a secondary diffuser with a light transmittance of 80% or more, and the natural light flowing into the greenhouse by the secondary diffuser is treated as diffused light, and the greenhouse's light-shielding and insulating portion 102 )'s internal walls are all treated with a light-reflective coating to increase the rate of internal incoming light reaching the crops.

상기 시스템 하우징부(100)의 내부에는 식물 재배부(200)가 위치한다 (도 3, 도 4 참조). 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 재배부(200)를 개략적으로 도시하는 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 순환부(400), 식물 재배부(200), 및 이들이 결합된 상태를 개략적으로 도시하는 정단면도이다.A plant cultivation unit 200 is located inside the system housing unit 100 (see FIGS. 3 and 4). Figure 5 is a perspective view schematically showing a plant cultivation unit 200 according to an embodiment of the present invention, and Figure 6 is an air circulation unit 400, a plant cultivation unit 200, according to an embodiment of the present invention. and a front cross-sectional view schematically showing the state in which they are combined.

상기 식물 재배부(200)는 복수의 수직 지지 프레임(411)과 복수의 수평 지지 프레임(412)에 의해 구획되고 수직으로 배열된 복수의 식물 재배층을 포함한다. 상기 식물 재배층 각각은 식물이 식재되는 복수의 식재부(210)를 포함하며 상기 식재부(210)는 식재 프레임(220) 상의 식재 하우징 내에 배치될 수 있다. 상기 식재 프레임(210)은 식물 재배부(200)를 지지하고 구획하는 지지 프레임(411, 412)에 연결 또는 부착되어 있을 수 있다. The plant cultivation unit 200 is partitioned by a plurality of vertical support frames 411 and a plurality of horizontal support frames 412 and includes a plurality of plant cultivation layers arranged vertically. Each of the plant cultivation layers includes a plurality of planting units 210 in which plants are planted, and the planting units 210 may be disposed within a planting housing on the planting frame 220. The planting frame 210 may be connected to or attached to support frames 411 and 412 that support and partition the plant cultivation unit 200.

상기 식물 재배부(200)는 조명부(240)를 더 포함한다. 상기 조명부(240)는 식재 하우징의 일측에 배치될 수 있다. 상기 조명부(240)는 스위치 온 또는 스위치 오프에 의해 선택적으로 조명을 키거나 끄도록 스위치에 연결되어 있을 수 있으며 상기 스위치는 수동 조작되거나 원격으로 자동 제어될 수 있다. 상기 조명부(240)는 시스템 하우징부(100)의 하우징 내부 각 영역에 따라 상이한 밀도로 설치될 수 있다. 예를 들어 상기 조명부(240)는 채광부(101)에 인접한 하우징 상부에 비해 채광부(101)에서 가장 멀리 떨어진 바닥부에 위치한 식재층 부근에서 더 높은 밀도로 설치될 수 있다. 다른 예로는 상기 조명부(240)는 동일한 밀도로 설치되고 하우징 내부의 각 영역에 필요한 광량에 따라 상이한 개수의 조명부(240)가 독립적으로 켜지도록 조작할 수도 있다.The plant cultivation unit 200 further includes a lighting unit 240. The lighting unit 240 may be placed on one side of the planting housing. The lighting unit 240 may be connected to a switch to selectively turn on or off the lighting by turning the switch on or off, and the switch may be manually operated or automatically controlled remotely. The lighting unit 240 may be installed at different densities depending on each area inside the housing of the system housing unit 100. For example, the lighting unit 240 may be installed at a higher density near the planting layer located on the floor furthest from the lighting unit 101 compared to the upper part of the housing adjacent to the lighting unit 101. As another example, the lighting units 240 may be installed at the same density and operated so that different numbers of lighting units 240 are turned on independently depending on the amount of light required for each area inside the housing.

다층재배장치 구성시 작물의 배치는 작물의 가로*세로 크기를 특정하여 작물간 가로 간격은 작물의 가로크기와 최소한 1:1의 비율이 넘는 빈 공간이 있도록 구성되며, 세로 간격도 작물의 세로크기와 상단의 재배장치 하단(또는 인공광 위치)와 1:1의 비율이 넘는 빈공간이 있도록 구성되어야 한다. 또한 작물을 담지하고 있는 다층재배장치간의 간격 또한 가로 비율로 1:1이 넘는 비율로 빈공간이 있도록 구성되어야 한다. 이렇게 하는 이유는 밀식 다층재배시 산란광의 유입이 수월하도록 작물을 배치하여, 온실내로 유입된 자연광을 산란시켜 공급하였을 때, 산란광이 각 작물들에게 일정한 비율로 도달하도록 하기 위함이다. When configuring a multi-layer cultivation system, the crop placement specifies the horizontal * vertical size of the crops, so that the horizontal spacing between crops is configured so that there is an empty space that exceeds the horizontal size of the crops in a ratio of at least 1:1, and the vertical spacing is also determined by the vertical size of the crops. It must be configured so that there is an empty space at a ratio of more than 1:1 with the bottom of the cultivation device (or artificial light location) at the top. In addition, the spacing between multi-layer cultivation devices holding crops must be configured so that there is empty space at a horizontal ratio of more than 1:1. The reason for doing this is to arrange the crops to facilitate the inflow of scattered light during dense multi-layer cultivation, so that when the natural light flowing into the greenhouse is scattered and supplied, the scattered light reaches each crop at a constant rate.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 식물 재배부(200)는 식물에 양액을 공급하기 위한 양액 공급부(230)를 각 식재층마다 포함할 수 있다. 여기서 각 식재층의 양액 공급부(230)는 양액 이동 통로(232)에 의해 서로 유통할 수 있다. 또한, 양액 공급부(230)로 양액을 유입하는 양액 유입구(231)는 수직하는 복수의 식재층의 상층에 위치하고 양액 공급부(230)로부터 폐양액을 배출시키기 위한 양액 유출구(233)는 수직하는 복수의 식재층의 하층에 위치하도록 할 수 있다. 이와 달리 양액 유입구(231)와 양액 유출구(233)가 각 식재층마다 위치하도록 하여 양액이 각 식재층에서 독립적으로 이용되도록 하여도 된다. Additionally, according to one embodiment of the present invention, the plant cultivation unit 200 may include a nutrient solution supply unit 230 for each planting layer for supplying the nutrient solution to the plants. Here, the nutrient solution supply unit 230 of each planting layer can be distributed to each other through the nutrient solution movement passage 232. In addition, the nutrient solution inlet 231 for flowing the nutrient solution into the nutrient solution supply unit 230 is located in the upper layer of a plurality of vertical planting layers, and the nutrient solution outlet 233 for discharging the waste nutrient solution from the nutrient solution supply unit 230 is located in a plurality of vertical planting layers. It can be located in the lower layer of the planting layer. Alternatively, the nutrient solution inlet 231 and the nutrient solution outlet 233 may be located in each planting layer so that the nutrient solution can be used independently in each planting layer.

온도 조절부(300)는 식물 재배 시스템(10)의 온도를 조절하기 위한 것으로서 도 2에 도시된 바와 같이 그 일부가 시스템 하우징부(100)에 설치된다. 본 발명에 따르면 상기 온도 조절부(300)는 지하에 설치된 지열 열 교환부(310), 상기 지열 열 교환부(310)에서 물을 공급받아 소정의 온도로 조절된 온도조절 수로 전환하는 히트 펌프(330), 상기 히트 펌프(330)로부터의 온도조절 수가 하우징 본체의 바닥부 및 천장부를 따라 흐르도록 설치된 수 이동용 파이프(510), 및 하우징 천장부로부터 하우징 내부를 향해 온도 조절된 공기를 분사하는 팬 코일 유니트(360)를 포함한다. The temperature control unit 300 is for controlling the temperature of the plant cultivation system 10, and a portion of the temperature control unit 300 is installed in the system housing unit 100 as shown in FIG. 2. According to the present invention, the temperature control unit 300 includes a geothermal heat exchange unit 310 installed underground, a heat pump that receives water supplied from the geothermal heat exchange unit 310 and converts it into temperature-controlled water adjusted to a predetermined temperature 330), a water moving pipe 510 installed so that temperature-controlled water from the heat pump 330 flows along the bottom and ceiling of the housing body, and a fan coil that sprays temperature-controlled air from the housing ceiling toward the inside of the housing. Includes unit 360.

상기 지열 열 교환부(310)는 지면(301) 아래(지하)에 위치하며, 지열 열 교환부(310)로 공급된 물 (보급수(302))은 지열에 의해 온도가 조절될 수 있다. 상기 조절된 온도는 지온(대략 15℃ 내외)과 동일한 온도일 수 있다. 상기 지열 열 교환부(310)에서 온도 조절된 물은 필요에 따라 지하수 저장고(320)에 유입되어 보관될 수 있으며, 상기 지하수 저장고(320)는 지면(301) 아래에 위치하므로 물의 온도는 지온으로 계속 유지될 수 있다. 상기 온도 조절된 물은 히트 펌프(330)로 다시 유입되고, 상기 히트 펌프(330)에서는 하우징 내부의 온도 조절에 필요한 온도까지 물의 온도를 조절하여 냉수 또는 온수와 같은 온도조절 수를 생성한다. 상기 온도조절 수는 수 이동용 파이프(510)를 통해 수 이동경로(303a, 303b, 303c)를 따라 하우징 본체의 바닥부 및 천장부를 흐른다. 상기 온도조절 수에 의해 하우징 내부의 온도가 조절될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 온도조절 수는 히트 펌프(330)에서 나와서 하우징 본체로 이동하기 전에 축열조(340)로 유입되어 보관되었다가 사용될 수도 있다.The geothermal heat exchange unit 310 is located below (underground) the ground 301, and the temperature of the water (make-up water 302) supplied to the geothermal heat exchange unit 310 can be controlled by geothermal heat. The adjusted temperature may be the same as ground temperature (approximately 15°C). Water whose temperature is controlled in the geothermal heat exchange unit 310 can be stored in the groundwater storage 320 as needed. Since the groundwater storage 320 is located below the ground 301, the temperature of the water is at ground temperature. It can continue to be maintained. The temperature-controlled water flows back into the heat pump 330, and the heat pump 330 adjusts the temperature of the water to the temperature necessary to control the temperature inside the housing to generate temperature-controlled water such as cold water or hot water. The temperature-controlled water flows through the water movement pipe 510 to the bottom and ceiling of the housing body along the water movement paths 303a, 303b, and 303c. The temperature inside the housing can be adjusted by the temperature control number. According to one embodiment, the temperature-controlled water may be flowed into the heat storage tank 340, stored, and used before coming out of the heat pump 330 and moving to the housing main body.

본 발명의 일 실시예에 따르면 팬 코일 유니트(360)는 하우징 본체의 천장부,예를 들어 천장 구획판 아래에 다수 개가 일렬로 나란히 설치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 팬 코일 유니트(360)는 공기 유입구(미도시), 열 교환용 코일(미도시), 공기 유출구(미도시), 및 송풍기(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 팬 코일 유니트(360)는 공기 유입구를 통해 공기를 흡입한 후, 수 이동용 파이프(510)를 따라 흐르는 온도조절 수와의 열 교환이 이루어지도록 함으로써 공기의 온도를 조절할 수 있다. 이와 같이 열교환에 의해 온도 조절된 공기는 공기 유출구를 통해 유출되고 팬 코일 유니트(360)의 송풍기를 통해 온풍 또는 냉풍과 같은 온도조절된 공기로 분사될 수 있다. 이 때 상기 온풍 또는 냉풍과 같은 온도조절된 공기는 하우징 천장부로부터 하우징 내부를 향하는 방향으로 분사되며, 바람직하게는 식재부(210)에 직접 공기가 닿지 않도록 하기 위해 팬 코일 유니트(360)는 복수의 식재부(210) 사이에 위치하도록 설치될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a plurality of fan coil units 360 may be installed in a row on the ceiling of the housing main body, for example, under a ceiling partition plate. According to one embodiment of the present invention, the fan coil unit 360 may include an air inlet (not shown), a heat exchange coil (not shown), an air outlet (not shown), and a blower (not shown). . The fan coil unit 360 can control the temperature of the air by sucking in air through the air inlet and then exchanging heat with temperature-controlled water flowing along the water moving pipe 510. In this way, the air whose temperature is controlled by heat exchange flows out through the air outlet and can be sprayed as temperature-controlled air, such as hot or cold air, through the blower of the fan coil unit 360. At this time, the temperature-controlled air, such as the warm air or cold air, is sprayed from the housing ceiling toward the inside of the housing. Preferably, in order to prevent the air from directly contacting the planting unit 210, the fan coil unit 360 includes a plurality of It may be installed to be located between the planting units 210.

본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 팬 코일 유니트(360)의 공기 유입구에 유입되는 공기는 미리 온도 조절된 것일 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 팬 코일 유니트(360)의 공기 유입구는 공기 이동용 파이프(610)에 연결되어 상기 파이프(610)로부터의 공기가 유입되는 것일 수 있으며, 여기서 상기 파이프(610)는 하우징 본체의 천장부에 설치된 수 이동용 파이프(510)에 인접함으로써 공기와 온도조절 수 사이의 열교환이 이루어지도록 설치되어 있을 수 있다. 일 실시예에 따르면 상기 공기 이동용 파이프(610)와 수 이동용 파이프(510)는 적어도 일면이 접촉하고 있을 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면 도 8에 도시된 바와 같이 수 이동용 파이프(510)는 공기 이동용 파이프(610)의 둘레를 둘러싸는 쉘(shell) 형태로 설치되어 있을 수 있다. 상기 온도조절 수 파이프 쉘은 공기 이동용 파이프(610)의 일부에만 설치되어 있어도 된다.According to one embodiment of the present invention, the air flowing into the air inlet of the fan coil unit 360 may be temperature-controlled in advance. Specifically, according to one embodiment of the present invention, the air inlet of the fan coil unit 360 may be connected to an air movement pipe 610 through which air from the pipe 610 flows in, where the pipe ( 610) may be installed to enable heat exchange between air and temperature control water by being adjacent to the water moving pipe 510 installed on the ceiling of the housing main body. According to one embodiment, at least one surface of the air movement pipe 610 and the water movement pipe 510 may be in contact with each other. According to another embodiment, as shown in FIG. 8, the water movement pipe 510 may be installed in the form of a shell surrounding the air movement pipe 610. The temperature control water pipe shell may be installed only on a part of the air movement pipe 610.

본 발명의 일 실시예에 따르면 하우징 본체의 바닥부에 설치된 수 이동용 파이프(510)는 지그재그형으로 설치될 수 있다. 상기 하우징 본체의 천장부와 마찬가지로 바닥부에도 공기 이동용 파이프(610)가 설치되어 있을 수 있으며, 상기 공기 이동용 파이프(610)는 하우징 바닥부의 수 이동용 파이프(510)에 인접하여 서로 열교환이 이루어지도록 설치되어 있을 수 있다. 상기 열교환에 의해 온도가 조절된 공기는 후술하는 공기 순환부(400)의 지지 프레임용 파이프(420)의 공기 유입구에 유입될 수 있으며, 이에 따라, 온도 조절된 공기가 공기 순환부(400)의 도움으로 하우징 내부에서 순환하여 내부 온도의 조절에 기여할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 하우징 바닥부에서 상기 공기 이동용 파이프(610)와 수 이동용 파이프(510)는 적어도 일면이 접촉하고 있을 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면 도 8에 도시된 바와 같이 수 이동용 파이프(510)는 공기 이동용 파이프(610)의 둘레를 둘러싸는 쉘(shell) 형태로 설치되어 있을 수 있다. 상기 수 파이프 쉘은 공기 이동용 파이프(610)의 일부에만 설치되어 있어도 된다.According to one embodiment of the present invention, the water movement pipe 510 installed at the bottom of the housing body may be installed in a zigzag shape. Like the ceiling of the housing main body, an air movement pipe 610 may be installed on the bottom, and the air movement pipe 610 is installed adjacent to the water movement pipe 510 at the bottom of the housing so that heat exchange occurs with each other. There may be. The air whose temperature has been adjusted by the heat exchange may be introduced into the air inlet of the support frame pipe 420 of the air circulation unit 400, which will be described later. Accordingly, the air whose temperature has been adjusted may be introduced into the air circulation unit 400. With its help, it can circulate inside the housing and contribute to the regulation of internal temperature. According to one embodiment of the present invention, at least one surface of the air movement pipe 610 and the water movement pipe 510 may be in contact with the bottom of the housing. According to another embodiment, as shown in FIG. 8, the water movement pipe 510 may be installed in the form of a shell surrounding the air movement pipe 610. The water pipe shell may be installed only on a portion of the air movement pipe 610.

상기 온도 조절부(300)의 수 이동용 파이프(510)를 통해 바닥부와 천장부를 따라 흐른 폐수는 폐수 이동경로(304a, 304b, 304c)를 따라 폐수를 저장하는 폐수 저장고(350)에 보관되었다가 상기 지열 열 교환부(310) 또는 히트펌프(330)에 다시 공급되어 재순환될 수도 있다.The wastewater that flows along the floor and ceiling through the water movement pipe 510 of the temperature control unit 300 is stored in the wastewater storage 350 that stores wastewater along the wastewater movement paths 304a, 304b, and 304c. It may be supplied back to the geothermal heat exchange unit 310 or the heat pump 330 and recirculated.

공기 순환부(400)는 도 8에 도시된 바와 같이 식물 재배부(200)의 각 식재층을 구획하는 복수의 지지 프레임(411, 412)을 포함할 수 있다. 상기 지지프레임은 지지 프레임용 파이프(420)를 포함한다. 상기 파이프(420)들끼리는 도 9의 (b)와 (c)에 도시된 바와 같은 3구 결착부, 4구 결착부 등을 이용하여 연결할 수 있다. As shown in FIG. 8, the air circulation unit 400 may include a plurality of support frames 411 and 412 that partition each planting layer of the plant cultivation unit 200. The support frame includes a support frame pipe 420. The pipes 420 can be connected to each other using a three-hole coupling part, a four-hole coupling part, etc. as shown in (b) and (c) of Figures 9.

상기 지지 프레임용 파이프(420)는 파이프 내부를 길이 방향으로 관통하는 공기 이동 통로(423)과 복수의 공기 유출구(422)를 포함한다. 복수의 공기 유출구(422) 사이의 간격은 목적하는 미풍 정도 등에 따라 달라질 수 있으나, 예를 들어 작물이 식재된 각 포트들 사이에 1 내지 2개의 공기 유출구가 포함되도록 설계될 수 있다. 예를 들어 작물이 식재된 포트들을 20 cm 간격으로 두었을 경우 각 포트들 사이에 공기 유출구가 위치하도록 하고 각 공기 유출구들 사이의 간격이 20 cm 가 되도록 할 수 있다. 또한, 일례에 따르면 지지 프레임용 파이프(420)의 지름에 대해 공기 유출구의 지름은 1/5 내지 1/4 정도일 수 있고 예를 들어 파이프의 지름이 20 mm일 경우 공기 유출구의 지름은 4 내지 5 mm, 예를 들어 5 mm 일 수 있다.The support frame pipe 420 includes an air movement passage 423 penetrating the inside of the pipe in the longitudinal direction and a plurality of air outlets 422. The spacing between the plurality of air outlets 422 may vary depending on the desired degree of breeze, etc., but, for example, it may be designed to include 1 to 2 air outlets between each pot where crops are planted. For example, if the pots where crops are planted are spaced 20 cm apart, an air outlet can be placed between each pot and the space between each air outlet can be 20 cm. In addition, according to one example, the diameter of the air outlet may be about 1/5 to 1/4 of the diameter of the pipe 420 for the support frame. For example, if the diameter of the pipe is 20 mm, the diameter of the air outlet may be 4 to 5 mm. mm, for example 5 mm.

상기 공기 유출구(422)를 통해 공기 이동 통로(423)의 공기가 하우징 내부로 분사되며, 외부로 분사되는 공기의 압력에 의해 공기가 움직이면서 미풍을 일으킬 수 있다. 일 실시예에 따르면 상기 지지 프레임용 파이프(420)에는 적어도 2개 이상의 면 상에 공기 유출부(612)가 형성되어 있을 수 있다. 이에 따라 2개 이상의 면으로부터 공기가 유출됨으로써 복수의 방향으로 공기 순환이 일어날 수 있다. 식물의 고른 생육발달 유도와 병충해 방지를 위해서는 어느 일 방향으로의 공기 순환에 비해 여러 방향에서의 공기 순환을 통해 미풍을 일으키는 것이 더 바람직하므로 상기 파이프(420)로부터 복수 방향으로의 공기 순환이 일어나도록 함으로써 식물의 생육이 증대될 수 있다.Air from the air movement passage 423 is sprayed into the housing through the air outlet 422, and the air moves due to the pressure of the air sprayed to the outside, creating a breeze. According to one embodiment, the support frame pipe 420 may have air outlet portions 612 formed on at least two or more surfaces. Accordingly, air can flow out from two or more surfaces, allowing air circulation to occur in multiple directions. In order to induce even growth and development of plants and prevent pests and diseases, it is more desirable to generate a breeze through air circulation in multiple directions rather than air circulation in one direction, so that air circulation in multiple directions occurs from the pipe 420. By doing so, plant growth can be increased.

본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 공기 순환부(400)의 지지 프레임용 파이프(420) 내로 공기를 유입하는 공기 공급부(미도시)에는 공기의 습도 제어를 위한 습도 제어부(430), 공기 중 이산화탄소 농도 제어를 위한 이산화탄소 제어부(440), 및 공기의 압력을 제어하기 위한 공기압 제어부(450)가 더 설치되어 있을 수 있다. 이에 따라 공기 순환부(400)로 유입되는 공기는 온도 뿐만 아니라 습도, 이산화탄소 농도 등도 조절된 상태로 하우징 내부에 유입 및 순환될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the air supply unit (not shown) that introduces air into the support frame pipe 420 of the air circulation unit 400 includes a humidity control unit 430 for controlling the humidity of the air, and carbon dioxide in the air. A carbon dioxide control unit 440 for concentration control and an air pressure control unit 450 for controlling air pressure may be further installed. Accordingly, the air flowing into the air circulation unit 400 can be introduced and circulated inside the housing with not only temperature but also humidity and carbon dioxide concentration controlled.

천정 또는 재배장치에 공기순환 팬을 부착하여 공기유동을 발생시키는 것과, 별도의 CO2 발생기를 통해 농장 내 한곳 또는 여러 곳에서 공장전체로 밀어 넣어주는 방식의 경우, 공기순환 팬을 활용한 공기유동은 전체적인 큰 흐름을 발생시킬 수 있으나, 작물 주위의 일정하고 불규칙한 미풍순환을 발생시키지 못하고, 온실내 한곳 또는 몇 지점에서 공급되는 CO2는 온실전체에 일정한 CO2 농도를 유지하는 것이 불가능하기 때문에, 자연광 활용 다층재배시 생육편차, 병충해 발생, 광합성 효율 저하 등의 문제를 해결할 수가 없다. 본 발명의 공기순환구를 구비한 재배프레임을 통해 공기를 순환시키면 밀식된 작물 주변에 불규칙하지만 지속적인 미풍순환이 발생되고, 순환되는 공기 내에 CO2농도를 조절하면 작물주위에 일정한 CO2 농도를 유지할 수 있게 되어 작물의 고른 생육발달 유도, 병충해 방지, 광합성 효율 개선이 가능하다. 또한 공기순환구에 습기 발생기를 연결하면 습도까지 조절할 수 있어, 재배프레임 하나로 온도/ CO2/습도의 세 가지 재배조건을 안정적으로 콘트롤 하게 된다.In the case of generating air flow by attaching an air circulation fan to the ceiling or cultivation equipment, and in the case of a method of pushing CO 2 into the entire plant from one or several places in the farm through a separate CO 2 generator, air flow using an air circulation fan can generate a large overall flow, but cannot generate a constant and irregular breeze circulation around the crops, and because CO 2 supplied from one or a few points within the greenhouse is impossible to maintain a constant CO 2 concentration throughout the greenhouse, Problems such as growth deviation, occurrence of pests and diseases, and reduced photosynthetic efficiency cannot be solved when multi-layer cultivation using natural light is performed. Circulating air through a cultivation frame equipped with an air circulation port of the present invention generates irregular but continuous breeze circulation around crowded crops, and controlling the CO 2 concentration in the circulated air maintains a constant CO 2 concentration around the crops. This makes it possible to induce even growth and development of crops, prevent pests and diseases, and improve photosynthetic efficiency. Additionally, you can control humidity by connecting a moisture generator to the air circulation port, allowing you to stably control the three cultivation conditions of temperature, CO2 , and humidity with one cultivation frame.

하기 [표 2]는 전술한 (a) 내지 (i) 단계에 따른 계산 예를 보여주는 것이다.[Table 2] below shows an example of calculation according to steps (a) to (i) described above.

[표 2][Table 2]

상기 실시예를 보다 구체적으로 설명하면, 본 실시예에서는 5층 재배를 기준하였고, 작물의 크기는 가로 15 cm를 기준하였으며, 엽채소 성장시 높이는 최대 세로 30 cm를 기준하였다. 이를 근거로 작물간 거리는 1:1 비율로 산정하면 15 cm 이상이면 충분하나 본 실시예에서는 20 cm씩 산정하여 산란광 도달률을 높였으며, 다층재배장치의 층간 높이는 작물과 빈 공간의 비율을 1:1로 산정하여 60 cm를 기준하였다. 다층재배장치의 바닥은 육묘공간으로 사용될 수 있도록 하여, 바닥으로부터 60 cm부터 1층재배가 시작되고, 총 5층을 올렸을 경우 재배장치의 높이는 3 m가 된다. 5층에 놓여진 작물의 세로크기가 30 cm임을 감안할 때 다층재배장치의 총 높이는 3 m 30 cm가 된다.To explain the above example in more detail, in this example, five-layer cultivation was standard, the size of the crop was standard at 15 cm horizontally, and the height when growing leafy vegetables was standard at a maximum of 30 cm vertically. Based on this, if the distance between crops is calculated at a 1:1 ratio, 15 cm or more is sufficient, but in this embodiment, it is calculated at 20 cm increments to increase the scattering light arrival rate, and the inter-layer height of the multi-layer cultivation device is set at a 1:1 ratio between crops and empty space. It was calculated as 60 cm. The floor of the multi-layer cultivation device can be used as a space for seedlings, so first-floor cultivation begins at 60 cm from the floor, and when a total of 5 floors are raised, the height of the cultivation device becomes 3 m. Considering that the vertical size of the crops placed on the 5th floor is 30 cm, the total height of the multi-layer cultivation device is 3 m 30 cm.

다층재배장치의 광도달률 섹터 구분은 5층 재배 1세트 20개 작물의 번호를 매겨 각 재배작물 위치에서의 조도값을 오전8시부터 오후 6시까지 1시간 단위로 측정하여, 가장 높은 값을 100으로 놓고 도달률 80%까지는 A 섹터로, 도달률 50%까지는 B 섹터로, 도달률 30%까지는 C 섹터로 구분하였을 때, A 섹터는 10개, B 섹터는 6개, C 섹터는 4개로 조사되었다 (도 2 참조).The luminous reach rate sector classification of multi-layer cultivation equipment is done by numbering 20 crops in one set of 5-layer cultivation and measuring the illuminance value at each crop location in hourly increments from 8 a.m. to 6 p.m., with the highest value being 100. When the reach rate was divided into A sector up to 80%, B sector up to 50% reach rate, and C sector up to 30% reach rate, there were 10 A sectors, 6 B sectors, and 4 C sectors (Figure 2).

다층재배장치 내 각 작물별 자연광 도달률은 A 섹터와 C 섹터는 거의 변화가 없지만, B 섹터가 작물 위치와 반사 산란광 유입정도에 따라 약간씩 변화가 있다. 실시예의 경우 산란광 유입이 좋은 장소에 있는 재배장치 세트에서 B 섹터내 작물수는 7개가 되기도 하며, 반대로 산란광 유입이 안좋은 장소에 있는 재배장치 세트에서 B 섹터내 작물수는 5개가 되기도 한다.There is little change in the natural light arrival rate for each crop in the multi-layer cultivation device in sectors A and C, but there is a slight change in sector B depending on the location of the crop and the degree of reflected and scattered light inflow. In the case of an embodiment, the number of crops in sector B may be 7 in a cultivation device set located in a location with good scattered light influx, and conversely, the number of crops in sector B may be 5 in a cultivation device set in a location with poor scattered light influx.

자연광 인공광 하이브리드 버티컬팜이 대한민국 대구광역시 인근에 설치된다고 가정할 때, 각 계절별 온실내로 유입되는 광량은 다음의 [표 3]과 같다.Assuming that a natural light and artificial light hybrid vertical farm is installed near Daegu Metropolitan City, Korea, the amount of light flowing into the greenhouse for each season is as shown in [Table 3] below.

계절season 남중고도에시Namjung Godoe City
자연광 조도(측정값)Natural light illuminance (measured value)
(lux)(lux)
일조시간 내Within daylight hours
일평균 조도(lux)Daily average illuminance (lux)
(남중고도 자연광의 60%)(60% of natural light in Namjungdo)
PPFD 변환값PPFD conversion value
(㎛ol/㎡/s)(㎛ol/㎡/s)
봄(3월~5월)Spring (March - May) 70,00070,000 42,00042,000 1,3541,354 여름(6월~8월)Summer (June - August) 120,000120,000 42,00042,000 2,3222,322 가을(9월~11월)Fall (September to November) 70,00070,000 42,00042,000 1,3541,354 겨울(12월~2월)Winter (December - February) 50,00050,000 42,00042,000 967967

여름에는 온실내 1차 산광(광투과율 60%), 2차 산광(광투과율 80%)처리된 후의 PPFD를 산출하고, 봄/가을/겨울은 2차 산광 후의 PPFD를 산출한 후 A/B/C 섹터별로 도달되는 광량을 계산한다. A섹터는 유입광의 80%로 계산하고, B섹터는 50%, C섹터는 30%로 산출하여, 각 섹터별로 도달되는 자연광의 PPFD를 구하면 다음 [표 4]와 같다. In summer, PPFD is calculated after primary diffused light (light transmittance 60%) and secondary diffused light (light transmittance 80%) are processed in the greenhouse, and in spring/autumn/winter, PPFD is calculated after secondary diffused light and then A/B/ Calculate the amount of light reaching each C sector. Sector A is calculated as 80% of the incoming light, sector B is calculated as 50%, and sector C is calculated as 30%. The PPFD of natural light reaching each sector is calculated as shown in [Table 4].

계절season 계절별 자연광natural light by season
PPFDPPFD
(㎛ol/㎡/s)(㎛ol/㎡/s)
1차 산광primary diffusion
광투과율light transmittance
2차 산광secondary diffusion
광투과율light transmittance
섹터별 도달Reach by sector
PPFDPPFD
(㎛ol/㎡/s)(㎛ol/㎡/s)
봄(3월~5월)Spring (March - May) A섹터A sector 1,3541,354 -- 80%80% 1,0841,084 B섹터B sector -- 80%80% 650650 C섹터C sector -- 80%80% 390390 여름(6월~8월)Summer (June - August) A섹터A sector 2,3222,322 60%60% 80%80% 1,1151,115 B섹터B sector 60%60% 80%80% 669669 C섹터C sector 60%60% 80%80% 401401 가을(9월~11월)Fall (September to November) A섹터A sector 1,3541,354 -- 80%80% 1,0841,084 B섹터B sector -- 80%80% 650650 C섹터C sector -- 80%80% 390390 겨울(12월~2월)Winter (December - February) A섹터A sector 967967 -- 80%80% 774774 B섹터B sector -- 80%80% 465465 C섹터C sector -- 80%80% 279279

각 계절별, 각 섹터별 부족한 광량을 인공광으로 보광하기 위해서, 시간당 부족한 PPFD를 산출 후, 그것을 인공광 보광시간으로 나눠 인공 광 사용시 요구되는 PPFD를 산출한 후, 실시예에서 사용할 삼파장 LED 용량(W)으로 환산하면 인공광 보광을 충족하는 삼파장 LED 전기 용량(W)을 구할 수 있다. 다음의 [표 5]를 참조한다.In order to supplement the insufficient amount of light for each season and each sector with artificial light, calculate the insufficient PPFD per hour, divide it by the artificial light supplementation time to calculate the PPFD required when using artificial light, and then calculate the PPFD required when using artificial light, and then calculate the three-wavelength LED capacity (W) to be used in the examples. In conversion, the electric capacity (W) of the three-wavelength LED that satisfies artificial light compensation can be obtained. Refer to [Table 5] below.

계절season 평균 average
일조sunshine
시간hour
(h)(h)
부족한scarce
PPFD/시간PPFD/hour
(㎛ol/㎡/s)/h(㎛ol/㎡/s)/h
일조시간sunshine hours
누적PPFDCumulative PPFD
(㎛ol/㎡/s)(㎛ol/㎡/s)
인공광artificial light
보광시간Light retention time
(h)(h)
인공광 요구PPFDArtificial light requirementsPPFD
(㎛ol/㎡/s)(㎛ol/㎡/s)
삼파장three wavelengths
LED LED
용량Volume
(W)(W)

(3월~5월)
spring
(March to May)
A섹터A sector 8.28.2 -- -- 10

10

-- --
B섹터B sector -- -- -- -- C섹터C sector 186186 1,5231,523 152152 3434 여름
(6월~8월)
summer
(June to August)
A섹터A sector 5.55.5 -- -- -- --
B섹터B sector 190190 1,0431,043 104104 2323 C섹터C sector 457457 2,5152,515 251251 5555 가을
(9월~11월)
autumn
(September to November)
A섹터A sector 6.56.5 -- -- -- --
B섹터B sector 7676 495495 4949 1111 C섹터C sector 336336 2,1862,186 218218 4848 겨울
(12월~2월)
winter
(December to February)
A섹터A sector 6.36.3 -- -- -- --
B섹터B sector 285285 1,7961,796 179179 4040 C섹터C sector 471471 2,9662,966 296296 6565

본 발명을 활용하면 별도의 광센서 없이도 자연광과 인공광을 병용하여 다층재배시 각 작물에 필요한 광량을 충족시켜 작물의 생육편차 없이 다층재배가 가능해진다. Using the present invention, natural light and artificial light can be used together without a separate optical sensor to meet the amount of light required for each crop during multi-layer cultivation, enabling multi-layer cultivation without deviation in the growth of crops.

본 발명을 활용해 자연광과 인공광을 병용하여 엽채소 재배시 목표 DLI 17을 충족할 경우 연간 사용되는 전기사용량을 추산해보면 다음의 [표 6]과 같다.When growing leafy vegetables using a combination of natural light and artificial light using the present invention, the annual electricity consumption when meeting the target DLI of 17 is estimated as shown in [Table 6].

계절season 일수number of days 삼파장LED Three-wavelength LED
용량 (W)Capacity (W)
전기사용량 (W)Electricity usage (W)
(계절합계)(Seasonal total)
전기사용량 합(W)Total electricity usage (W)
(연간 합계)(annual total)
봄(3월~5월)Spring (March - May) A섹터A sector 9191 -- 1,125,3881,125,388 B섹터B sector 9191 -- C섹터C sector 9191 3434 120,749120,749 여름(6월~8월)Summer (June - August) A섹터A sector 9191 -- B섹터B sector 9191 2323 124,100124,100 C섹터C sector 9191 5555 199,434199,434 가을(9월~11월)Fall (September to November) A섹터A sector 9191 -- B섹터B sector 9191 1111 58,89758,897 C섹터C sector 9191 4848 173,353173,353 겨울(12월~2월)Winter (December - February) A섹터A sector 9191 -- B섹터B sector 9191 4040 213,615213,615 C섹터C sector 9191 6565 235,240235,240

인공광을 활용해 DLI 17을 충족하는 전기사용량을 추산해보면 다음의 [표 7]과 같다.The electricity consumption that meets DLI 17 using artificial light is estimated as shown in [Table 7] below.

인공광artificial light
조명시간lighting time
목표target
DLIDLI
필요 PPFDRequired PPFD
(㎛ol/㎡/s)(㎛ol/㎡/s)
LED 용량LED capacity
(W)(W)
LED 개수Number of LEDs
(개)(dog)
전기사용량Electricity usage
(년)(year)
1010 1717 472472 103103 2020 7,519,0007,519,000

상기 예시에 따르면 본 발명을 활용할 경우 인공광 버티컬팜 광조달비용 대비 약 15% 수준의 전기 사용량으로 작물에 필요한 충분한 광을 제공할 수 있는 것이다.According to the above example, when using the present invention, sufficient light required for crops can be provided with an electricity consumption of about 15% of the artificial light vertical farm light procurement cost.

본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Although the present invention has been shown and described in relation to specific embodiments, it is known in the art that various improvements and changes can be made to the present invention without departing from the technical spirit of the present invention as provided by the following claims. It will be self-evident to those with ordinary knowledge.

10 식물 재배 시스템
100 시스템 하우징부
101 채광부 102 차광 단열부
103 외부 차양막
110 기계식 열 배출구 120 천장 구획판
130a, 130b,130c 광반사부
200 식물 재배부
210 식재부 220 식재 프레임
230 양액 공급부
231 양액 유입구 232 양액 이동통로 233 양액 유출구
240 조명부
300 온도 조절부
301 지면 302 보급수
310 지열 열 교환부 320 지하수 저장고
330 히트 펌프 340 축열조
303a, 303b, 303c 수 이동경로
350 폐수 저장고 304a, 304b, 304c 폐수 이동경로
360 팬 코일 유니트(FCU)
400 공기 순환부
411 수직 지지 프레임 412 수평 지지 프레임
420 지지 프레임용 파이프
421 공기 유입구 422 공기 유출구
423 공기 이동 통로
430 습도 제어부 440 이산화탄소(CO2) 제어부
450 공기압 제어부
510 수 이동용 파이프
511 온도조절 수 유입부 512 온도조절 수 유출부
610 공기 이동용 파이프
611 공기 유입부 612 공기 유출부
10 Plant Cultivation Systems
100 System housing part
101 Lighting part 102 Lighting and insulation part
103 External sunshade
110 Mechanical heat outlet 120 Ceiling divider
130a, 130b, 130c light reflection unit
200 Plant Cultivation Department
210 Planting Department 220 Planting Frame
230 Nutrient solution supply department
231 Nutrient solution inlet 232 Nutrient solution movement passage 233 Nutrient solution outlet
240 lighting department
300 temperature control unit
301 Ground 302 Supply Water
310 Geothermal heat exchange unit 320 Groundwater storage
330 heat pump 340 heat storage tank
303a, 303b, 303c number movement path
350 Wastewater storage 304a, 304b, 304c Wastewater movement path
360 Fan Coil Unit (FCU)
400 air circulation unit
411 Vertical support frame 412 Horizontal support frame
420 pipe for support frame
421 air inlet 422 air outlet
423 air movement passage
430 Humidity control unit 440 Carbon dioxide (CO2) control unit
450 air pressure control unit
510 male moving pipe
511 Temperature control water inlet 512 Temperature control water outlet
610 Pipe for air movement
611 air inlet 612 air outlet

Claims (11)

다층 식물 재배 시스템에서 광센서를 사용하지 않고 균일한 광 환경을 조성하는 방법으로서, 상기 방법은
(a) 식물 재배 시스템 내에서 광이 식물 재배층에 도달하는 비율에 따라 미리 책정된 2개 이상의 등급을 기준으로 각 식물 재배층을 2개 이상의 섹터로 미리 구별하는 단계;
(b) 태양의 남중고도에서의 조도(lux 단위)를 측정하고 상기 조도로부터 일평균 자연광 조도(lux 단위)를 구하는 단계로서, 여기서 상기 태양의 남중고도에서의 조도는 조도센서를 이용하여 실시간으로 직접 측정하는 것이 아닌, 소정 지역의 소정 기간에서 태양의 평균 남중고도에서의 조도값이고, 상기 일평균 자연광 조도는 조도센서를 이용하여 실시간으로 직접 측정하는 것이 아닌, 상기 태양의 남중고도에서의 조도값의 50 내지 65%이고;
(c) 상기 일평균 자연광 조도로부터 광 단위변환 환산 기준에 따라 PPFD (광합성 유효광량 자속 밀도)를 계산하는 단계;
(d) 식물 재배층의 상기 구별되는 각 섹터에서의 도달 PPFD 를 계산하는 단계;
(e) 각 식물 종류에 따른 목표 DLI (일적산 광량)와 평균 일조 시간에 기초하여, 일조 시간내 필요한 PPFD 를 환산하는 단계로서, 상기 평균 일조 시간은 상기 태양의 남중고도에서의 조도를 구했을 때의 기준이 되는 기간과 동일한 기간에서 태양의 평균 일조 시간이고;
(f) 상기 일조 시간내 필요한 PPFD 값과 각 섹터별 도달 PPFD 를 비교하여 각 섹터별 시간당 부족한 PPFD 를 계산하는 단계;
(g) 평균 일조 시간과 각 섹터별 시간당 부족 PPFD 를 곱하여 구한 값을 인공광 보광시간으로 나누어서 인공광으로부터 보충되어야하는 시간당 PPFD 값을 계산하는 단계;
(h) 상기 인공광으로부터 보충되어야 하는 PPFD 값을 인공광원 용량으로 환산하는 단계; 및
(i) 상기 인공광원 용량으로부터 각 섹터별 필요한 인공광원 갯수를 계산하는 단계를 포함하는 방법.
A method of creating a uniform light environment in a multi-layer plant cultivation system without using an optical sensor, the method
(a) within the plant cultivation system, pre-discriminating each plant cultivation layer into two or more sectors based on two or more grades predetermined according to the rate at which light reaches the plant cultivation layer;
(b) A step of measuring the illuminance (unit of lux) at the solar altitude of the sun and calculating the daily average natural light illuminance (unit of lux) from the illuminance, where the illuminance at the solar altitude of the sun is measured in real time using an illuminance sensor. Rather than being measured directly, it is an illuminance value at the average southern altitude of the sun in a certain period of time in a certain region, and the daily average natural light illuminance is not measured directly in real time using an illuminance sensor, but is the illuminance at the southern high altitude of the sun. 50 to 65% of the value;
(c) calculating PPFD (photosynthetically effective light flux density) from the daily average natural light intensity according to light unit conversion standards;
(d) calculating the reached PPFD in each of the distinct sectors of the plant cultivation layer;
(e) A step of converting the PPFD required within the sunshine hours based on the target DLI (daily integrated light) and average sunshine time for each plant type, where the average sunshine time is calculated by calculating the illuminance at the southern and middle altitude of the sun. It is the average sunshine time of the sun in the same period as the reference period;
(f) calculating the insufficient PPFD per hour for each sector by comparing the required PPFD value within the sunshine hours and the PPFD reached for each sector;
(g) calculating the hourly PPFD value that must be supplemented from artificial light by dividing the value obtained by multiplying the average sunshine time by the hourly deficit PPFD for each sector by the artificial light supplementation time;
(h) converting the PPFD value to be supplemented from artificial light into artificial light source capacity; and
(i) A method including calculating the number of artificial light sources required for each sector from the artificial light source capacity.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 인공광원은 LED 인, 방법.
According to paragraph 1,
The method wherein the artificial light source is an LED.
제1항에 있어서,
상기 다층 식물 재배 시스템은 하기를 포함하는 것인 방법:
자연광이 입사가능한 채광부 및 벽면의 일부 또는 전부를 따라 단열재가 설치된 차광 단열부를 포함하는 하우징 본체 및 상기 차광 단열부 벽면의 일부 또는 전부에 설치되어 하우징 본체 내부의 광을 반사하는 광반사부를 포함하는 시스템 하우징부;
복수의 수직 지지 프레임과 복수의 수평 지지 프레임에 의해 구획되고, 수직으로 배열된 복수의 식물 재배층 및 인공광을 선택적으로 조사하는 조명부를 포함하며, 상기 시스템 하우징부의 하우징 내부에 위치하는 수직형 식물 재배부로서, 여기서 상기 수직형 식물 재배부의 조명부는 복수의 인공광원을 포함하고 상기 균일한 광 환경을 조성하는 방법에 따라 계산된 섹터 및 각 섹터별 인공광원 개수에 따라 조명부에서 선택적으로 인공광원의 스위치 온 또는 오프를 제어하는 것인 수직형 식물 재배부; 및
공기 이동 통로 및 상기 공기 이동 통로의 공기를 하우징 내부로 분사하는 복수의 공기 유출구를 포함하고 상기 수직 지지 프레임과 상기 수평 지지 프레임을 구성하는 지지프레임용 파이프, 상기 지지 프레임용 파이프의 공기 이동 통로 내로 공기를 유입하는 공기공급부, 공기의 습도 제어를 위한 습도 제어부, 공기 중 이산화탄소 함량 제어를 위한 이산화탄소 제어부, 및 공기의 압력 제어를 위한 공기압 제어부를 포함하고, 상기 공기공급부를 통해 유입되는 공기는 하우징 내부의 목표 온도, 습도, 및 이산화탄소 농도로 조절된 공기인 공기 순환부.
According to paragraph 1,
A method wherein the multi-layer plant cultivation system includes:
A housing body including a light blocking part where natural light can enter and a light blocking insulating part with insulation installed along part or all of the wall surface, and a light reflection part installed on part or all of the wall surface of the light blocking insulating part to reflect light inside the housing main body. System housing part;
A vertical plant cultivation system is partitioned by a plurality of vertical support frames and a plurality of horizontal support frames, and includes a plurality of vertically arranged plant cultivation layers and a lighting unit that selectively irradiates artificial light, and is located inside the housing of the system housing portion. As a unit, here, the lighting unit of the vertical plant cultivation unit includes a plurality of artificial light sources, and the lighting unit selectively switches the artificial light source according to the number of sectors and artificial light sources for each sector calculated according to the method for creating a uniform light environment. A vertical plant growing unit that controls on or off; and
A support frame pipe comprising an air movement passage and a plurality of air outlets for spraying air from the air movement passage into the interior of the housing and constituting the vertical support frame and the horizontal support frame, into the air movement passage of the support frame pipe It includes an air supply unit for introducing air, a humidity control unit for controlling the humidity of the air, a carbon dioxide control unit for controlling the carbon dioxide content in the air, and an air pressure control unit for controlling the pressure of the air, and the air flowing in through the air supply unit is stored inside the housing. The air circulation unit is air adjusted to target temperature, humidity, and carbon dioxide concentration.
제4항에 있어서,
상기 하우징 본체에서 상기 채광부 대 상기 차광 단열부의 면적비가 3.5 ~ 4.5 대 5.5 ~ 6.5 인, 방법.
According to paragraph 4,
The method according to claim 1, wherein the area ratio of the lighting portion to the light blocking insulating portion in the housing body is 3.5 to 4.5 to 5.5 to 6.5.
제4항에 있어서,
상기 채광부는 하우징 본체의 남쪽에 위치하고,
상기 채광부는 하우징 천장부에 경사진 광 투과창을 포함하며,
상기 채광부의 경사진 광 투과창의 꼭지점과 하우징 본체 바닥부의 북쪽 모서리 하단이 이루는 각도가, 태양의 연평균 남중고도값인, 방법.
According to paragraph 4,
The mining portion is located on the south side of the housing main body,
The skylight unit includes an inclined light-transmitting window on the ceiling of the housing,
The method wherein the angle formed between the vertex of the inclined light-transmitting window of the skylight unit and the bottom of the northern corner of the bottom of the housing main body is the average annual southern altitude value of the sun.
제6항에 있어서,
상기 경사진 광 투과창의 경사면이 지면에 수직하는 수직선과 이루는 각도(θ)가 40 내지 50도의 범위 내에 있는 것인, 방법.
According to clause 6,
The method wherein the angle (θ) formed by the inclined surface of the inclined light-transmitting window with a vertical line perpendicular to the ground is within the range of 40 to 50 degrees.
제4항에 있어서,
상기 시스템 하우징부는 식물 재배부 상에 위치하고 상기 하우징 본체를 가로지르도록 설치되어 하우징 내부와 하우징 천장부를 구획하는 천장 구획판을 포함하고,
상기 천장 구획판은 하우징 내부를 향하는 하면에 광반사 부재를 더 포함하여, 상기 천장 구획판으로 입사하는 자연광은 투과하고 하우징 내부로부터의 광은 반사하는 것인, 방법.
According to paragraph 4,
The system housing unit is located on the plant cultivation unit and includes a ceiling partition plate installed across the housing main body to partition the interior of the housing and the housing ceiling,
The method wherein the ceiling partition plate further includes a light reflection member on a lower surface facing the inside of the housing, so that natural light incident on the ceiling partition plate is transmitted and light from the inside of the housing is reflected.
제4항에 있어서,
상기 지지 프레임용 파이프의 적어도 2개 이상의 면 상에 상기 공기 유출구가 형성되어, 유출된 공기가 하우징 내부에서 복수의 방향으로 순환되는, 방법.
According to paragraph 4,
The method wherein the air outlet is formed on at least two or more surfaces of the support frame pipe, and the discharged air is circulated in a plurality of directions inside the housing.
제4항에 있어서,
상기 공기 순환부의 공기 공급부를 통해 유입되는 공기는 온도, 습도, 및 이산화탄소 농도가 조절된 공기이고, 상기 습도 및 이산화탄소는 상기 공기 이동용 파이프에서 수증기 및 이산화탄소를 공기 중으로 분사함으로써 조절되는 것인, 방법.
According to paragraph 4,
The air flowing in through the air supply part of the air circulation unit is air whose temperature, humidity, and carbon dioxide concentration are adjusted, and the humidity and carbon dioxide are controlled by spraying water vapor and carbon dioxide into the air from the air moving pipe.
하기를 포함하는 식물 재배 시스템:
자연광이 입사가능한 채광부 및 벽면의 일부 또는 전부를 따라 단열재가 설치된 차광 단열부를 포함하는 하우징 본체 및 상기 차광 단열부 벽면의 일부 또는 전부에 설치되어 하우징 본체 내부의 광을 반사하는 광반사부를 포함하는 시스템 하우징부;
복수의 수직 지지 프레임과 복수의 수평 지지 프레임에 의해 구획되고, 수직으로 배열된 복수의 식물 재배층 및 인공광을 선택적으로 조사하는 조명부를 포함하며, 상기 시스템 하우징부의 하우징 내부에 위치하는 수직형 식물 재배부로서, 여기서 상기 수직형 식물 재배부의 조명부는 제1항에 기재된 방법에 따라 계산된 섹터 및 각 섹터별 인공광원 개수에 따라 선택적으로 인공광원의 스위치 온 또는 오프를 제어하기 위한 제어부 및 복수의 인공광원을 포함하는, 수직형 식물 재배부; 및
공기 이동 통로 및 상기 공기 이동 통로의 공기를 하우징 내부로 분사하는 복수의 공기 유출구를 포함하고 상기 수직 지지 프레임과 상기 수평 지지 프레임을 구성하는 지지프레임용 파이프, 상기 지지 프레임용 파이프의 공기 이동 통로 내로 공기를 유입하는 공기공급부, 공기의 습도 제어를 위한 습도 제어부, 공기 중 이산화탄소 함량 제어를 위한 이산화탄소 제어부, 및 공기의 압력 제어를 위한 공기압 제어부를 포함하고, 상기 공기공급부를 통해 유입되는 공기는 하우징 내부의 목표 온도, 습도, 및 이산화탄소 농도로 조절된 공기인 공기 순환부.
A plant cultivation system comprising:
A housing body including a light blocking part where natural light can enter and a light blocking insulating part with insulation installed along part or all of the wall surface, and a light reflection part installed on part or all of the wall surface of the light blocking insulating part to reflect light inside the housing main body. System housing part;
A vertical plant cultivation system is partitioned by a plurality of vertical support frames and a plurality of horizontal support frames, and includes a plurality of vertically arranged plant cultivation layers and a lighting unit that selectively irradiates artificial light, and is located inside the housing of the system housing portion. As a unit, wherein the lighting unit of the vertical plant cultivation unit includes a control unit for selectively controlling the switch on or off of the artificial light source according to the number of artificial light sources for each sector and the sector calculated according to the method described in claim 1, and a plurality of artificial light sources. a vertical plant cultivation unit including a light source; and
A support frame pipe comprising an air movement passage and a plurality of air outlets for spraying air from the air movement passage into the interior of the housing and constituting the vertical support frame and the horizontal support frame, into the air movement passage of the support frame pipe It includes an air supply unit for introducing air, a humidity control unit for controlling the humidity of the air, a carbon dioxide control unit for controlling the carbon dioxide content in the air, and an air pressure control unit for controlling the pressure of the air, and the air flowing in through the air supply unit is stored inside the housing. The air circulation unit is air adjusted to target temperature, humidity, and carbon dioxide concentration.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008182951A (en) * 2007-01-30 2008-08-14 Graduate School For The Creation Of New Photonics Industries Multistage plant cultivation shelf and plant raising method using the same
KR101121067B1 (en) 2011-04-04 2012-03-16 이상우 Plant cultivation device of plants using of led light
KR101296842B1 (en) * 2012-02-22 2013-08-14 공주대학교 산학협력단 Intelligent artificial light control system for plant factory combination of solar power
KR20160044841A (en) * 2014-10-16 2016-04-26 인지전기공업 주식회사 LED plant factory automation systems
JP2017006040A (en) * 2015-06-22 2017-01-12 株式会社 光植栽研究所 Greenhouse for plant cultivation
KR20220111434A (en) 2021-02-02 2022-08-09 주식회사 지능로봇스튜디오 High density plant growing container with natural light combination system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008182951A (en) * 2007-01-30 2008-08-14 Graduate School For The Creation Of New Photonics Industries Multistage plant cultivation shelf and plant raising method using the same
KR101121067B1 (en) 2011-04-04 2012-03-16 이상우 Plant cultivation device of plants using of led light
KR101296842B1 (en) * 2012-02-22 2013-08-14 공주대학교 산학협력단 Intelligent artificial light control system for plant factory combination of solar power
KR20160044841A (en) * 2014-10-16 2016-04-26 인지전기공업 주식회사 LED plant factory automation systems
JP2017006040A (en) * 2015-06-22 2017-01-12 株式会社 光植栽研究所 Greenhouse for plant cultivation
KR20220111434A (en) 2021-02-02 2022-08-09 주식회사 지능로봇스튜디오 High density plant growing container with natural light combination system

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